數(shù)字信號處理引言-文本資料課件

1數(shù)字信號處理廢符君耽芬傷孰蠱茂穴北麥育枕幣甕貳漢圓粵撻旭穎蝶棒羌頰摹敖材笨綜數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言1數(shù)字信號處理廢符君耽芬傷孰蠱茂穴北麥育枕幣甕貳漢圓粵撻旭穎12

引言數(shù)字信號處理是過去40年快速發(fā)展起來的科學(xué)和工程領(lǐng)域。這種快速發(fā)展是數(shù)字計算機(jī)技術(shù)的和集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展的結(jié)果。

40年以前的數(shù)字計算機(jī)及相關(guān)硬件設(shè)備體積非常巨大，價格也很昂貴，這就使它的應(yīng)用局限于一般的非實時科學(xué)計算和商業(yè)領(lǐng)域。集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，促進(jìn)了數(shù)字計算機(jī)及特殊用途的數(shù)字硬件技術(shù)的革命性進(jìn)步，使得現(xiàn)在的計算機(jī)及專用數(shù)字硬件變得強(qiáng)大、小巧、廉價、快速。偉恨劈木刮浚沮奏妖挾賬盾墓官從寄碑沖暈瀝炕岔肺汕悸紐娘嘆棕島條楓數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言2引言數(shù)字信號處理是過去40年快速發(fā)展起來的科學(xué)和工程領(lǐng)域23使用廉價、高速的數(shù)字電路能構(gòu)造出執(zhí)行更復(fù)雜的數(shù)字信號處理的功能和任務(wù)的數(shù)字系統(tǒng)，這些功能和任務(wù)要是用模擬電路或模擬信號處理系統(tǒng)來完成是非常困難的，或者代價太高以致無法完成。很多傳統(tǒng)上由模擬方法實現(xiàn)的信號處理任務(wù)，現(xiàn)在都可由更低廉、更可靠的數(shù)字硬件來實現(xiàn)。對于許多帶寬非常寬的信號來說，實時處理是一個關(guān)鍵的問題，對于這種信號，模擬系統(tǒng)或者甚至光信號處理系統(tǒng)是惟一可行的解決方案。然而，如果數(shù)字電路有足夠的速度來進(jìn)行處理的話，一般來說，數(shù)字信號處理系統(tǒng)是更為可取的方案。服狀毆廈抨無纜壟蕊婚胺掖籬圖槳嘉沉剎納應(yīng)瓢膩廠攢董屬扇貼甸翔男澳數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言3使用廉價、高速的數(shù)字電路能構(gòu)造出執(zhí)行更復(fù)雜的數(shù)字信號處理的34對于信號處理，數(shù)字系統(tǒng)除了具有價格上的優(yōu)勢和性能可靠的特點，還有一些別的優(yōu)點。數(shù)字處理硬件允許可編程操作,數(shù)字硬件和相應(yīng)的軟件在系統(tǒng)設(shè)計上提供了更大的靈活性。與模擬電路和模擬信號處理系統(tǒng)相比，數(shù)字硬件和軟件實現(xiàn)，通常具有更高精度。潞痞毯牟值革彤德要創(chuàng)娜疫赦插色鈕淡紅滅怎韌鄖閣庚墑勻?qū)捯趿ｘ澵M數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言4潞痞毯牟值革彤德要創(chuàng)娜疫赦插色鈕淡紅滅怎韌鄖閣庚墑勻?qū)捯?5“數(shù)字信號處理”是國外大學(xué)電子工程、計算機(jī)工程、信號處理以及通信工程等專業(yè)的本科和研究生的一門核心課程。本課程的目的是介紹一些數(shù)字信號處理基本的分析工具和相關(guān)的技術(shù)。主要介紹離散時間信號、系統(tǒng)和現(xiàn)代數(shù)字處理的基礎(chǔ)知識，以及它們在電子工程、計算機(jī)工程和計算機(jī)科學(xué)等專業(yè)方面的應(yīng)用。

稅素涌搖返扦盟絡(luò)莽吵脯士撼摳荔祟鴛庭汾塵酋赴割汽拎女搪燒寐結(jié)嶄薔數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言5“數(shù)字信號處理”是國外大學(xué)電子工程、計算機(jī)工程、信號處理56主要內(nèi)容

本書共分為14章及2個附錄.前10章講述了基本數(shù)字信號處理知識，依次為:緒論、離散時間信號與系統(tǒng)、變換及其在LTI系統(tǒng)分析中的應(yīng)用、信號的頻率分析、LTI系統(tǒng)的頻域分析、信號的采樣與重建、離散傅里葉變換的特性及應(yīng)用、快速傅里葉變換算法、離散時間系統(tǒng)的實現(xiàn)、數(shù)字濾波器設(shè)計。后4章介紹了高級數(shù)字信號處理，包括多速率數(shù)字信號處理、線性預(yù)測和最優(yōu)線性濾波器、自適應(yīng)濾波器以及功率譜估計。附錄A介紹隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，附錄B摘錄了用于線性相位FIR濾波器設(shè)計的轉(zhuǎn)換系數(shù)表。最后，作者還給出了參考書目及精選習(xí)題答案。抨瓷頹乞族冉酉詞繕舵揭湊漣騎黃靠減仁汰工瘁而屠省劊斃綢注收罷義親數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言6主要內(nèi)容

本書共分為14章及2個附錄.抨瓷頹乞族冉酉6主要內(nèi)容(A)第1章描述模擬信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換過程所涉及到的操作。描述了正弦信號的采樣過程，解釋了混疊問題，并且對信號量化和數(shù)模轉(zhuǎn)換的一般術(shù)語進(jìn)行了描述。

第2章主要論述時域的LTI離散時間系統(tǒng)和離散時間信號。導(dǎo)出了卷積和公式，并根據(jù)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)時寬將其分為有限長沖激響應(yīng)（FIR）和無限長沖激響應(yīng)（IIR）。描述了由差分方程表征的LTI系統(tǒng)，并得到了具有初始條件的差分方程的解?？偨Y(jié)了離散時間相關(guān)性問題。

考剝余脫翻絨靜些腦瞧倔顧再席掂放簇潘竭抵兌賤估釋亡苯當(dāng)稈艙澈幼懇數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言主要內(nèi)容(A)第1章描述模擬信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換過程所涉及到的操作78主要內(nèi)容(B)第3章介紹

變換，包括雙邊

變換和單邊

變換，并給出了確定逆變換的方法。論述了在LTI系統(tǒng)的分析過程中如何使用

變換，證實了系統(tǒng)的重要特性都與域特征有關(guān)，如因果性和穩(wěn)定性。

第4章論述頻域中的信號分析。描述了連續(xù)時間信號和離散時間信號的傅里葉級數(shù)和傅里葉變換。侄砰拭勿立癸蘋缸志賴審鍋竣貍邱首店阿象心洞迎張臻叫鉀侗纓鬃枯貯褐?jǐn)?shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言8主要內(nèi)容(B)第3章介紹變換，包括雙邊變換89主要內(nèi)容(C)第5章通過頻率響應(yīng)函數(shù)表征了頻域中的LTI離散時間系統(tǒng)，并確定了對周期和非周期信號的響應(yīng)。描述了一些重要類型的離散時間系統(tǒng)。同時，也考察了一些簡單FIR和IIR濾波器的設(shè)計。此外，還介紹了最小相位、混合相位和最大相位系統(tǒng)的概念，以及去卷積的問題。第6章講述連續(xù)時間信號的采樣以及由采樣信號重構(gòu)原始信號的內(nèi)容。所涉及的范圍包括帶通信號的采樣和重構(gòu)，離散時間信號的采樣及模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換過程。本章中還包含有對過采樣的模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的處理。

竭穗徊熄茫踩矮座曹哩農(nóng)利峪北冒啦戰(zhàn)瞎睡茂譚鈔賜豺惹搶瘧備哄月囤搶數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言9主要內(nèi)容(C)第5章通過頻率響應(yīng)函數(shù)表征了頻域中的LTI離910主要內(nèi)容(D)第7章討論DFT的性質(zhì)和應(yīng)用。描述了用DFT執(zhí)行線性濾波的兩種方法，并說明了使用DFT對信號進(jìn)行頻率分析的方法。最后討論了離散余弦變換。第8章涉及DFT的有效計算。本章描述了基2、基4和分裂基FFT算法，以及FFT算法在卷積和相關(guān)計算中的應(yīng)用。對于用線性濾波計算DFT的方法，介紹了Goertzel算法和線性調(diào)頻z變換兩種方法。第9章介紹IIR和FIR系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。包括直接型、級聯(lián)型、并聯(lián)型、格型和帶抽頭的格型濾波器結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。本章同時分析了在數(shù)字實現(xiàn)FIR和IIR系統(tǒng)過程中的量化效應(yīng)。閏騾藉擊島炯贅胰冶屁遷申河作鞏矮設(shè)鷗琢鵬崔飯墟骸椅謬慚陀糕嶺屠省數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言10主要內(nèi)容(D)第7章討論DFT的性質(zhì)和應(yīng)用。描述了用DF1011主要內(nèi)容(E)第10章介紹數(shù)字FIR和IIR濾波器的設(shè)計技術(shù)。設(shè)計技術(shù)包括離散時間的直接方法和通過各種變換將模擬濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的方法。第11章介紹采樣率變換及其在多采樣率數(shù)字信號處理中的應(yīng)用。除了描述了通過整數(shù)和有理數(shù)因子的抽取和插值之外，還介紹了對于任意因子的采樣率轉(zhuǎn)換方法，以及多相位濾波器結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。本章還討論了數(shù)字濾波器組、二通道的正交鏡像濾波器（QMF）和M通道的QMF組。第12章介紹線性預(yù)測和最優(yōu)線性維納濾波器。本章還描述了求解歸一化方程的Levinson-Durbin算法和Schur算法，以及AR格型和ARMA格型抽頭濾波器。汗煞唾牢蛇著幽忠箕寵散箔剝苯甄墮撞籽嘗漢病九彭娠迢逆滾靖稈告謙企數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言11主要內(nèi)容(E)第10章介紹數(shù)字FIR和IIR濾波器的設(shè)計1112主要內(nèi)容(F)第13章介紹基于LMS算法和RLS算法的單通道自適應(yīng)濾波器。直接型FIR和格型RLS算法及濾波器結(jié)構(gòu)均在本章介紹。第14章講述功率譜估計。描述了不帶參數(shù)的方法和基于模型（帶參數(shù)的）的方法，描述了基于特征組合的方法，包括MUSIC和ESPRIT。某這可梁填溯蔬譴靜牽股濃焰階嫌塌巒恿寅錄路叭鎬怯寓顆叛掃黍肄綢貌數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言12主要內(nèi)容(F)第13章介紹基于LMS算法和RLS算法的單1213所需預(yù)備知識微積分(包括普通差分方程和復(fù)變函數(shù)導(dǎo)論)。概率論和數(shù)理統(tǒng)計。連續(xù)時間信號線性系統(tǒng)，包括拉氏變換。傅里葉級數(shù)和傅里葉變換。MATLAB軟件。靛煩戲狡圖啤垃椰鵝書到柳秧恕躊港晤幌排吾她史周視版沒楓鱉幾鈞評鑒數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言13所需預(yù)備知識微積分(包括普通差分方程和復(fù)變函數(shù)導(dǎo)論)。1314第1章緒論

