《嵌入式數(shù)字信號處理》課程教學(xué)大綱

《數(shù)字信號處理》教學(xué)大綱一、課程基本信息二、教學(xué)目標(biāo)中文名稱數(shù)字信號處理英文名稱DigitalSignalProcessing適用專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)先修課程高等數(shù)學(xué)、信號與系統(tǒng)課程類別專業(yè)基礎(chǔ)課修讀性質(zhì)必修學(xué)分/學(xué)時(shí)3學(xué)分/51學(xué)時(shí)考核方式考試《數(shù)字信號處理》是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)（嵌入式方向）的專業(yè)課程，主要講授數(shù)字信號處理的基本理論和基本分析方法，并且進(jìn)行理論與算法的實(shí)踐。要求學(xué)生掌握離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的基本理論，掌握離散時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析與Z變換及離散傅立葉變換和快速傅里葉變換的理論計(jì)算法；掌握HR和FIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)、理論和設(shè)計(jì)方法，為學(xué)生畢業(yè)后從事嵌入式技術(shù)及其工程應(yīng)用提供必要的訓(xùn)練。三'教學(xué)內(nèi)容及基本要求緒論（2學(xué)時(shí)）（一）教學(xué)目標(biāo).掌握數(shù)字信號處理的基本概念。.熟悉數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成.了解數(shù)字信號處理的學(xué)科概貌、學(xué)科特點(diǎn)、實(shí)際應(yīng)用和開展方向（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成（三）教學(xué)內(nèi)容.信號、系統(tǒng)和信號處理.數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成.數(shù)字信號處理系統(tǒng)的學(xué)科特點(diǎn).數(shù)字信號處理系統(tǒng)的學(xué)科應(yīng)用.數(shù)字信號處理系統(tǒng)的開展方向第一章離散時(shí)間信號與系統(tǒng)（6學(xué)時(shí)）（一）教學(xué)目標(biāo).掌握兒種常用序列和序列的基本運(yùn)算.掌握線性系統(tǒng)、移不變系統(tǒng)、因果系統(tǒng)和穩(wěn)定系統(tǒng)的判斷方法.熟悉線性常系數(shù)差分方程的描述.掌握抽樣定理，抽樣信號的頻譜特點(diǎn)，抽樣恢復(fù)，無失真恢復(fù)的條件.理解連續(xù)時(shí)間信號的理想抽樣，抽樣信號的頻譜表述（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)線性移不變系統(tǒng)，采樣定理（三）教學(xué)內(nèi)容.離散時(shí)間信號一一序列（1）序列的運(yùn)算（2）幾種常用序列（3）序列的周期性（4）用單位抽樣序列表示任意序列.線性移不變系統(tǒng)（1）線性系統(tǒng)（2）移不變系統(tǒng)（3）單位抽樣響應(yīng)與卷積和（4）線性移不變系統(tǒng)的性質(zhì)（5）因果系統(tǒng)（6）穩(wěn)定系統(tǒng).常系數(shù)線性差分方程.連續(xù)時(shí)間信號的抽樣（1）理想抽樣的抽樣定理（2）信號的恢復(fù)（3）實(shí)際抽樣第二章Z變換與離散時(shí)間傅里葉變換（DTFT）（10學(xué)時(shí)）（一）教學(xué)目標(biāo).掌握Z變換和傅里葉變換的定義表達(dá)式，Z反變換的求解.理解序列的Z變換和連續(xù)信號的拉普拉斯、傅里葉變換的關(guān)系.熟悉Z變換和傅里葉變換的主要性質(zhì)（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)Z變換的收斂域（三）教學(xué)內(nèi)容.引言.Z變換的定義和收斂域（1）Z變換的定義Z變換的收斂域.Z反變換（1）局部分式展開法（2）基級數(shù)展開法.Z變換的基本性質(zhì)和定理.