digital signal processing 数字信号处理 digital signal processing

数字信号处理是电子类专业的一门专业基础课。它的任务是使学生能掌握离散时间信号和系统的基本理论、基本分析方法以及FFT、数字滤波器等数字信号处理技术。

绪论 一. 数字信号处理的基本概念 二. 数字信号处理的学科概貌 三. 数字信号处理系统的基本组成 四. 数字信号处理的特点 五. 发展及应用 六. 本课程的特点 七.参考书

一. 数字信号处理的基本概念 1.信号 2.信号分类 3.模拟信号 4. 数字信号 5. 二者关系 6. 数字信号处理

DSP(Digital Signal Processing)是近几十年发展起来的一门新兴学科。 1、信号 信号是传输信息的函数，是信息的物理表现形式；而信息是信号的具体内容，通俗地讲，信息就是有用的消息。 信息是一个十分抽象而又复杂的概念，它包含在消息之中，是通信系统中传送的对象，是客观世界的第三要素；其特点是无形的，可共享的，无限的，可度量的。 消息不等于信息，同一消息可含有不同的信息量。 2、信号的分类 依载体：电信号、磁信号、声信号、光信号、热信号、 机械信号。 依变量个数：一维、二维、多维（矢量）信号。

依周期性：周期信号x(t)=x(t+kT); 非周期信号。 依是否为确定函数：确定信号；随机信号。 依能量或功率是否有限：能量信号；功率信号。 无论是用模拟方法还是用数字方法，都是将所研究的信号先变成电信号，即所谓模拟信号。因此，可把信号分为模拟信号和数字信号两类。 3.模拟信号 用电压或电流去模拟其他物理量，如声音、温度、压力、图象等所得到的信号。 4.数字信号 在时间上和幅度上都是离散的信号。它可由模拟信号经离散和量化得到，亦可客观存在。本质上，它只是一系列的“数”。 5.两者关系 模拟经A/D变换得数字；数字经D/A变换得模拟。 6.数字信号处理 通俗地讲，处理就是加工，因数字信号常表示成序列，加工实际上就是相加、相乘和位移。

信号描述与运算，各种变换，时、频域分析。 二. 数字信号处理的学科概貌（研究内容） 1. 信号的采集 实现信号的数字化，包括取样、量化。 2. 信号的分析 信号描述与运算，各种变换，时、频域分析。 3. 系统分析 线性系统与非~，时变系统与非~，线性时（移）不 变系统，因果系统与非~，线性时（移）不变因果系 统。 4. 快速算法 FFT, WFT,,快速卷积、相关算法。 5. 数字滤波技术 (1) IIR数字滤波器的分析与设计； (2) FIR数字滤波器的分析与设计。

6. 信号的频谱分析与估值 确定信号：谱分析；随机信号：相关计算、 谱估计。 7. 特殊算法 反卷积，信号重构。 8. 数字信号处理的实现 (1) 在通用微机上，用软件实现; (2) 用单片机实现; (3) 专用数字信号处理芯片DSP。

三. 数字信号处理系统的基本组成 1. 框图 前置预滤波器 A/D变换器 数字信号处理器 y(n) y(t) 模拟滤波器 D/A变换器

2. 各单元的作用 前置预滤波器： 滤除高于某一频率的信号，防混迭。 A/D变换器： 完成抽样和量化，实现数字化。如下图所示：

-3 1 2 3 4 5 7 n T 2T -1

数字信号处理器： y(n) n 1 2 3 4

D/A变换器： 模拟滤波器： y(t)

四. 数字信号处理的特点 精度高 模拟系统：由元器件确定（10-3）；数字系统：由字长确定。 2. 灵活性高 数字系统的性能主要由乘法器的系数决定。 3. 可靠性高 只有“0”和“1”两个电平，受温度噪声影响小。 4. 容易集成 规范性高，电路参数要求不高。

5. 时分复用 数字信号处理器 同步 多路开关 输出 输入 ...

6. 可获得高性能指标 如频谱分析：模拟方法10Hz; 数字方法10-3Hz. 7. 便于二维与多维处理 用存储一祯或数祯图象信号，实现二、多维 处理。 8. 速度不够高，工作频率也不够高 几十MHz以下。

五. 本课程的特点 1. 数学工具多 微积分，概率统计，随机过程，高等代数， 数值分析，积分变换，复变函数等。 2. 要求基础强 网络理论、信号与系统是本课程的理论基础。 3. 与其它学科密切相连 与最优控制、通信理论、故障诊断、计算机、 微电子技术不可分，又是人工智能、模式识别、 神经网络等新兴学科的理论基础之一。

六. 讲授内容与参考书 经典的： 1. A.V.Oppenheim ，“Digital Signal Processing” , 1975. 中译本有多种 2. W.D.Stanley , “Digital Signal Processing” , 1975.　中译本　常迥译　1979.　　　　 3. 黄顺吉等， 数字信号处理及其应用 , 国防 工业出版社， 1982 4. 邹理和， 吴北熊等，, 数字信号处理, 上、下册, 国防工业出版社, 1985. 5.何振亚 ， 数字信号处理的理论与应用 ， 上、下册， 人民邮电出版社， 1985.

研究生用： 6.胡广书， 数字信号处理--理论 算法与实现 清华大学出版社，1997. 7. 张贸达 ， 现代信号处理， 清华大学 1996. 8.王宏禹，随机数字信号处理，国防工业出版社，1994. 9.程乾生，信号数字处理的数学原理，石油工业出版社（第2版），1993.

较新的： 10.吴镇扬，数字信号的原理与实现，东 南大 学，1997. 11.赵尔沅等，数字信号处理实用教程，人民邮 电，1999. 12.姚天任等，现代数字信号处理，华中理工， 1999. 13.丁玉美等，数字信号处理，西安电子科大， （第2版），2001. 14.A.V.奥本海姆，R.W.谢弗著，黄建国等译， 离散时间信号处理，科学出版社，2000.

S.J.Orfanidis, Introduction to signal processing, 英文原版： S.J.Orfanidis, Introduction to signal processing, Copyright 1996 by Prentice Hell Comp. S.K.Mitra,Digital signal processing –a computer- based approach,second edition,Copyright 2001 by McGraw-Hill Comp.

芯片 数字信号处理芯片 专用DSP 通用DSP TI(Texas Instruments)的TMS320系列 AD(Advance Device)的ADSP系列 Lucent的DSP系列 Motorola的DSP系列

数字信号处理的应用 滤波 消费电子 通信 仪器 语音 工业控制与自动化 图像 医疗 军事

通信—移动通信

通信—IP电话

消费电子

消费电子

工业控制与自动化—Robot

工业控制与自动化

医疗

图像

军事—雷达

军事—数字化战争

军事—侦察卫星