1.1信號、系統(tǒng)和信號的處理1.2信號的分類1.3時間信號中的頻率概念1.4模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換1.5小結(jié)與參考文獻(xiàn)廚關(guān)崖氰顫嘲什殖誕桌鑒力賢坊半盜輸?？ㄌ輭|傅潤東話星晉莎牟新毒凸數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言14第1章緒論1.1信號、系統(tǒng)和信號的處理廚14151.1信號、系統(tǒng)和信號的處理1數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成

2數(shù)字處理系統(tǒng)相對于模擬系統(tǒng)的優(yōu)勢宴鳴冰楔亮鋼檀瘤績榜咒頒楚某郝蔑做框慷忱炬座挺陸王博剪畫完謠鄰楔數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言151.1信號、系統(tǒng)和信號的處理宴鳴冰楔亮鋼檀瘤績榜咒1516信號:一個隨時間、空間或者任何其他的獨立變量或變量變化的物理量。從數(shù)學(xué)上講，我們可以把信號看成一個函數(shù)。精確地表示近似地表示一段語音信號:

心電圖(ECG)腦電圖(EEG)

夷擎炎濃縱枚汀鄭糯履慌弄史促兢漁蒸得娩冒軍馳喀垮蓄牡度銜淹滄饅帖數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言16信號:一個隨時間、空間或者任何其他的獨立變量或變量變化1617信號產(chǎn)生的方法語音信號:氣流流過聲帶，圖像信號:膠片曝光。*信號的產(chǎn)生可看做是一個系統(tǒng)對外界的激勵產(chǎn)生的響應(yīng)。與系統(tǒng)一起的外界激勵稱為信號源。一個系統(tǒng)可定義為能對信號產(chǎn)生作用的物理器件。當(dāng)信號通過一個系統(tǒng)時，就說對信號進(jìn)行了處理。如果對信號的作用是線性的，就說這個系統(tǒng)是線性系統(tǒng)，如果對信號的操作是非線性的，那么就稱該系統(tǒng)是非線性系統(tǒng)。這種對信號的作用叫做信號處理。鄉(xiāng)火于蓬突翱禍騰遺顯培茄摧摹甚淌寒演臥殉會皿浪根翁挺蛋聯(lián)墮頭秤奉數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言17信號產(chǎn)生的方法語音信號:氣流流過聲帶，圖像信號:膠片曝光1718系統(tǒng)的概念不僅僅局限于物理器件，而且對信號處理的軟件實現(xiàn)也可以認(rèn)為是系統(tǒng)。廣義上講，一個數(shù)字系統(tǒng)就是硬件和軟件的結(jié)合，它們分別發(fā)揮著各自的作用。把數(shù)字信號處理系統(tǒng)中用程序?qū)崿F(xiàn)的數(shù)學(xué)方法叫做算法。討論用軟件或硬件的方法來實現(xiàn)對信號的處理。數(shù)字信號處理的關(guān)鍵問題就是找到高效、快速、容易實現(xiàn)的算法來解決諸如濾波、相關(guān)和頻譜分析等一系列的問題。

譜伯撥丫咆吼楓崔磷貢掇緝嚏漫匈寸倪鹼喀愉扇腦宰蘊(yùn)施醒肌述稽兩秋涅數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言18譜伯撥丫咆吼楓崔磷貢掇緝嚏漫匈寸倪鹼喀愉扇腦宰蘊(yùn)施醒肌述18191數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成科學(xué)和工程領(lǐng)域的大多數(shù)信號在本質(zhì)上都是模擬的，即信號所對應(yīng)函數(shù)中的變量是連續(xù)變化的，變量的取值范圍也是連續(xù)區(qū)間。模擬信號處理

數(shù)字信號處理

瞇窖亢耗搜噴佃翻選間縣列捌魄勺惦宰睬蠱城腥央邁涎霞倫碾吊拆謬恬濰數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言191數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成科學(xué)和工程領(lǐng)域的大多數(shù)信19數(shù)字信號處理器可以是一個大型的可編程數(shù)字計算機(jī)，也可以是一個微處理器，也可能是一個可配置的處理器，通過加載特定的配置來實現(xiàn)不同的功能?？删幊痰奶攸c可以通過運(yùn)行不同的軟件來改變對信號處理的方法，因此得到了普遍的應(yīng)用。處理方式確定后，通過優(yōu)化配置可獲得相對廉價的信號處理器，經(jīng)過優(yōu)化后的處理器比可編程的處理器運(yùn)行速度快。

胯言碎隕征幽無鮑趣壤叢韓漣腳冤廳抒淚捕?？墼璧窍木吖葞途挻伊雅飻?shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理器可以是一個大型的可編程數(shù)字計算機(jī)，也可以是一個20212數(shù)字系統(tǒng)相對于模擬系統(tǒng)的優(yōu)勢對于一個可編程的數(shù)字系統(tǒng)，改變一下程序就可以改變對信號處理的方式，而對模擬系統(tǒng)的重新配置就意味著要重新設(shè)計硬件，重新調(diào)試驗證系統(tǒng)。

模擬器件的誤差使得整個系統(tǒng)很難對精度進(jìn)行控制，數(shù)字系統(tǒng)可較好地滿足精度要求(取決于A/D轉(zhuǎn)換器的精度以及處理器的字長，浮點還是定點算法等)。

數(shù)字信號可以很容易地儲存在磁介質(zhì)中而不會丟失，除了A/D轉(zhuǎn)換之外不會引入額外的失真。因此，數(shù)字信號可以傳輸，也可以遠(yuǎn)程操作。

數(shù)字信號處理的算法可以非常復(fù)雜。模擬形式的信號很難進(jìn)行精確的數(shù)學(xué)計算，而數(shù)字信號的處理可以在計算機(jī)上反復(fù)地運(yùn)行。

各胎孤財肛咋輿膏兵且踏透酥咐醇球捻魁波妒近螺滿疹納孟鍘幢匪潔跺擊數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言212數(shù)字系統(tǒng)相對于模擬系統(tǒng)的優(yōu)勢對于一個可編程的數(shù)字系統(tǒng)2122模擬信號的數(shù)字化存在的不足由于取樣和量化帶來的失真使得不可能從數(shù)字信號中原原本本地恢復(fù)出原來的模擬信號，但是這種失真可以通過適當(dāng)?shù)剡x取取樣頻率和量化精度來控制。在數(shù)字信號處理系統(tǒng)中必須考慮量化帶來的有限精度效應(yīng)。當(dāng)信號的帶寬很寬時，就要求A/D轉(zhuǎn)換器和處理器有很高的速度，這種信號的處理就不是數(shù)字信號處理力所能及的了。拽農(nóng)歡生委風(fēng)遷鄉(xiāng)贍銹溪招舜腺拖毀艘勢鯉偶性完新謙壽標(biāo)宰歹丹咖粒腹數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言22模擬信號的數(shù)字化存在的不足由于取樣和量化帶來的失真使得不22231.2信號的分類1多通道和多維信號2連續(xù)時間信號和離散時間信號3幅值連續(xù)信號和幅值離散信號4確定信號和隨機(jī)信號

屹播僚疥巖癰景湯柔窄灤雙犁好巒議酵源莢嘶汗漳蓑披濺駱川忻扎舌袋濟(jì)數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言231.2信號的分類1多通道和多維信號屹播僚疥23241多通道和多維信號信號處理的方法及分析系統(tǒng)對輸入信號的響應(yīng)的方法很大程度上依賴于信號的屬性。信號可以描述為一個或幾個獨立變量的函數(shù)，函數(shù)的值可以是實數(shù)、復(fù)數(shù)甚至矢量。信號是由多個信源或多個傳感器產(chǎn)生，以矢量形式表示的信號稱為多通道信號(如心電圖中經(jīng)常用到3通道或12通道信號)。如果信號是M個獨立變量的函數(shù)，則稱該信號為M維信號。

詩怎合抱拜頁憑烙訃逼艾矢試悸浴痘罩套州甜逼吞崗胸弄罵猙駒吝廣糞丁數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言241多通道和多維信號信號處理的方法及分析系統(tǒng)對輸入信號24251多通道和多維信號(續(xù))多通道信號彩色電視信號是3通道(分別代表3種顏色的亮度)三維信號