序列的Z變換和連續(xù)信號的拉普拉斯、傅里葉變換的關(guān)系.離散時(shí)間傅里葉變換.序列傅里葉變換的主要性質(zhì).周期性序列的傅里葉變換.傅里葉變換的一些對稱性質(zhì).離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)和頻率響應(yīng)第三章離散傅里葉變換（DFT）（8學(xué)時(shí)）（一）教學(xué)目標(biāo).掌握利用離散傅立葉變換的定義計(jì)算序列的DFT.理解DFT的隱含周期性.掌握循環(huán)卷積的運(yùn)算.了解DFT的共甄對稱性.理解頻域抽樣定理（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)DFT的隱含周期性，循環(huán)卷積的運(yùn)算，頻域抽樣定理（三）教學(xué)內(nèi)容.引言.傅里葉變換的幾種形式.周期序列的離散傅里葉級數(shù).離散傅里葉級數(shù)的性質(zhì).離散傅里葉變換.離散傅里葉變換的性質(zhì)（1）序列的圓周移位（2）圓周共初對稱性（1）連續(xù)時(shí)間、連續(xù)頻率一一傅里葉變換/南用n-l?夕，0、夕羊口才rpn倒■里口|雙雙（3）離散時(shí)間、連續(xù)頻率一一序列的傅里葉變換（4）離散時(shí)間、離散頻率一一離散傅里葉變換（3）圓周卷積和.頻域抽樣理論.利用DFT計(jì)算模擬信號的傅里葉變換對（1）利用DFT對非周期連續(xù)時(shí)間信號傅里葉變換對的逼近（2）利用DFT計(jì)算連續(xù)時(shí)間信號時(shí)可能出現(xiàn)的幾個(gè)問題第四章快速傅里葉變換（4學(xué)時(shí)）（一）教學(xué)目標(biāo).掌握時(shí)域抽取法基-2FFT基本原理，時(shí)域抽取法基-2FFT的蝶形運(yùn)算符號.掌握頻域抽取法基-2FFT基本原理，頻域抽取法基-2FFT的蝶形運(yùn)算符號.熟悉直接計(jì)算DFT的計(jì)算量及減少運(yùn)算量的根本途徑，序列的倒序（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)時(shí)域抽取法基-2FFT算法，頻域抽取法基-2FFT算法（三）教學(xué)內(nèi)容.引言.直接計(jì)算DFT的問題及改進(jìn)的途徑.按時(shí)間抽選的基-2FFT算法（1）算法原理（2）運(yùn)算量（3）按時(shí)間抽選的FFT算法的特點(diǎn).按頻率抽選的基-2FFT算法（1）算法原理（2）原位運(yùn)算（3）蝶形運(yùn)算兩節(jié)點(diǎn)間的距離（4）按頻率抽選法與按時(shí)間抽選法的異同.離散傅里葉反變換的快速計(jì)算方法第五章數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)（4學(xué)時(shí)）（一）教學(xué)目標(biāo).掌握數(shù)字濾波器的流圖表示法.熟悉IIR數(shù)字濾波器的幾種基本結(jié)構(gòu).熟悉FIR數(shù)字濾波器的幾種基本結(jié)構(gòu)（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)直接型HR濾波器，線性相位FIR濾波器（三）教學(xué)內(nèi)容數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)的表示方法IIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)（1）直接I型結(jié)構(gòu)（2）直接n型結(jié)構(gòu)（3）級聯(lián)型結(jié)構(gòu)（4）并聯(lián)型結(jié)構(gòu)FIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)（I）橫截型結(jié)構(gòu)（2）級聯(lián)型結(jié)構(gòu)（3）頻率抽樣型結(jié)構(gòu)（4）快速卷積結(jié)構(gòu)（5）線性相位FIR濾波器的結(jié)構(gòu)第六章無限長單位沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法（9學(xué)時(shí)）（一）教學(xué)目標(biāo).熟悉數(shù)字濾波器的技術(shù)要求.