数字信号处理教学大纲

1、数字信号处理教学大纲第一部分：使用说明一、课程编号：10222011二、课程性质与特点： 数字信号处理是一门理论与实践紧密结合的学科，对数学基础有一定的要求。本课程以离散时间信号与系统作为对象，研究对信号进行各种处理和利用的技术。数字信号处理是理论性和工程性都很强的学科，由于学时有限该课程注重“数字信号处理”的理论讲授，使学生深入理解信号处理的内涵和实质。三、在专业教学计划中的地位和作用： 本课程是电子信息工程专业及电子科学与技术专业的专业选修课程。本课程的先修课程是“数学分析”、“复变函数”、“电路理论”、 “信号与系统”等，后续课是数字图像处理等。通过本课程的学习，一方面加深对“信号与系统

2、”课程的理解和扩展其知识领域，另一方面为数字信号处理理论与技术（特别是DSP技术）、通信理论与技术、无线电技术、数字图像处理等专业课打下良好的基础。四、教学目的： 本课程系统地讲授数字信号处理的基本理论、基本分析方法、基本算法和基本实践方法。要求学生掌握离散时间信号与系统的基本理论，即离散时间信号与系统、Z变换及离散傅立叶变换；掌握各种快速傅立叶变换算法；掌握数字滤波器的结构、理论，掌握IIR数字滤波器和FIR数字滤波器的理论和设计方法。并以TI公司的TMS320系列为例，简单介绍数字信号处理器（DSP）。五、学时与学分：本课程总计66学时，其中理论讲授48学时,实验18学时，4学分，每周5学

3、时。六、教学方法： 课堂授课(多媒体教学)与上机实验相结合。七、考核方式： 考试课程。平时考核、实验成绩、期末考试相结合。平时考核：出勤与作业占20%。实验成绩：实验态度及实验报告占20%。期末考试：闭卷笔答，成绩占60%。八、教材及主要参考书目：（一）教材程佩青，数字信号处理教程，清华大学出版社，2001年8月第二版。（二）参考资料1 丁玉美，数字信号处理，西安电子科技大学出版社，2001年1月第二版。2美A.V.奥本海姆，R.W.谢佛著，黄建国 刘树棠译，离散时间信号处理，科学出版社 1998年7月第一版。第二部分：课程内容第一章离散时间信号与系统教学目的与要求： 掌握序列的各种运算；掌握

4、线性系统的基本概念、移不变系统的基本概念、线性移不变系统的性质、因果系统、稳定系统；掌握常系数线性差分方程的迭代求解法求单位抽样响应；了解连续时间信号的理想抽样、连续时间信号的实际抽样。教学方法： 多媒体教学。教学重点：常用的序列和序列的各种运算；线性移不变系统的判断；因果系统、稳定系统的判断；线性常系数差分方程的迭代求解法；连续时间信号的抽样定理。教学时数：4学时主要教学内容： 第一节离散时间信号-序列第二节 线性移不变系统第三节 常系数线性差分方程第四节 连续时间信号的抽样第二章Z变换教学目的与要求： 理解序列的Z变换与连续信号的拉普拉斯变换、傅立叶变换的关系；掌握序列的傅立叶变换和变换性

5、质；掌握离散系统的系统函数、系统的频率响应。教学方法： 多媒体教学。教学重点：序列的Z变换与连续信号的拉普拉斯变换、傅立叶变换的关系；序列的傅立叶变换；离散系统的系统函数、系统的频率响应。教学时数：6学时主要教学内容： 第一节 序列的Z变换与连续信号的拉普拉斯变换、傅立叶变换的关系第二节 序列的傅立叶变换第三节 傅立叶变换的一些对称性质第四节 离散系统的系统函数、系统的频率响应第三章离散傅里叶变换教学目的与要求： 了解傅立叶变换的几种形式（傅立叶变换、傅立叶级数、序列的傅立叶变换、离散傅立叶变换），加深对傅立叶变换的理解；掌握周期序列的离散傅立叶级数正变换和反变换的表示形式，理解周期序列和有限

6、长序列之间的本质联系；熟练掌握离散傅立叶级数的四个基本性质：线性、序列的移位、调制特性和周期卷积和；掌握离散傅立叶变换（DFT）的正变换和反变换表示形式；理解掌握频域抽样理论；了解序列的抽取与插值。教学方法： 多媒体教学。教学重点：周期序列的离散傅立叶级数正变换和反变换的表示形式；离散傅立叶级数的四个基本性质；离散傅立叶变换（DFT）的正变换和反变换表示形式；抽样z变换。教学时数：8学时主要教学内容： 第一节 离散傅立叶变换的几种可能形式 第二节 周期序列的离散傅立叶级数（DFS）第三节 离散傅立叶级数（DFS）的性质第四节 有限长序列的离散傅立叶变换（DFT）第五节 离散傅立叶变换（DFT）

7、的性质第六节 抽样z变换频域抽样理论第七节 序列的抽取与插值第四章快速傅里叶变换教学目的与要求： 了解快速傅立叶变换算法的基本发展思路；掌握按时间抽选的基-2 FFT算法的特点、流图；掌握按频率抽选的基-2 FFT算法的特点、流图；掌握按频率抽选法与按时间抽选法的异同；理解离散傅立叶反变换（IDFT）的快速计算方法。教学方法： 多媒体教学。教学重点：按时间抽选的基-2 FFT算法；按频率抽选的基-2 FFT算法。教学时数：6学时主要教学内容： 第一节 直接计算DFT的问题及改进的途径 第二节 按时间抽选（DIT）的基-2 FFT算法（库利-图基算法）第三节 按频率抽选（DIF）的基-2 FFT