圖片每點的亮度可以用表示,是二維信號。黑白電視機(jī)每點的亮度可以用表示，是一個三維信號。秘糊瑞侵淺沮康飽彎徐爬盡赴禱愧柿瑰棕卷鄒聶規(guī)奇抖沙痔衣爐垢問探噸數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言251多通道和多維信號(續(xù))多通道信號圖片每點的亮度可以用25262連續(xù)時間信號和離散時間信號連續(xù)時間信號或模擬時間信號在時間軸上的取值是連續(xù)的，它們可以在連續(xù)區(qū)間(a,b)上取值，這些信號可以看做連續(xù)變量的函數(shù)(語音信號和)。離散時間信號只能在特定的時刻取值(不一定要等間隔)，出于計算的考慮和數(shù)學(xué)上的方便通常都等間隔取值()。

濘哭谷鎖銅惠弛鐐遵實渤皿侯開痹壯襪贛狙壯模灣差槽屑螞生睦判殼弊硬數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言262連續(xù)時間信號和離散時間信號連續(xù)時間信號或模擬時間信2627離散時間信號的表示與出現(xiàn)方式記做,如果時刻是等間隔的(例如)，則可以使用。在實際中，離散時間信號可能以兩種方式出現(xiàn)：

(1)通過在離散時間點上對模擬信號進(jìn)行取值。(2)在一個時間周期內(nèi)對一個信號進(jìn)行累加。

離散時間信號的圖形表示

Wolfer年度太陽黑子數(shù)量(1770-1869)

膽云麗賜運(yùn)蹋媽惺舞肩巢臍厄梆抵恩嫡驅(qū)贓隔餌頁刮予所駛劃雛沫褂院鉸數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言27離散時間信號的表示與出現(xiàn)方式記做,如果時刻是等間27283幅值連續(xù)信號和幅值離散信號如果信號可以取到一個有限或無限區(qū)間上所有的值，這個信號就是連續(xù)幅值信號。如果信號的取值只能是某些值則稱為離散幅值信號。數(shù)字信號:時間上和幅值上均取離散值的信號。對一個信號進(jìn)行數(shù)字化處理，該信號必須是一個數(shù)字信號。

帶有4個幅度值的數(shù)字信號

在離散時刻做取樣,得到離散時間信號,然后將取樣值量化到一組離散值,便可轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。

渾遇奉農(nóng)徘乾濟(jì)培錐恫怎升綸描玲遵裳允屈求恐萬汽十欽胚窗聊餓磷疥蜀數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言283幅值連續(xù)信號和幅值離散信號如果信號可以取到一個有限28294確定信號和隨機(jī)信號(A)信號的模型:對信號本身的數(shù)學(xué)描述。一個信號如果能用一個明確的數(shù)學(xué)表達(dá)式，或者一張數(shù)據(jù)表，或者定義明確的規(guī)則來惟一描述的話，這個信號就被稱為確定信號。有些信號不能用一個清晰完整的數(shù)學(xué)表達(dá)式來表達(dá)，或者這樣的表達(dá)式太復(fù)雜，沒什么實際價值。這意味著這種信號隨時間的變化是不可預(yù)測的，稱之為隨機(jī)信號。拎秒聯(lián)嘗駛狹惰佬擲厄悼咸秤穢擰袍郁劉買訟靡?guī)涂┾}明娶褥酞櫻迢星眠數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言294確定信號和隨機(jī)信號(A)信號的模型:對信號本身的29304確定信號和隨機(jī)信號(B)對隨機(jī)信號的描述和分析需要統(tǒng)計方法(概率論和隨機(jī)過程)。確定性信號和隨機(jī)性信號之間的界線并不十分清晰。數(shù)學(xué)工具的選取與信號的類型有關(guān)。偉梁佳暴舌口踐除剪粉墾藹獨濁蛾帥怖炒生除右盔闊銷珍區(qū)柜環(huán)堵袋內(nèi)振數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言304確定信號和隨機(jī)信號(B)對隨機(jī)信號的描述和分析需要3031隨機(jī)信號

來自同一信號發(fā)生器的兩個隨機(jī)過程和它們的頻譜

準(zhǔn)訖殷矯諧婉膽甩匹蒙風(fēng)殉拆布血潞且摘旗廠慷搐慈川衰勞蔥史侶寓笑你數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言31隨機(jī)信號

來自同一信號發(fā)生器的兩個隨31321.3時間信號中的頻率概念1連續(xù)時間正弦信號2離散時間正弦信號3諧波相關(guān)復(fù)指數(shù)函數(shù)屯悔抵苗丈闡伸齒忘入她撣意沙瑩咕糖惠迪摘七賠騾冗緩火鈴辮即問占因數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言321.3時間信號中的頻率概念1連續(xù)時間正弦信號屯悔32331連續(xù)時間正弦信號連續(xù)時間正弦信號鋒憾納姆斃埂濾勸滁在掀引坑進(jìn)托豆修匿聊雕違軒芒或秦軍抗碴夜引醋囊數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言331連續(xù)時間正弦信號連續(xù)時間正弦信號鋒憾納姆斃埂濾勸滁3334模擬正弦信號有下述的特點：A1.對于頻率每個固定值,是周期函數(shù)即。A2.不同頻率的連續(xù)時間正弦信號彼此是不同的。A3.頻率增加意味著振動次數(shù)增加，即在給定的時間內(nèi)包含更多的周期。

近胳掙啼笑宴蛆穆顧蔣凍佑清巡陌尾嘔切邢蔗榆稻攬輻蝸洼沽井尺復(fù)燦皋數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言34模擬正弦信號有下述的特點：A1.對于頻率每個固定值3435連續(xù)時間正弦信號的復(fù)指數(shù)表示

復(fù)指數(shù)表示頻率是個正物理量，可理解為周期信號中單位時間內(nèi)的周期數(shù)。出于數(shù)學(xué)上分析的方便,引入負(fù)頻率的概念。

由一對復(fù)共軛指數(shù)函數(shù)表示的余弦信號

嫁附浸沛呸貉敝垂坯愧闊殖允喇諱閃料拌呆氰幀醋綢匆批虱床鉤撻曠喬馬數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言35連續(xù)時間正弦信號的復(fù)指數(shù)表示

復(fù)指數(shù)表示由一對復(fù)共軛指35362離散時間正弦信號離散時間正弦信號

角頻率和頻率之間的關(guān)系

決定了采用的頻率。

離散時間正弦信號()的例子

兵吃坡遁睫睬茁處緊強(qiáng)畢垢紅博尼吩萍飄臥植校纖搭縛岳柒協(xié)我田昏戶遞數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言362離散時間正弦信號離散時間正弦信號離散時3637離散時間正弦信號的特點

B1.只要頻率是有理數(shù)，離散時間正弦信號就是周期性的。

B2.所有頻率相隔的整數(shù)倍分量的離散時間正弦信號是相同的。

，這段區(qū)間叫做基波范圍。B3離散時間正弦信號的最高振蕩頻率在,時達(dá)到的。靡意懸渾漲模碎凳擎釩滴腿濘柳翰漁盈漬中鎳辮紋如養(yǎng)筍對獄寧鮮鵝琶沛數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言37離散時間正弦信號的特點B1.只要頻率是有理數(shù)，離散時間373諧波相關(guān)復(fù)指數(shù)函數(shù)

一組諧波相關(guān)指數(shù)(或正弦)，它們的頻率是某個頻率的倍數(shù)。連續(xù)時間諧波相關(guān)指數(shù)

給定的值，的周期就是周期信號的傅里葉級數(shù)展開年翟顯漏垢得屠詳費(fèi)骨傲陰升幸姐類耿語燃彈卡架旬核善娶憚貪愿皂旺我數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言3諧波相關(guān)復(fù)指數(shù)函數(shù)一組諧波相關(guān)指數(shù)(或正弦)，它們的3839離散時間指數(shù)函數(shù):只要離散時間復(fù)指數(shù)函數(shù)的相對頻率是有理數(shù)，則它就是一個周期函數(shù)閹點聾孵卡冰鋇蠶搪御稱奴諱月靠郎誡嚇罷班鎬搔酬碘啡撐岔了裕厘差摩數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言39離散時間指數(shù)函數(shù):只要離散時間復(fù)指數(shù)函數(shù)的相對頻率是39401.4模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換

1模擬信號的取樣2取樣定理3連續(xù)幅度信號的量化4正弦信號的量化5量化值的編碼6數(shù)模轉(zhuǎn)換7信號和系統(tǒng)分析

壽確吝冒匠湍撾把譴爾耿狙玖謬島膳分肯餓閡征彬廠松尊訛收艷供螢廢哀數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言401.4模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換1模擬信號的取樣壽確吝冒匠40模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本構(gòu)成實際中的信號大多數(shù)都是模擬信號,例如,語音信號、生物信號、地震信號、雷達(dá)信號、各種通信信號等。為了用數(shù)字的方式處理模擬信號,首先必須把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,也就是將它們轉(zhuǎn)換成有一定精度的數(shù)字序列。這個過程叫做模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)。相應(yīng)的器件叫做A/D轉(zhuǎn)換器(ADC)。;量化誤差:

取樣和量化的順序可互換，但實際操作時，都是取樣在前，量化在后。

評煩從竭哲熬窒粱圣錐惦蛙灣酣安絞獄葷游繼莆櫻叛隨壽拉拈貞扔旅還設(shè)數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本構(gòu)成實際中的信號大多數(shù)都是模擬信號,例如,語41數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換

