《数字信号处理》课程教学大纲

《数字信号处理》课程教学大纲一、课程基本信息课程中文名称数字信号处理课程英文名称DigitalSignalProcessing课程编号33242107课程模块£思想政治理论课£通识教育课£专业基础课√专业课课程性质£必修√限选£专业任选£任选总学时48讲授学时40实验（专题辅导）学时8总学分3开课单位电信学院开课系（室）通信工程系授课对象通信工程专业本科三年级学生适用专业通信工程先修课程高等数学、工程数学、MATLAB语言、信号与系统二、课程简介和教学目标1．课程简介《数字信号处理》是通信工程专业的一门核心专业课，面向通信工程专业本科三年级学生开设，是后续《通信原理》、《移动通信》等专业课的先修课程，在通信理论和应用中具有重要的地位和作用。本课程以离散信号与系统的时频分析、离散傅里叶变换及其快速算法为基础，阐述数字滤波器的基本理论、结构和设计方法。在各章节中导入应用实例和综合实例，详细介绍数字信号处理软、硬件实现的应用领域。通过本课程的学习，学生总体上掌握数字信号处理的基本理论、基本分析方法和分析工具，培养能够从数学概念、物理概念及工程概念去分析问题和解决问题的能力，为进一步学习后续课程打下坚实的基础。2.教学目标教学目标1：理解数字信号处理的基本概念、基本分析方法和处理技术，掌握离散时间信号和系统的基础理论。教学目标2：理解z变换及离散系统的频域分析，掌握离散傅里叶变换及其快速算法，深刻理解各种变换之间的关系，使学生具备一定的算法分析和计算能力。教学目标3：掌握模拟和数字滤波器的设计原则和设计方法，提高学生灵活运用各种设计方法的综合能力。教学目标4：掌握MATLAB软件包中的信号处理工具箱的使用方法，培养学生应用计算机编程解决实际问题的能力，增强学生与他人的合作与沟通。教学目标5（课程思政）：了解数字信号处理的应用领域和发展概况，认识国内外芯片技术的研究和应用现状，增强学生对我国集成电路和芯片行业发展的自信心，激发学生不断提高学习能力、思维能力和创新能力的热情。3．教学目标与毕业要求指标点的支撑关系教学目标支撑毕业要求对应指标点教学目标11.1具有电路、电子技术、计算机技术、信号与系统等工程基础知识，用于通信工程领域电子通信及网络系统方案和模型的推理和验证。教学目标21.2具有数学、数理、自然科学、工程科学的基础知识，能将其应用于通信工程领域复杂工程问题的建模、计算和推演。教学目标31.3掌握工程基础和专业基础知识，能针对具体对象建立、求解数学模型，用于解决通信工程领域复杂工程问题的解释、辨别和论证。教学目标45.1针对复杂工程问题，较全面了解现有技术和资源，以及现代工程工具和信息技术工具，能够准确理解和把握现代工程工具和信息技术工具的使用方法和局限性。教学目标58.1树立正确的国家观、民族观、历史观、文化观，践行社会主义核心价值观，理解个人与社会的关系，了解中国国情，具有勤俭、奋斗、创新、奉献的劳动精神。12.1能在社会发展的大背景下，认识到自主学习和终身学习的必要性。三、理论教学表1理论教学安排序号章节（学时）学习内容（含重点、难点）教学方法、手段支撑教学目标其他1绪论（2）1.了解数字信号处理的应用领域、发展概况。2.理解数字信号处理系统的优点和特点。3.掌握数字信号处理的基本概念和系统组成。教学方法：讲授、学生分组讨论和讲解、师生互动教学手段：板书，多媒体课件，观看课程网站视频。教学目标1教学目标52离散时间信号与离散时间系统（4）1.了解离散时间信号的基本概念以及几种典型序列的定义。2.理解离散时间系统的描述方法和常系数线性差分方程的求解方法。（）3.掌握离散时间信号的运算，判断离散时间系统的几种性质。（）教学方法：讲授、学生分组讨论和讲解、师生互动教学手段：板书，多媒体课件，观看课程网站视频。教学目标1作业3z变换及离散系统的频域分析（6）1.理解z变换和z逆变换的性质和定理。2.理解序列傅里叶变换的定义。3.掌握z变换的收敛域和离散系统的频域分析。（）教学方法：讲授、学生分组讨论和讲解、师生互动教学手段：板书，多媒体课件，观看课程网站视频。教学目标2作业4离散傅里叶变换及其快速算法（8）1.了解离散傅里叶变换的几种形式和周期序列的傅里叶级数。2.理解离散傅里叶变换（DFT）的性质。3.掌握周期卷积和循环卷积的计算过程与基本原理。（）4.掌握基2-FFT（快速傅里叶变换）算法的基本原理。（）教学方法：讲授、学生分组讨论和讲解、师生互动教学手段：板书，多媒体课件，观看课程网站视频。教学目标2作业5模拟滤波器的设计（4）1.理解模拟滤波器幅度平方函数的特点。2.掌握巴特沃斯滤波器的设计。（）教学方法：讲授、学生分组讨论和讲解、师生互动教学手段：板书，多媒体课件，观看课程网站视频。教学目标3作业6IIR数字滤波器的设计（6）1.了解数字滤波器的最优化设计法和频率变换法。2.掌握脉冲响应不变法和双线性变换法的原理、步骤、s平面和z平面之间映射关系。（）教学方法：讲授、学生分组讨论和讲解、师生互动教学手段：板书，多媒体课件，观看课程网站视频。教学目标3作业7FIR数字滤波器的设计（6）1.掌握FIR滤波器的幅度特性、零点特性和线性相位条件。（）2.掌握窗函数法设计FIR滤波器。（）3.了解矩形窗、三角窗等不同窗设计方法的对比。教学方法：讲授、学生分组讨论和讲解、师生互动教学手段：板书，多媒体课件，观看课程网站视频。教学目标3作业8数字滤波系统的网络结构与分析（4）1.理解数字滤波器网络的结构表示。2.掌握FIR滤波器和IIR滤波器网络结构的特点和设计方法。（）教学方法：讲授、学生分组讨论和讲解、师生互动教学手段：板书，多媒体课件，观看课程网站视频。教学目标3教学目标5四、实验教学表2实验教学安排序号实验项目名称（学时）实验内容实验类型支撑教学目标其他1基本信号波型运算；离散时间信号与离散时间系统。（2）利用MATLAB编程产生常用离散时间信号，z变换和反变换分析验证性教学目标1教学目标42DFT和FFT算法实现（2）用MATLAB实现DFT和FFT验证性教学目标2教学目标43IIR数字滤波器的设计（2）用MATLAB设计IIR数字滤波器综合性教学目标3教学目标44FIR数字滤波器的设计（2）用MATLAB设计FIR数字滤波器设计性教学目标3教学目标5五、考核与成绩评定方法表3课程考核及评价细则成绩组成考核/评价环节分值考核/评价细则支撑教学目标平时成绩（40%）考勤8依据课堂考勤计算分值。1、2、3、4、5上课表现12依据课堂状态，分组讨论、讲解和互动表现计算分值。平时作业/随堂测验10依据平时作业/随堂测验成绩计算分值。实验10依据实验课考勤、实验过程表现和实验报告计算分值。考试成绩(60%)闭卷笔试60依据课程教学大纲及