理解相位延時(shí)系統(tǒng)、相位超前系統(tǒng)和全通系統(tǒng)數(shù)學(xué)表示和物理意義.掌握單位沖激響應(yīng)不變法和雙線性變換法設(shè)計(jì)IIR低通數(shù)字濾波器（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)單位沖激響應(yīng)不變法，雙線性變換法（三）教學(xué)內(nèi)容.引言.最小與最大相位延時(shí)系統(tǒng)，最小與最大相位超前系統(tǒng).全通系統(tǒng).用模擬濾波器設(shè)計(jì)HR數(shù)字濾波器.沖激響應(yīng)不變法（1）變換原理（2）混疊失真（3）模擬濾波器的數(shù)字化方法.雙線性變換法（1）變換原理（2）變換常數(shù)c的選擇（3）逼近的情況（4）優(yōu)缺點(diǎn)（5）模擬濾波器數(shù)字化方法.設(shè)計(jì)HR濾波器的頻率轉(zhuǎn)換法.先利用模擬域頻帶變換法，再利用數(shù)字化法設(shè)計(jì)數(shù)字各型濾波器（1）模擬低通濾波器變換成數(shù)字低通濾波器（2）模擬低通濾波器變換成數(shù)字帶通濾波器（3）模擬低通濾波器變換成數(shù)字帶阻濾波器（4）模擬低通濾波器變換成數(shù)字高通濾波器.先將模擬歸一化低通原型數(shù)字化為數(shù)字低通，再利用數(shù)字域頻帶變換法設(shè)計(jì)數(shù)字各型濾波器（1）數(shù)字低通一數(shù)字低通（2）數(shù)字低通一數(shù)字高通（3）數(shù)字低通一數(shù)字帶通（4）數(shù)字低通一數(shù)字帶阻第七章無限長單位沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法（8學(xué)時(shí)）（一）教學(xué)目標(biāo).掌握線性相位的條件，奇、偶對稱的單位脈沖響應(yīng)的對稱中心.掌握窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器的步驟，熟悉各種窗函數(shù)的特點(diǎn).掌握頻率采樣法設(shè)計(jì)FIR濾波器的步驟,熟悉頻率采樣法的原理（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)線性相位，窗函數(shù)法（三）教學(xué)內(nèi)容.引言.線性相位FIR濾波器特點(diǎn)（1）線性相位條件線性相位FIR濾波器特點(diǎn)（2）線性相位FIR濾波器頻率響應(yīng)的特點(diǎn)（3）幅度函數(shù)的特點(diǎn).窗函數(shù)設(shè)計(jì)法（1）設(shè)計(jì)方法（2）各種窗函數(shù)（3）窗函數(shù)法的設(shè)計(jì)步驟（4）窗函數(shù)法計(jì)算中的主要問題（5）線性相位FIR低通濾波器的設(shè)計(jì)（6）線性相位FIR高通濾波器的設(shè)計(jì)（7）線性相位FIR帶通濾波器的設(shè)計(jì)（8）線性相位FIR帶阻濾波器的設(shè)計(jì).頻率抽樣設(shè)計(jì)法（1）線性相位的約束（2）頻率抽樣的兩種方法（3）線性相位第一種頻率抽樣（4）線性相位第二種頻率抽樣四'考核形式及成績評定（一）考核形式：應(yīng)說明主要考核形式）期末考試為閉卷考試，考試范圍和要求應(yīng)符合本教學(xué)大綱對各章教學(xué)內(nèi)容的基本要求。（二）成績評定：課程考核由平時(shí)作業(yè)及聽課情況和期末考試成績兩局部組成，分別占課程總成績的30%和70%o五、教材與參考書

教材：程佩青.數(shù)字信號處理教程.（第三版）.北京：清華大學(xué)出版社，2007參考書：［1］高西全.數(shù)字信號處理.（第三版）.西安：西安電子科大出版社，2008［2］吳鎮(zhèn)揚(yáng).數(shù)字信號處理.（第二版）.北京：高等教育出版社，2010六、課程學(xué)時(shí)分配表序號教學(xué)內(nèi)容（章、節(jié)或篇名）學(xué)時(shí)分配作業(yè)、考查理論實(shí)踐1緒論22§1.1§1.232,3,6,83§1.3§1.4310,144§2.1§2.2§2.331,2,45§2.4§2.5§2.637,9,116§2.7§2.8§2.9§2.10413,147§3.1§3.2§3.3§3.442,3,4,58§3.5§3.6§3,7§3.8