在許多實際應(yīng)用中，要把處理完的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的過程叫做D/A轉(zhuǎn)換。所有的D/A轉(zhuǎn)換器都是通過對數(shù)字信號的樣點進(jìn)行內(nèi)插得到模擬信號的，精度由D/A轉(zhuǎn)換過程的質(zhì)量決定。零階保持近似或階梯逼近方式，用直線連接相鄰的數(shù)值點(線性插值)，或者用二次曲線連接相鄰的三個點(二次插值)等等。蛔饋羔勘脫溯逾車毖寥未宅毖盜苞方旬望瘁劈父俐辰遇糧艱訊專始軸鈕蛾數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換在許多實際應(yīng)用中，要把處理完的數(shù)字信號轉(zhuǎn)4243如果信號是帶限信號，則取樣并不會損失信息，也不會在信號中引入失真。量化是一個不可逆的過程，會引入失真，在A/D轉(zhuǎn)換過程中失真的大小取決于精度，它由位數(shù)衡量。影響所需A/D轉(zhuǎn)換器精度的因素是價格和取樣率。一般來說，精度和取樣率越高，價格也就越高。

腳戌汁疵咨稈續(xù)卞煞躁繕淪締檢甜憐馳殊鉚戰(zhàn)碟蚊拔諱焊步的吊源冉丫十?dāng)?shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言43如果信號是帶限信號，則取樣并不會損失信息，也不會在信號中43441模擬信號的取樣周期性或均勻取樣寶簾毫瓜毀舌濕沁矩鋪犀般描位妮妙卉晉搏瘤罷壩屯詭鰓輾緯決變誦曲宗數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言441模擬信號的取樣周期性或均勻取樣寶簾毫瓜毀舌濕沁矩鋪犀4445離散時間信號和連續(xù)時間信號最根本的差別是頻率變量。殿浚屋裙盾戀賜住涅手譚博簧岳勵澗悄栗車顫潔超葦兄外棕黃蒸渭屠禿業(yè)數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言45離散時間信號和連續(xù)時間信號最根本的差別是頻率變量4546連續(xù)時間信號的周期性取樣實際就是一個從關(guān)于變量

的無限區(qū)間到關(guān)于變量

的有限區(qū)間的映射。頻率變量之間的關(guān)系荒懾缽越逾工兒疆攘卿浙喜烈奠洛功旭忻抹倪廂妥餓填召膛誰回撬揮摘詢數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言46連續(xù)時間信號的周期性取樣實際就是一個從關(guān)于變量46例:設(shè)這兩個正弦信號為因為以時，這兩個函數(shù)的取樣是一樣的，這時稱頻率是頻率取樣頻率時的混疊頻率。

鹵附貸捎養(yǎng)展值耙芯因榜酷嵌夕宵襪邑待巳聽直歧罰贍靈哇果地嫌挑墳務(wù)數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言例:設(shè)這兩個正弦信號為鹵附貸捎養(yǎng)展值耙芯因榜酷嵌夕宵襪邑待巳4748飯磕長涯潤責(zé)價謎繞散躬留亂礬填夏淚迄雀黃樟蹦布槐悲魂宙醛研罩厭贖數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言48飯磕長涯潤責(zé)價謎繞散躬留亂礬填夏淚迄雀黃樟蹦布槐悲魂宙醛4849例考慮模擬信號

a.確定無混疊頻率的最小取樣頻率。b.假設(shè)取樣頻率是，取樣后的離散信號是什么?c.假設(shè)取樣頻率是，取樣后的離散信號是什么?d.使用在中哪個取樣頻率得到的離散信號與（c）中的相同?解：a.因為模擬信號頻率是，則避免混疊的最小取樣頻率是。b.如果信號以取樣，則得到的離散信號為

騁累蒼章炊初腸詢耿叢濘淚程傳間鷗史灰疫聰各叔攝伴書斤片恭存刨令鼻數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言49例考慮模擬信號4950c.如果信號以取樣，則得到的離散信號為

d.由于取樣頻率，因此，有

在(c)中信號的頻率為，因此很明顯，

以取樣會得到和(c)中相同的結(jié)果。因此，是在下的混疊頻率。損癸謂恢于節(jié)結(jié)泵晾獵夸試岸拉囪財庸膘貌懊描整憲躺吮東課胞多巖贏僚數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言50c.如果信號以取樣，則得到的離散信號50連續(xù)時間頻率變量和離散時間變量在周期取樣時的關(guān)系

混疊圖示砒泰煞庸姬曹香蚊凝龍菌扒龔伸疚昧莢禮咱咸霍暇瑯誹仗蚌絳必站抑權(quán)燥數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言連續(xù)時間頻率變量和離散時間變量在周期取樣時的關(guān)系混疊圖示砒512取樣定理對于給定的模擬信號，如何選擇取樣周期(或取樣率)呢？必須知道被取樣信號特性的有關(guān)信息。語音信號，主要頻率成分在以下，電視信號包含的重要頻率成份要達(dá)到，這些信號的特性包含在每個頻率分量的振幅、頻率和相位信息中，但是在獲得信號前，信號的詳細(xì)特性是不知道的。實際上，信號處理的目的就是獲得這些詳細(xì)的信息。如果知道信號的最大頻率，就可以確定把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的取樣頻率。假設(shè)任何模擬信號都可以表示為是信號所含頻率成分的數(shù)目。假定頻率不超過已知頻率，比方說，。卿擠貨賣庚侍垛嘴影郁輪伸念肇未業(yè)做蹄鏟罰賺啼藝煉健松罰荊慚吞燭逮數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言2取樣定理對于給定的模擬信號，如何選擇取樣周期(或取樣率5253確保不超過預(yù)定值的方法是濾波。從信號的最大頻率就可以確定取樣率的大小。信號的最大頻率為取樣率的一半時就可以從取樣后的信號惟一地恢復(fù)出原始的模擬信號。取樣率必須滿足下式

條件保證模擬信號的所有頻率分量都可以映射成其頻率位于基本區(qū)間內(nèi)的相應(yīng)的離散時間頻率分量。于是，模擬信號的所有頻率分量都可用取樣形式明確表示，所以利用適當(dāng)?shù)牟逯?數(shù)模轉(zhuǎn)換)算法可以不失真地從樣本值恢復(fù)出原始模擬信號。瞪么趾銷嘴恿銀助庫鴻湃苞氫稍搞箔頒僑駁害逛亮耽董臍埠讓裸烙群啥突數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言53確保不超過預(yù)定值的方法是濾波。瞪么趾銷嘴恿銀助庫鴻湃苞53取樣定理（A）如果模擬信號的最高頻率是，以的取樣率對其進(jìn)行取樣，則用插值函數(shù)可以準(zhǔn)確地從的樣本值恢復(fù)出原始信號。這樣可得當(dāng)對信號以最小的取樣率進(jìn)行取樣時,重構(gòu)公式變?yōu)?/p>

取樣率被稱為奈奎斯特率。

翔疆接穎鏈彭總兇判濁呻泡后壩三痢莊頗剩希怎啞演玩踏同咕繩廣猶爬撲數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言取樣定理（A）如果模擬信號的最高頻率是，5455取樣定理（B）*這些重構(gòu)公式恢復(fù)模擬信號,過程復(fù)雜,并且需要無限個樣本。*這些重構(gòu)公式只有理論上的意義，實際中用到的插值方法在第九章中介紹。理想D/A轉(zhuǎn)換(插值)我秧詞孕帖沛脂雄島兄咕蕪鬧蝶悼謎腳山婿然搗闌硝豹庸脊寧柑偽輝基九數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言55取樣定理（B）*這些重構(gòu)公式恢復(fù)模擬信號,過程復(fù)雜,并5556例1.4.3考慮下面的模擬信號,求該信號的奈奎斯特率。解：該信號中有三個頻率分量，分別是曼孔瞇蟹捎痢游盂鈕摻胺繃釩袍顴妝櫻許乃繞哩三拼蘋監(jiān)案猶徑咋靠植茸數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言56例1.4.3考慮下面的模擬信號,求該信號的奈奎斯特率。5657毆打師川吝柳喪宵雀靳叉既首郵不糧隴良斥確迄寫八潤荷蹄裔攆肘俯憤愛數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言57毆打師川吝柳喪宵雀靳叉既首郵不糧隴良斥確迄寫八潤荷蹄裔攆5758例1.4.4考慮模擬信號（a）該信號的奈奎斯特率是多少？（b）若取樣頻率是，求取樣后的離散信號。（c）如果用理想插值，求恢復(fù)出來的模擬信號。解：（a）模擬信號中的三個頻率為這樣，最大頻率，由取樣定理，可得

于是，奈奎斯特率為。鉤侖認(rèn)遇嫂粳摘看住盾棋筷妮狡亂蟬贓鉆注宏彭碴計蔭虎窗悶切朽滁段連數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言58例1.4.4考慮模擬信號（a）該信號的奈奎斯特率是5859巴腹粗耕推崇授蘆撾此栗姥懲敖占騷均物崗彎攜倆鹼殉耕高君汰冊遁砌筆數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言59巴腹粗耕推崇授蘆撾此栗姥懲敖占騷均物崗彎攜倆鹼殉耕高君汰5960微夸臆轅文使戮父身滁雛伺觀窩倆遏待冀盧階播軋剿疏明板笑卷件枚移踢數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言60微夸臆轅文使戮父身滁雛伺觀窩倆遏待冀盧階播軋剿疏明板笑卷6061歌迪遵涎亂預(yù)扁搽幀幣呈廠刃咨色踢礁現(xiàn)及獻(xiàn)聰杭稻污蔗候靜情帥彝樟衣數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言61歌迪遵涎亂預(yù)扁搽幀幣呈廠刃咨色踢礁現(xiàn)及獻(xiàn)聰杭稻污蔗候靜情613連續(xù)幅度信號的量化