8、算法（桑德-图基算法）第四节 离散傅立叶反变换（IDFT）的快速计算方法第五章数字滤波器的基本结构教学目的与要求： 掌握无限长单位冲激响应（IIR）滤波器的几种基本网络结构型式；掌握有限长单位冲激响应（FIR）滤波器的几种基本网络结构型式。教学方法： 多媒体教学。教学重点：IIR滤波器的基本结构；FIR滤波器的基本结构。教学时数：6学时主要教学内容： 第一节 数字滤波器结构的表示方法第二节 IIR滤波器的基本结构第三节 FIR滤波器的基本结构第六章无限长单位冲激响应（IIR）数字滤波器的设计方法教学目的与要求： 掌握利用模拟低通滤波器设计数字滤波器的基本原理，掌握频率变换法设计高通、带通、带阻

9、滤波器的方法。理解冲激响应不变法和双线性变换法的基本原理，掌握IIR 数字滤波器的设计基本方法。教学方法： 多媒体教学。教学重点：模拟滤波器的设计（巴特沃思和切贝雪夫低通滤波器）；用冲激响应不变法设计IIR数字滤波器，用双线性变换法设计IIR数字滤波器。 教学时数：10学时主要教学内容： 第一节 常用模拟低通滤波器特性第二节 用模拟滤波器设计IIR数字滤波器第三节 冲激响应不变法第四节 双线性变换法第五节 设计IIR滤波器的频率变换法第六节 先利用模拟域频带变换法，再利用数字化法设计数字滤波器第七章有限长单位冲激响应（FIR）数字滤波器的设计方法教学目的与要求： 掌握线性相位FIR系统的时域及

10、频域特性。掌握FIR 数字滤波器设计的窗函数法。教学方法： 多媒体教学。教学重点：掌握线性相位FIR滤波器的窗函数设计法，包括（1）设计方法；（2）各种窗函数；（3）窗函数法的设计步骤；（4）窗函数计算中的主要问题；（5）线性相位FIR低通滤波器的设计；（6）线性相位FIR高通滤波器的设计；（7）线性相位FIR带通滤波器的设计；（8）线性相位FIR数字带阻滤波器的设计。教学时数：6学时主要教学内容： 第一节 线性相位FIR滤波器的特点第二节 窗函数设计法第八章数字信号处理器教学目的与要求： 了解TI公司的DSP芯片的发展状况，以及专用DSP芯片和通用DSP芯片的性能、结构特点等。教学方法： 多

11、媒体教学。教学重点： TI公司的DSP芯片的发展状况，通用DSP芯片的性能、结构特点。教学时数：2学时主要教学内容： 第一节 数字信号处理器的结构特点数字信号处理实验部分教学大纲一、实验的目的、任务数字信号处理实验是学习数字信号处理的一个重要环节，能巩固和加深课堂教学内容，提高学生实际工作能力，培养科学作风，为学习后续课程和从事实践技术工作奠定基础。通过该实验课的基本训练，使学生初步具备信号处理基本知识，掌握数字信号处理技术，提高学生分析问题和解决问题的能力，并通过实验培养学生的创新意识。二、实验的教学要求学生在实验前做好预习，验证性实验时教师先讲述实验内容并演示一遍，在教师指导下学生再自己操

12、作；设计性实验时先由教师介绍设计原理和方法，然后由学生独立设计实验。实验完毕由教师验收合格后方可离开，并写好实验报告。三、主要采取的教学方法与教学形式 先讲后练，以学生为主进行实验，教师指导检查。四、教学内容序号实验项目名称实验内容及要求实验学时实验类型每组人数实验要求备注1常用指令实验了解DSP开发系统的组成和结构，熟悉DSP开发系统的链接、开发界面，熟悉C2XX系列的寻址系统和常用指令的用法。2基础型2必做2数据存储实验掌握TMS320C203的程序空间的分配、数据控件的分配。2基础型2必做3INT23中断实验掌握中断技术，学会对于外部中断的处理方法和中断对于程序流程的控制。2基础型2必做

13、4I/O实验了解I/O的扩展、掌握I/O口的操作方法和IN、OUT指令的用途。2基础型2必做5离散信号的分析观察常用离散信号的图形，并进行谱分析、利用卷积方法观察分析系统的时域特性。2基础型1必做6用FFT进行谱分析熟悉离散信号的谱分析，并学会用FFT分析频谱（调制，解调）。2基础型1必做7用双线性变换法设计IIR数字滤波器熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法，掌握软件仿真方法，观察滤波作用。3研究设计型1必做8用窗函数法设计FIR数字滤波器熟悉用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理与方法，熟悉线性相位FIR数字滤波器特性，观察各窗函数对滤波特性的影响。3研究设计型1必做（注：实验类型指验证、操作、设计、综合；实验要求指必做、选做。）五、实验部分教学大纲说明1、实验部分与理论部分的关系：实验分为两部分，