西交大數(shù)字信號處理-0緒論課件

緒論

一.數(shù)字信號處理的基本概念 二.數(shù)字信號處理的學(xué)科概貌

（研究內(nèi)容）

三.數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成四.數(shù)字信號處理的特點(diǎn)五.本課程的特點(diǎn)六.講授內(nèi)容與參考書

一.數(shù)字信號處理的基本概念1.信號2.信號分類3.模擬信號4.數(shù)字信號5.二者關(guān)系6.數(shù)字信號處理一、數(shù)字信號處理的基本概念

數(shù)字信號處理是當(dāng)前信息處理技術(shù)中十分活躍的一個分支。傳統(tǒng)的信號處理：連續(xù)時間信號與系統(tǒng)數(shù)字信號處理：基于離散時間信號與系統(tǒng)，對樣本序列進(jìn)行處理，即信號的波形用樣本序列表示，并用數(shù)字的方式去處理這些序列。

具體來說，凡是用數(shù)字的方式對信號進(jìn)行濾波、變換、解調(diào)、增強(qiáng)、壓縮、估計(jì)、識別等處理都屬于數(shù)字信號處理的范疇。數(shù)字信號處理作為一門新的學(xué)科而真正出現(xiàn)卻是在1965年Cooley和Tukey提出快速傅里葉變換(FastFourierTransform,FFT)之后。FFT算法與萊維遜(Levinson)自回歸譜估計(jì)算法形成了數(shù)字信號處理現(xiàn)代算法的兩大支柱。

DSP(DigitalSignalProcessing)是近幾十年發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。

DSP是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ迷O(shè)備，以數(shù)值計(jì)算的方法對信號進(jìn)行采集、變換、綜合、估值、識別等加工處理，借以達(dá)到提取信息和便于應(yīng)用的目的的一門學(xué)科。1、信號

信號是傳輸信息的函數(shù)，是信息的物理表現(xiàn)形式；而信息是信號的具體內(nèi)容，通俗地講，信息就是有用的消息。

信息是一個十分抽象而又復(fù)雜的概念，它包含在消息之中，是通信系統(tǒng)中傳送的對象，是客觀世界的第三要素；其特點(diǎn)是無形的，可共享的，無限的，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、信號的分類

依載體：電信號、磁信號、聲信號、光信號、熱信號、機(jī)械信號。

依變量個數(shù)：一維、二維、多維（矢量）信號。

依周期性：周期信號x(t)=x(t+kT);非周期信號。

依是否為確定函數(shù)：確定信號；隨機(jī)信號。

依能量或功率是否有限：能量信號；功率信號。

無論是用模擬方法還是用數(shù)字方法，都是將所研究的信號先變成電信號，即所謂模擬信號。因此，可把信號分為模擬信號和數(shù)字信號兩類。3.模擬信號用電壓或電流去模擬其他物理量，如聲音、溫度、壓力、圖象等所得到的信號。4.數(shù)字信號在時間上和幅度上都是離散的信號。它可由模擬信號經(jīng)離散和量化得到，亦可客觀存在。本質(zhì)上，它只是一系列的“數(shù)”。5.兩者關(guān)系模擬經(jīng)A/D變換得數(shù)字；數(shù)字經(jīng)D/A變換得模擬。6.數(shù)字信號處理通俗地講，處理就是加工，因數(shù)字信號常表示成序列，加工實(shí)際上就是相加、相乘和位移。6.信號的頻譜分析與估值確定信號：譜分析；隨機(jī)信號：相關(guān)計(jì)算、譜估計(jì)。7.特殊算法反卷積，信號重構(gòu)。8.數(shù)字信號處理的實(shí)現(xiàn)(1)在通用微機(jī)上，用軟件實(shí)現(xiàn);(2)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn);(3)專用數(shù)字信號處理芯片DSP。三.數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成1.框圖前置預(yù)濾波器A/D變換器數(shù)字信號處理器D/A變換器模擬濾波器y(n)y(t)2.各單元的作用前置預(yù)濾波器：濾除高于某一頻率的信號，防混迭。

A/D變換器：完成抽樣和量化，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。如下圖所示：數(shù)字信號處理器：y(n)01234nD/A變換器：模擬濾波器：0y(t)四.數(shù)字信號處理的特點(diǎn)精度高模擬系統(tǒng)：由元器件確定（10-3）；數(shù)字系統(tǒng)：由字長確定。2.靈活性高數(shù)字系統(tǒng)的性能主要由乘法器的系數(shù)決定。3.可靠性高只有“0”和“1”兩個電平，受溫度噪聲影響小。4.容易集成規(guī)范性高，電路參數(shù)要求不高。6.可獲得高性能指標(biāo)如頻譜分析：模擬方法10Hz;數(shù)字方法10-3Hz.7.便于二維與多維處理用存儲一幀或數(shù)幀圖象信號，實(shí)現(xiàn)二、多維處理。8.速度不夠高，工作頻率也不夠高幾十MHz以下。五.本課程的特點(diǎn)1.數(shù)學(xué)工具多微積分，概率統(tǒng)計(jì)，隨機(jī)過程，高等代數(shù)，數(shù)值分析，積分變換，復(fù)變函數(shù)等。

2.要求基礎(chǔ)強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)理論、信號與系統(tǒng)是本課程的理論基礎(chǔ)。

3.與其它學(xué)科密切相連與最優(yōu)控制、通信理論、故障診斷、計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)不可分，又是人工智能、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)之一。六.講授內(nèi)容與參考書

經(jīng)典的：

1.A.V.Oppenheim，“DigitalSignalProcessing”, 1975.中譯本有多種2.W.D.Stanley,“DigitalSignalProcessing”,1975.中譯本常迥譯1979.3.黃順吉等，數(shù)字信號處理及其應(yīng)用,國防

工業(yè)出版社，19824.鄒理和，吳北熊等，,數(shù)字信號處理,上、下冊,國防工業(yè)出版社,1985.

5.何振亞，數(shù)字信號處理的理論與應(yīng)用，

上、下冊，人民郵電出版社，1985.

較新的10.吳鎮(zhèn)揚(yáng)，數(shù)字信號的原理與實(shí)現(xiàn)，東南大學(xué)， 1997.11.趙爾沅等，數(shù)字信號處理實(shí)用教程，人民郵電， 1999.12.姚天任等，現(xiàn)代數(shù)字信號處理，華中理工，1999.13.丁玉美等，數(shù)字信號處理，西安電子科大，（第2版），2001.14.A.V.奧本海姆，R.W.謝弗著，黃建國等譯，離散時間信號處理，科學(xué)出版社，2000.

15.程佩青，數(shù)字信號處理教程，清華大學(xué)出版社.

16.鄭南寧等，數(shù)字信號處理，清華大學(xué)出版社，

2007.

英文原版：

S.J.Orfanidis,Introductiontosignalprocessing,