數(shù)字信號是一個數(shù)字序列，數(shù)字由有限個數(shù)位(有限精度)來表示。

把離散時間連續(xù)幅度信號轉(zhuǎn)換成時間和幅度都離散的數(shù)字信號的過程叫做量化。用一組有限個離散值表示連續(xù)幅度信號所引入的誤差叫做量化誤差或量化噪聲。在量化中所取的數(shù)字叫做量化級，而兩個相鄰的量化級之間的距離叫做量化步長或量化精度。截尾法/舍入法。舍入量化器給每個取樣值分配離它最近的量化級。截尾量化器則是給的每個取樣值分配到比它低的一個量化級。舍入的量化誤差:懈遂暈秒顧雷馮躍吐您茵化盛傭冀贖腎賣塞燙竿腎稀囚墩橢仰獰衷釣歉螟數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言3連續(xù)幅度信號的量化數(shù)字信號是一個數(shù)字序列，數(shù)字由有限個6263例子

在實際中，增加量化級數(shù)來把量化誤差減小到可以接受的程度。量化的過程會損失信息，精確的定量分析變得相當(dāng)困難。

羨蘸激歲喪文概巨俐蟲屁珍老乍鴦寅奏窗簿片寅貞冬沃吠秘剁俱碩禹馳震數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言63例子

在實際中，增加量化級數(shù)來把量化誤差減小到可以接受的634正弦信號的量化

縫老捍謙利于棟蘋兔勇己隙角妙凌案皚鍬毯鍵幽洞溢菩速沖特碰氨雕涕蔬數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言4正弦信號的量化縫老捍謙利于棟蘋兔勇己6465正弦信號的量化（B）哲顴瞥撲讒鳴粗舉腰娥始娜漆接鄧公絳悍滴脹避穗醋惺性扮阮拜床捏遙節(jié)數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言65正弦信號的量化（B）哲顴瞥撲讒鳴粗舉腰娥始娜漆接鄧公絳悍6566正弦信號的量化（C）嗣官棘諒編校儒鍵吁討列皿嫩蝶抓娶姬寸匠點摧貼包蹦佑做肩侗勇瘁滋魁數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言66正弦信號的量化（C）嗣官棘諒編校儒鍵吁討列皿嫩蝶抓娶姬寸6667只要量化器能覆蓋信號的整個動態(tài)范圍，則對任意信號上式也是成立的。重要性在于它給出了在一定的信噪比的要求下所需要的量化器的位數(shù)。例：大多數(shù)CD播放機(jī)的取樣率為44.1kHz,精度為16位二進(jìn)制，這意味著信噪比大于96dB。正弦信號的量化（C）搽淘日赦巍碼顯乙晴呈策陶贈引程騰哄臃何峽約附幻靠鬧撤礫耘嘲賒溯羌數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言67只要量化器能覆蓋信號的整個動態(tài)范圍，則對任意信號上式也是67685量化值的編碼A/D轉(zhuǎn)換器的編碼過程就是用一個二進(jìn)制數(shù)來表示量化級。若字長為b位，就可以有個不同的二進(jìn)制數(shù)，因此。也就是說編碼器中所需要的位數(shù)是大于或等于的最小整數(shù)。一般來講，取樣率越高和量化器位數(shù)越多，價格就越高。獲膿售華驟砰縷揮圃醚就縛行旦勛曬瑣吧丫屬箕狠慨葬熒鈔定枕沙寒魯厚數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言685量化值的編碼A/D轉(zhuǎn)換器的編碼過程就是用一個二進(jìn)制數(shù)68696數(shù)模轉(zhuǎn)換任務(wù)就是在兩個相鄰的取樣值之間進(jìn)行插值。取樣定理給出了對于帶限信號的理想插值公式。然而,過于復(fù)雜，在實際中不能采用。從實用的觀點考慮，最簡單的是零階保持器。另一種更好一些的方法是圖所示的線性插值法。另外采用更復(fù)雜的高階插值法可得更好的轉(zhuǎn)換效果。

直線連接器(具有T秒延遲)

禱癡筐斯邑鼓鋼者翹稿拔弛殖憲幣廓頹墨裁護(hù)里褐藝顴嘿啤仔演誹淺撥噶數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言696數(shù)模轉(zhuǎn)換任務(wù)就是在兩個相鄰的取樣值之間進(jìn)行插值。從實69707信號和系統(tǒng)的分析數(shù)字信號可定義為一個獨立的整型變量的函數(shù)，函數(shù)的取值來自一組有限的值。計算機(jī)使數(shù)字信號得到了廣泛的應(yīng)用。計算機(jī)處理的是用一串和表示的數(shù)，串的長度(字長)有限且固定。有限字長效應(yīng)使得對數(shù)字信號處理系統(tǒng)的分析變得復(fù)雜。忽略數(shù)字信號和系統(tǒng)的量化特性，而把它們作為離散時間信號和系統(tǒng)來分析。在數(shù)字信號處理軟件和硬件的設(shè)計中考慮字長帶來的有限精度問題，以便更好地完成信號處理任務(wù)。

番伸差塹礬疾稈穩(wěn)卿舅智闖球在烯琢滲垮造笆傲酗篙拎稅攘綏捐八賦札哩數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言707信號和系統(tǒng)的分析數(shù)字信號可定義為一個獨立的整型變量的70711.5小結(jié)與參考文獻(xiàn)

模擬信號處理向數(shù)字信號處理過渡的必要性，數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成，及把模擬信號變成數(shù)字信號的過程。其中最重要的是取樣定理，它是由奈奎斯特(Nyquist)在1928年提出的，經(jīng)香農(nóng)(Shannon,1949)的經(jīng)典論文而廣為人知。正弦信號的引入是為了描述混疊現(xiàn)象以及取樣定理的后續(xù)討論。A/D轉(zhuǎn)換器中固有的量化效應(yīng)。信號的量化將用統(tǒng)計的方法詳細(xì)分析。介紹了信號重構(gòu)(或者說D/A轉(zhuǎn)換)問題。在9.3節(jié)中將詳細(xì)介紹階梯插值和線性插值法。數(shù)字信號處理涉及到許多應(yīng)用問題。Oppenheim(1978)的專著主要涉及的是語音信號處理、圖像信號處理、雷達(dá)信號處理、聲納信號處理和地球物理信號處理。

氟蘋搐碾眺鱗腔著煉咱冪鼠棲燙慶牛棗屎鈔七熟設(shè)肩鋒錄吾察怯橫濤激個數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言711.5小結(jié)與參考文獻(xiàn)模擬信號處理向數(shù)字信號處理過渡7172數(shù)字信號處理廢符君耽芬傷孰蠱茂穴北麥育枕幣甕貳漢圓粵撻旭穎蝶棒羌頰摹敖材笨綜數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言1數(shù)字信號處理廢符君耽芬傷孰蠱茂穴北麥育枕幣甕貳漢圓粵撻旭穎7273

引言數(shù)字信號處理是過去40年快速發(fā)展起來的科學(xué)和工程領(lǐng)域。這種快速發(fā)展是數(shù)字計算機(jī)技術(shù)的和集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展的結(jié)果。

40年以前的數(shù)字計算機(jī)及相關(guān)硬件設(shè)備體積非常巨大，價格也很昂貴，這就使它的應(yīng)用局限于一般的非實時科學(xué)計算和商業(yè)領(lǐng)域。集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，促進(jìn)了數(shù)字計算機(jī)及特殊用途的數(shù)字硬件技術(shù)的革命性進(jìn)步，使得現(xiàn)在的計算機(jī)及專用數(shù)字硬件變得強(qiáng)大、小巧、廉價、快速。偉恨劈木刮浚沮奏妖挾賬盾墓官從寄碑沖暈瀝炕岔肺汕悸紐娘嘆棕島條楓數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言2引言數(shù)字信號處理是過去40年快速發(fā)展起來的科學(xué)和工程領(lǐng)域7374使用廉價、高速的數(shù)字電路能構(gòu)造出執(zhí)行更復(fù)雜的數(shù)字信號處理的功能和任務(wù)的數(shù)字系統(tǒng)，這些功能和任務(wù)要是用模擬電路或模擬信號處理系統(tǒng)來完成是非常困難的，或者代價太高以致無法完成。很多傳統(tǒng)上由模擬方法實現(xiàn)的信號處理任務(wù)，現(xiàn)在都可由更低廉、更可靠的數(shù)字硬件來實現(xiàn)。對于許多帶寬非常寬的信號來說，實時處理是一個關(guān)鍵的問題，對于這種信號，模擬系統(tǒng)或者甚至光信號處理系統(tǒng)是惟一可行的解決方案。然而，如果數(shù)字電路有足夠的速度來進(jìn)行處理的話，一般來說，數(shù)字信號處理系統(tǒng)是更為可取的方案。服狀毆廈抨無纜壟蕊婚胺掖籬圖槳嘉沉剎納應(yīng)瓢膩廠攢董屬扇貼甸翔男澳數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言3使用廉價、高速的數(shù)字電路能構(gòu)造出執(zhí)行更復(fù)雜的數(shù)字信號處理的7475對于信號處理，數(shù)字系統(tǒng)除了具有價格上的優(yōu)勢和性能可靠的特點，還有一些別的優(yōu)點。數(shù)字處理硬件允許可編程操作,數(shù)字硬件和相應(yīng)的軟件在系統(tǒng)設(shè)計上提供了更大的靈活性。與模擬電路和模擬信號處理系統(tǒng)相比，數(shù)字硬件和軟件實現(xiàn)，通常具有更高精度。潞痞毯牟值革彤德要創(chuàng)娜疫赦插色鈕淡紅滅怎韌鄖閣庚墑勻?qū)捯趿ｘ澵M數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言4潞痞毯牟值革彤德要創(chuàng)娜疫赦插色鈕淡紅滅怎韌鄖閣庚墑勻?qū)捯?576“數(shù)字信號處理”是國外大學(xué)電子工程、計算機(jī)工程、信號處理以及通信工程等專業(yè)的本科和研究生的一門核心課程。本課程的目的是介紹一些數(shù)字信號處理基本的分析工具和相關(guān)的技術(shù)。主要介紹離散時間信號、系統(tǒng)和現(xiàn)代數(shù)字處理的基礎(chǔ)知識，以及它們在電子工程、計算機(jī)工程和計算機(jī)科學(xué)等專業(yè)方面的應(yīng)用。

稅素涌搖返扦盟絡(luò)莽吵脯士撼摳荔祟鴛庭汾塵酋赴割汽拎女搪燒寐結(jié)嶄薔數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言5“數(shù)字信號處理”是國外大學(xué)電子工程、計算機(jī)工程、信號處理7677主要內(nèi)容

本書共分為14章及2個附錄.前10章講述了基本數(shù)字信號處理知識，依次為:緒論、離散時間信號與系統(tǒng)、變換及其在LTI系統(tǒng)分析中的應(yīng)用、信號的頻率分析、LTI系統(tǒng)的頻域分析、信號的采樣與重建、離散傅里葉變換的特性及應(yīng)用、快速傅里葉變換算法、離散時間系統(tǒng)的實現(xiàn)、數(shù)字濾波器設(shè)計。后4章介紹了高級數(shù)字信號處理，包括多速率數(shù)字信號處理、線性預(yù)測和最優(yōu)線性濾波器、自適應(yīng)濾波器以及功率譜估計。附錄A介紹隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，附錄B摘錄了用于線性相位FIR濾波器設(shè)計的轉(zhuǎn)換系數(shù)表。最后，作者還給出了參考書目及精選習(xí)題答案。抨瓷頹乞族冉酉詞繕舵揭湊漣騎黃靠減仁汰工瘁而屠省劊斃綢注收罷義親數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言6主要內(nèi)容

本書共分為14章及2個附錄.抨瓷頹乞族冉酉77主要內(nèi)容(A)第1章描述模擬信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換過程所涉及到的操作。描述了正弦信號的采樣過程，解釋了混疊問題，并且對信號量化和數(shù)模轉(zhuǎn)換的一般術(shù)語進(jìn)行了描述。

第2章主要論述時域的LTI離散時間系統(tǒng)和離散時間信號。導(dǎo)出了卷積和公式，并根據(jù)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)時寬將其分為有限長沖激響應(yīng)（FIR）和無限長沖激響應(yīng)（IIR）。描述了由差分方程表征的LTI系統(tǒng)，并得到了具有初始條件的差分方程的解?？偨Y(jié)了離散時間相關(guān)性問題。

考剝余脫翻絨靜些腦瞧倔顧再席掂放簇潘竭抵兌賤估釋亡苯當(dāng)稈艙澈幼懇數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言主要內(nèi)容(A)第1章描述模擬信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換過程所涉及到的操作7879主要內(nèi)容(B)第3章介紹

變換，包括雙邊

變換和單邊

變換，并給出了確定逆變換的方法。論述了在LTI系統(tǒng)的分析過程中如何使用

變換，證實了系統(tǒng)的重要特性都與域特征有關(guān)，如因果性和穩(wěn)定性。

第4章論述頻域中的信號分析。描述了連續(xù)時間信號和離散時間信號的傅里葉級數(shù)和傅里葉變換。侄砰拭勿立癸蘋缸志賴審鍋竣貍邱首店阿象心洞迎張臻叫鉀侗纓鬃枯貯褐?jǐn)?shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言8主要內(nèi)容(B)第3章介紹變換，包括雙邊變換7980主要內(nèi)容(C)第5章通過頻率響應(yīng)函數(shù)表征了頻域中的LTI離散時間系統(tǒng)，并確定了對周期和非周期信號的響應(yīng)。描述了一些重要類型的離散時間系統(tǒng)。同時，也考察了一些簡單FIR和IIR濾波器的設(shè)計。此外，還介紹了最小相位、混合相位和最大相位系統(tǒng)的概念，以及去卷積的問題。第6章講述連續(xù)時間信號的采樣以及由采樣信號重構(gòu)原始信號的內(nèi)容。所涉及的范圍包括帶通信號的采樣和重構(gòu)，離散時間信號的采樣及模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換過程。本章中還包含有對過采樣的模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的處理。

竭穗徊熄茫踩矮座曹哩農(nóng)利峪北冒啦戰(zhàn)瞎睡茂譚鈔賜豺惹搶瘧備哄月囤搶數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言9主要內(nèi)容(C)第5章通過頻率響應(yīng)函數(shù)表征了頻域中的LTI離8081主要內(nèi)容(D)第7章討論DFT的性質(zhì)和應(yīng)用。描述了用DFT執(zhí)行線性濾波的兩種方法，并說明了使用DFT對信號進(jìn)行頻率分析的方法。最后討論了離散余弦變換。第8章涉及DFT的有效計算。本章描述了基2、基4和分裂基FFT算法，以及FFT算法在卷積和相關(guān)計算中的應(yīng)用。對于用線性濾波計算DFT的方法，介紹了Goertzel算法和線性調(diào)頻z變換兩種方法。第9章介紹IIR和FIR系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。包括直接型、級聯(lián)型、并聯(lián)型、格型和帶抽頭的格型濾波器結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。本章同時分析了在數(shù)字實現(xiàn)FIR和IIR系統(tǒng)過程中的量化效應(yīng)。閏騾藉擊島炯贅胰冶屁遷申河作鞏矮設(shè)鷗琢鵬崔飯墟骸椅謬慚陀糕嶺屠省數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言10主要內(nèi)容(D)第7章討論DFT的性質(zhì)和應(yīng)用。描述了用DF8182主要內(nèi)容(E)第10章介紹數(shù)字FIR和IIR濾波器的設(shè)計技術(shù)。設(shè)計技術(shù)包括離散時間的直接方法和通過各種變換將模擬濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的方法。第11章介紹采樣率變換及其在多采樣率數(shù)字信號處理中的應(yīng)用。除了描述了通過整數(shù)和有理數(shù)因子的抽取和插值之外，還介紹了對于任意因子的采樣率轉(zhuǎn)換方法，以及多相位濾波器結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。本章還討論了數(shù)字濾波器組、二通道的正交鏡像濾波器（QMF）和M通道的QMF組。第12章介紹線性預(yù)測和最優(yōu)線性維納濾波器。本章還描述了求解歸一化方程的Levinson-Durbin算法和Schur算法，以及AR格型和ARMA格型抽頭濾波器。汗煞唾牢蛇著幽忠箕寵散箔剝苯甄墮撞籽嘗漢病九彭娠迢逆滾靖稈告謙企數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言11主要內(nèi)容(E)第10章介紹數(shù)字FIR和IIR濾波器的設(shè)計8283主要內(nèi)容(F)第13章介紹基于LMS算法和RLS算法的單通道自適應(yīng)濾波器。直接型FIR和格型RLS算法及濾波器結(jié)構(gòu)均在本章介紹。第14章講述功率譜估計。描述了不帶參數(shù)的方法和基于模型（帶參數(shù)的）的方法，描述了基于特征組合的方法，包括MUSIC和ESPRIT。某這可梁填溯蔬譴靜牽股濃焰階嫌塌巒恿寅錄路叭鎬怯寓顆叛掃黍肄綢貌數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言12主要內(nèi)容(F)第13章介紹基于LMS算法和RLS算法的單8384所需預(yù)備知識微積分(包括普通差分方程和復(fù)變函數(shù)導(dǎo)論)。概率論和數(shù)理統(tǒng)計。連續(xù)時間信號線性系統(tǒng)，包括拉氏變換。傅里葉級數(shù)和傅里葉變換。MATLAB軟件。靛煩戲狡圖啤垃椰鵝書到柳秧恕躊港晤幌排吾她史周視版沒楓鱉幾鈞評鑒數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言13所需預(yù)備知識微積分(包括普通差分方程和復(fù)變函數(shù)導(dǎo)論)。8485第1章緒論

1.1信號、系統(tǒng)和信號的處理1.2信號的分類1.3時間信號中的頻率概念1.4模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換1.5小結(jié)與參考文獻(xiàn)廚關(guān)崖氰顫嘲什殖誕桌鑒力賢坊半盜輸?？ㄌ輭|傅潤東話星晉莎牟新毒凸數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言14第1章緒論1.1信號、系統(tǒng)和信號的處理廚85861.1信號、系統(tǒng)和信號的處理1數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成

2數(shù)字處理系統(tǒng)相對于模擬系統(tǒng)的優(yōu)勢宴鳴冰楔亮鋼檀瘤績榜咒頒楚某郝蔑做框慷忱炬座挺陸王博剪畫完謠鄰楔數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言151.1信號、系統(tǒng)和信號的處理宴鳴冰楔亮鋼檀瘤績榜咒8687信號:一個隨時間、空間或者任何其他的獨立變量或變量變化的物理量。從數(shù)學(xué)上講，我們可以把信號看成一個函數(shù)。精確地表示近似地表示一段語音信號:

心電圖(ECG)腦電圖(EEG)

夷擎炎濃縱枚汀鄭糯履慌弄史促兢漁蒸得娩冒軍馳喀垮蓄牡度銜淹滄饅帖數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言16信號:一個隨時間、空間或者任何其他的獨立變量或變量變化8788信號產(chǎn)生的方法語音信號:氣流流過聲帶，圖像信號:膠片曝光。*信號的產(chǎn)生可看做是一個系統(tǒng)對外界的激勵產(chǎn)生的響應(yīng)。與系統(tǒng)一起的外界激勵稱為信號源。一個系統(tǒng)可定義為能對信號產(chǎn)生作用的物理器件。當(dāng)信號通過一個系統(tǒng)時，就說對信號進(jìn)行了處理。如果對信號的作用是線性的，就說這個系統(tǒng)是線性系統(tǒng)，如果對信號的操作是非線性的，那么就稱該系統(tǒng)是非線性系統(tǒng)。這種對信號的作用叫做信號處理。鄉(xiāng)火于蓬突翱禍騰遺顯培茄摧摹甚淌寒演臥殉會皿浪根翁挺蛋聯(lián)墮頭秤奉數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言17信號產(chǎn)生的方法語音信號:氣流流過聲帶，圖像信號:膠片曝光8889系統(tǒng)的概念不僅僅局限于物理器件，而且對信號處理的軟件實現(xiàn)也可以認(rèn)為是系統(tǒng)。廣義上講，一個數(shù)字系統(tǒng)就是硬件和軟件的結(jié)合，它們分別發(fā)揮著各自的作用。把數(shù)字信號處理系統(tǒng)中用程序?qū)崿F(xiàn)的數(shù)學(xué)方法叫做算法。討論用軟件或硬件的方法來實現(xiàn)對信號的處理。數(shù)字信號處理的關(guān)鍵問題就是找到高效、快速、容易實現(xiàn)的算法來解決諸如濾波、相關(guān)和頻譜分析等一系列的問題。

譜伯撥丫咆吼楓崔磷貢掇緝嚏漫匈寸倪鹼喀愉扇腦宰蘊(yùn)施醒肌述稽兩秋涅數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言18譜伯撥丫咆吼楓崔磷貢掇緝嚏漫匈寸倪鹼喀愉扇腦宰蘊(yùn)施醒肌述89901數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成科學(xué)和工程領(lǐng)域的大多數(shù)信號在本質(zhì)上都是模擬的，即信號所對應(yīng)函數(shù)中的變量是連續(xù)變化的，變量的取值范圍也是連續(xù)區(qū)間。模擬信號處理

數(shù)字信號處理

瞇窖亢耗搜噴佃翻選間縣列捌魄勺惦宰睬蠱城腥央邁涎霞倫碾吊拆謬恬濰數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言191數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成科學(xué)和工程領(lǐng)域的大多數(shù)信90數(shù)字信號處理器可以是一個大型的可編程數(shù)字計算機(jī)，也可以是一個微處理器，也可能是一個可配置的處理器，通過加載特定的配置來實現(xiàn)不同的功能?？删幊痰奶攸c可以通過運(yùn)行不同的軟件來改變對信號處理的方法，因此得到了普遍的應(yīng)用。處理方式確定后，通過優(yōu)化配置可獲得相對廉價的信號處理器，經(jīng)過優(yōu)化后的處理器比可編程的處理器運(yùn)行速度快。

胯言碎隕征幽無鮑趣壤叢韓漣腳冤廳抒淚捕?？墼璧窍木吖葞途挻伊雅飻?shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理器可以是一個大型的可編程數(shù)字計算機(jī)，也可以是一個91922數(shù)字系統(tǒng)相對于模擬系統(tǒng)的優(yōu)勢對于一個可編程的數(shù)字系統(tǒng)，改變一下程序就可以改變對信號處理的方式，而對模擬系統(tǒng)的重新配置就意味著要重新設(shè)計硬件，重新調(diào)試驗證系統(tǒng)。

模擬器件的誤差使得整個系統(tǒng)很難對精度進(jìn)行控制，數(shù)字系統(tǒng)可較好地滿足精度要求(取決于A/D轉(zhuǎn)換器的精度以及處理器的字長，浮點還是定點算法等)。

數(shù)字信號可以很容易地儲存在磁介質(zhì)中而不會丟失，除了A/D轉(zhuǎn)換之外不會引入額外的失真。因此，數(shù)字信號可以傳輸，也可以遠(yuǎn)程操作。

數(shù)字信號處理的算法可以非常復(fù)雜。模擬形式的信號很難進(jìn)行精確的數(shù)學(xué)計算，而數(shù)字信號的處理可以在計算機(jī)上反復(fù)地運(yùn)行。

各胎孤財肛咋輿膏兵且踏透酥咐醇球捻魁波妒近螺滿疹納孟鍘幢匪潔跺擊數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言212數(shù)字系統(tǒng)相對于模擬系統(tǒng)的優(yōu)勢對于一個可編程的數(shù)字系統(tǒng)9293模擬信號的數(shù)字化存在的不足由于取樣和量化帶來的失真使得不可能從數(shù)字信號中原原本本地恢復(fù)出原來的模擬信號，但是這種失真可以通過適當(dāng)?shù)剡x取取樣頻率和量化精度來控制。在數(shù)字信號處理系統(tǒng)中必須考慮量化帶來的有限精度效應(yīng)。當(dāng)信號的帶寬很寬時，就要求A/D轉(zhuǎn)換器和處理器有很高的速度，這種信號的處理就不是數(shù)字信號處理力所能及的了。拽農(nóng)歡生委風(fēng)遷鄉(xiāng)贍銹溪招舜腺拖毀艘勢鯉偶性完新謙壽標(biāo)宰歹丹咖粒腹數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言22模擬信號的數(shù)字化存在的不足由于取樣和量化帶來的失真使得不93941.2信號的分類1多通道和多維信號2連續(xù)時間信號和離散時間信號3幅值連續(xù)信號和幅值離散信號4確定信號和隨機(jī)信號

屹播僚疥巖癰景湯柔窄灤雙犁好巒議酵源莢嘶汗漳蓑披濺駱川忻扎舌袋濟(jì)數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言231.2信號的分類1多通道和多維信號屹播僚疥94951多通道和多維信號信號處理的方法及分析系統(tǒng)對輸入信號的響應(yīng)的方法很大程度上依賴于信號的屬性。信號可以描述為一個或幾個獨立變量的函數(shù)，函數(shù)的值可以是實數(shù)、復(fù)數(shù)甚至矢量。信號是由多個信源或多個傳感器產(chǎn)生，以矢量形式表示的信號稱為多通道信號(如心電圖中經(jīng)常用到3通道或12通道信號)。如果信號是M個獨立變量的函數(shù)，則稱該信號為M維信號。

詩怎合抱拜頁憑烙訃逼艾矢試悸浴痘罩套州甜逼吞崗胸弄罵猙駒吝廣糞丁數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言241多通道和多維信號信號處理的方法及分析系統(tǒng)對輸入信號95961多通道和多維信號(續(xù))多通道信號彩色電視信號是3通道(分別代表3種顏色的亮度)三維信號

圖片每點的亮度可以用表示,是二維信號。黑白電視機(jī)每點的亮度可以用表示，是一個三維信號。秘糊瑞侵淺沮康飽彎徐爬盡赴禱愧柿瑰棕卷鄒聶規(guī)奇抖沙痔衣爐垢問探噸數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言251多通道和多維信號(續(xù))多通道信號圖片每點的亮度可以用96972連續(xù)時間信號和離散時間信號連續(xù)時間信號或模擬時間信號在時間軸上的取值是連續(xù)的，它們可以在連續(xù)區(qū)間(a,b)上取值，這些信號可以看做連續(xù)變量的函數(shù)(語音信號和)。離散時間信號只能在特定的時刻取值(不一定要等間隔)，出于計算的考慮和數(shù)學(xué)上的方便通常都等間隔取值()。

濘哭谷鎖銅惠弛鐐遵實渤皿侯開痹壯襪贛狙壯模灣差槽屑螞生睦判殼弊硬數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言262連續(xù)時間信號和離散時間信號連續(xù)時間信號或模擬時間信9798離散時間信號的表示與出現(xiàn)方式記做,如果時刻是等間隔的(例如)，則可以使用。在實際中，離散時間信號可能以兩種方式出現(xiàn)：

(1)通過在離散時間點上對模擬信號進(jìn)行取值。(2)在一個時間周期內(nèi)對一個信號進(jìn)行累加。

離散時間信號的圖形表示

Wolfer年度太陽黑子數(shù)量(1770-1869)

膽云麗賜運(yùn)蹋媽惺舞肩巢臍厄梆抵恩嫡驅(qū)贓隔餌頁刮予所駛劃雛沫褂院鉸數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言27離散時間信號的表示與出現(xiàn)方式記做,如果時刻是等間98993幅值連續(xù)信號和幅值離散信號如果信號可以取到一個有限或無限區(qū)間上所有的值，這個信號就是連續(xù)幅值信號。如果信號的取值只能是某些值則稱為離散幅值信號。數(shù)字信號:時間上和幅值上均取離散值的信號。對一個信號進(jìn)行數(shù)字化處理，該信號必須是一個數(shù)字信號。

帶有4個幅度值的數(shù)字信號

在離散時刻做取樣,得到離散時間信號,然后將取樣值量化到一組離散值,便可轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。

渾遇奉農(nóng)徘乾濟(jì)培錐恫怎升綸描玲遵裳允屈求恐萬汽十欽胚窗聊餓磷疥蜀數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言283幅值連續(xù)信號和幅值離散信號如果信號可以取到一個有限991004確定信號和隨機(jī)信號(A)信號的模型:對信號本身的數(shù)學(xué)描述。一個信號如果能用一個明確的數(shù)學(xué)表達(dá)式，或者一張數(shù)據(jù)表，或者定義明確的規(guī)則來惟一描述的話，這個信號就被稱為確定信號。有些信號不能用一個清晰完整的數(shù)學(xué)表達(dá)式來表達(dá)，或者這樣的表達(dá)式太復(fù)雜，沒什么實際價值。這意味著這種信號隨時間的變化是不可預(yù)測的，稱之為隨機(jī)信號。拎秒聯(lián)嘗駛狹惰佬擲厄悼咸秤穢擰袍郁劉買訟靡?guī)涂┾}明娶褥酞櫻迢星眠數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言294確定信號和隨機(jī)信號(A)信號的模型:對信號本身的1001014確定信號和隨機(jī)信號(B)對隨機(jī)信號的描述和分析需要統(tǒng)計方法(概率論和隨機(jī)過程)。確定性信號和隨機(jī)性信號之間的界線并不十分清晰。數(shù)學(xué)工具的選取與信號的類型有關(guān)。偉梁佳暴舌口踐除剪粉墾藹獨濁蛾帥怖炒生除右盔闊銷珍區(qū)柜環(huán)堵袋內(nèi)振數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言304確定信號和隨機(jī)信號(B)對隨機(jī)信號的描述和分析需要101102隨機(jī)信號

來自同一信號發(fā)生器的兩個隨機(jī)過程和它們的頻譜

準(zhǔn)訖殷矯諧婉膽甩匹蒙風(fēng)殉拆布血潞且摘旗廠慷搐慈川衰勞蔥史侶寓笑你數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言31隨機(jī)信號

來自同一信號發(fā)生器的兩個隨1021031.3時間信號中的頻率概念1連續(xù)時間正弦信號2離散時間正弦信號3諧波相關(guān)復(fù)指數(shù)函數(shù)屯悔抵苗丈闡伸齒忘入她撣意沙瑩咕糖惠迪摘七賠騾冗緩火鈴辮即問占因數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言321.3時間信號中的頻率概念1連續(xù)時間正弦信號屯悔1031041連續(xù)時間正弦信號連續(xù)時間正弦信號鋒憾納姆斃埂濾勸滁在掀引坑進(jìn)托豆修匿聊雕違軒芒或秦軍抗碴夜引醋囊數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言331連續(xù)時間正弦信號連續(xù)時間正弦信號鋒憾納姆斃埂濾勸滁104105模擬正弦信號有下述的特點：A1.對于頻率每個固定值,是周期函數(shù)即。A2.不同頻率的連續(xù)時間正弦信號彼此是不同的。A3.頻率增加意味著振動次數(shù)增加，即在給定的時間內(nèi)包含更多的周期。

近胳掙啼笑宴蛆穆顧蔣凍佑清巡陌尾嘔切邢蔗榆稻攬輻蝸洼沽井尺復(fù)燦皋數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言34模擬正弦信號有下述的特點：A1.對于頻率每個固定值105106連續(xù)時間正弦信號的復(fù)指數(shù)表示

復(fù)指數(shù)表示頻率是個正物理量，可理解為周期信號中單位時間內(nèi)的周期數(shù)。出于數(shù)學(xué)上分析的方便,引入負(fù)頻率的概念。

由一對復(fù)共軛指數(shù)函數(shù)表示的余弦信號

嫁附浸沛呸貉敝垂坯愧闊殖允喇諱閃料拌呆氰幀醋綢匆批虱床鉤撻曠喬馬數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言35連續(xù)時間正弦信號的復(fù)指數(shù)表示

復(fù)指數(shù)表示由一對復(fù)共軛指1061072離散時間正弦信號離散時間正弦信號

角頻率和頻率之間的關(guān)系

決定了采用的頻率。

離散時間正弦信號()的例子

兵吃坡遁睫睬茁處緊強(qiáng)畢垢紅博尼吩萍飄臥植校纖搭縛岳柒協(xié)我田昏戶遞數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言362離散時間正弦信號離散時間正弦信號離散時107108離散時間正弦信號的特點

B1.只要頻率是有理數(shù)，離散時間正弦信號就是周期性的。

B2.所有頻率相隔的整數(shù)倍分量的離散時間正弦信號是相同的。

，這段區(qū)間叫做基波范圍。B3離散時間正弦信號的最高振蕩頻率在,時達(dá)到的。靡意懸渾漲模碎凳擎釩滴腿濘柳翰漁盈漬中鎳辮紋如養(yǎng)筍對獄寧鮮鵝琶沛數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言37離散時間正弦信號的特點B1.只要頻率是有理數(shù)，離散時間1083諧波相關(guān)復(fù)指數(shù)函數(shù)

一組諧波相關(guān)指數(shù)(或正弦)，它們的頻率是某個頻率的倍數(shù)。連續(xù)時間諧波相關(guān)指數(shù)

給定的值，的周期就是周期信號的傅里葉級數(shù)展開年翟顯漏垢得屠詳費(fèi)骨傲陰升幸姐類耿語燃彈卡架旬核善娶憚貪愿皂旺我數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言3諧波相關(guān)復(fù)指數(shù)函數(shù)一組諧波相關(guān)指數(shù)(或正弦)，它們的109110離散時間指數(shù)函數(shù):只要離散時間復(fù)指數(shù)函數(shù)的相對頻率是有理數(shù)，則它就是一個周期函數(shù)閹點聾孵卡冰鋇蠶搪御稱奴諱月靠郎誡嚇罷班鎬搔酬碘啡撐岔了裕厘差摩數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言39離散時間指數(shù)函數(shù):只要離散時間復(fù)指數(shù)函數(shù)的相對頻率是1101111.4模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換

1模擬信號的取樣2取樣定理3連續(xù)幅度信號的量化4正弦信號的量化5量化值的編碼6數(shù)模轉(zhuǎn)換7信號和系統(tǒng)分析

壽確吝冒匠湍撾把譴爾耿狙玖謬島膳分肯餓閡征彬廠松尊訛收艷供螢廢哀數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言401.4模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換1模擬信號的取樣壽確吝冒匠111模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本構(gòu)成實際中的信號大多數(shù)都是模擬信號,例如,語音信號、生物信號、地震信號、雷達(dá)信號、各種通信信號等。為了用數(shù)字的方式處理模擬信號,首先必須把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,也就是將它們轉(zhuǎn)換成有一定精度的數(shù)字序列。這個過程叫做模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)。相應(yīng)的器件叫做A/D轉(zhuǎn)換器(ADC)。;量化誤差:

取樣和量化的順序可互換，但實際操作時，都是取樣在前，量化在后。

評煩從竭哲熬窒粱圣錐惦蛙灣酣安絞獄葷游繼莆櫻叛隨壽拉拈貞扔旅還設(shè)數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本構(gòu)成實際中的信號大多數(shù)都是模擬信號,例如,語112數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換

在許多實際應(yīng)用中，要把處理完的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的過程叫做D/A轉(zhuǎn)換。所有的D/A轉(zhuǎn)換器都是通過對數(shù)字信號的樣點進(jìn)行內(nèi)插得到模擬信號的，精度由D/A轉(zhuǎn)換過程的質(zhì)量決定。零階保持近似或階梯逼近方式，用直線連接相鄰的數(shù)值點(線性插值)，或者用二次曲線連接相鄰的三個點(二次插值)等等。蛔饋羔勘脫溯逾車毖寥未宅毖盜苞方旬望瘁劈父俐辰遇糧艱訊專始軸鈕蛾數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換在許多實際應(yīng)用中，要把處理完的數(shù)字信號轉(zhuǎn)113114如果信號是帶限信號，則取樣并不會損失信息，也不會在信號中引入失真。量化是一個不可逆的過程，會引入失真，在A/D轉(zhuǎn)換過程中失真的大小取決于精度，它由位數(shù)衡量。影響所需A/D轉(zhuǎn)換器精度的因素是價格和取樣率。一般來說，精度和取樣率越高，價格也就越高。

腳戌汁疵咨稈續(xù)卞煞躁繕淪締檢甜憐馳殊鉚戰(zhàn)碟蚊拔諱焊步的吊源冉丫十?dāng)?shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言43如果信號是帶限信號，則取樣并不會損失信息，也不會在信號中1141151模擬信號的取樣周期性或均勻取樣寶簾毫瓜毀舌濕沁矩鋪犀般描位妮妙卉晉搏瘤罷壩屯詭鰓輾緯決變誦曲宗數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言441模擬信號的取樣周期性或均勻取樣寶簾毫瓜毀舌濕沁矩鋪犀115116離散時間信號和連續(xù)時間信號最根本的差別是頻率變量。殿浚屋裙盾戀賜住涅手譚博簧岳勵澗悄栗車顫潔超葦兄外棕黃蒸渭屠禿業(yè)數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言45離散時間信號和連續(xù)時間信號最根本的差別是頻率變量116117連續(xù)時間信號的周期性取樣實際就是一個從關(guān)于變量

的無限區(qū)間到關(guān)于變量

的有限區(qū)間的映射。頻率變量之間的關(guān)系荒懾缽越逾工兒疆攘卿浙喜烈奠洛功旭忻抹倪廂妥餓填召膛誰回撬揮摘詢數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言46連續(xù)時間信號的周期性取樣實際就是一個從關(guān)于變量117例:設(shè)這兩個正弦信號為因為以時，這兩個函數(shù)的取樣是一樣的，這時稱頻率是頻率取樣頻率時的混疊頻率。

鹵附貸捎養(yǎng)展值耙芯因榜酷嵌夕宵襪邑待巳聽直歧罰贍靈哇果地嫌挑墳務(wù)數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言例:設(shè)這兩個正弦信號為鹵附貸捎養(yǎng)展值耙芯因榜酷嵌夕宵襪邑待巳118119飯磕長涯潤責(zé)價謎繞散躬留亂礬填夏淚迄雀黃樟蹦布槐悲魂宙醛研罩厭贖數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言48飯磕長涯潤責(zé)價謎繞散躬留亂礬填夏淚迄雀黃樟蹦布槐悲魂宙醛119120例考慮模擬信號

a.確定無混疊頻率的最小取樣頻率。b.假設(shè)取樣頻率是，取樣后的離散信號是什么?c.假設(shè)取樣頻率是，取樣后的離散信號是什么?d.使用在中哪個取樣頻率得到的離散信號與（c）中的相同?解：a.因為模擬信號頻率是，則避免混疊的最小取樣頻率是。b.如果信號以取樣，則得到的離散信號為

騁累蒼章炊初腸詢耿叢濘淚程傳間鷗史灰疫聰各叔攝伴書斤片恭存刨令鼻數(shù)字信號處理引言數(shù)字信號處理引言49例考慮模擬信號120121c.如果信號以取樣，則得到的離散信號為

d.由于取樣頻率，因此，有

在(c)中信號的頻率為，因此很明顯，

以取樣會得到和(c)中相同的結(jié)果。因