《數(shù)字信號(hào)處理》課程教學(xué)大綱

《數(shù)字信號(hào)處理》課程教學(xué)大綱課程名稱：數(shù)字信號(hào)處理英文名稱：DigitalSignalProcessing課程性質(zhì)：專業(yè)必修課程開課學(xué)期：第5學(xué)期

課程代碼：TELE2138學(xué)分/學(xué)時(shí)：3/54（講課48，實(shí)驗(yàn)6）適用專業(yè)：通信工程，信息工程，電子信息工程先修課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)后續(xù)課程：通信原理、多媒體處理技術(shù)、自動(dòng)控制原理等開課單位：電子信息學(xué)院大綱執(zhí)筆人：胡劍凌

課程負(fù)責(zé)人：俞一彪大綱審核人：俞一彪一、課程性質(zhì)和教學(xué)目標(biāo) （在人才培養(yǎng)中的地位與性質(zhì)及主要內(nèi)容，指明學(xué)生需掌握知識(shí)與能力及其應(yīng)達(dá)到的水平）課程性質(zhì)很強(qiáng)的學(xué)科，該課程注重“數(shù)字信號(hào)處理”的理論與工程應(yīng)用的緊密結(jié)合,使學(xué)生深入理解信號(hào)處理的內(nèi)涵和實(shí)質(zhì)。教學(xué)目標(biāo)z傅氏變換與z系統(tǒng)的基本概念；圖與流圖、系統(tǒng)極零點(diǎn)、單位脈沖響應(yīng)和頻率響應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和建模；掌握離散傅立葉變換和快速傅立葉變換的基本原理域分析；標(biāo)采用雙線性變換法和窗函數(shù)法設(shè)計(jì)濾波器；Matlab平臺(tái)進(jìn)行信號(hào)處理算法分析和設(shè)計(jì)的能力。二、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系（明確本課程知識(shí)與能力重點(diǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)哪幾條畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)）畢業(yè)要求畢業(yè)要求1、工程知識(shí)指標(biāo)點(diǎn)1.4理解系統(tǒng)的概念及其在通信領(lǐng)域的體現(xiàn)，能將專業(yè)知識(shí)用于描述和分析通信復(fù)雜工程問題的解決方案2.3能運(yùn)用基本原理分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論3.1能利用專業(yè)知識(shí)，根據(jù)給定的設(shè)計(jì)指標(biāo)，設(shè)計(jì)通信領(lǐng)域的單元或過程4.3課程目標(biāo)12、問題分析233、設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案4、研究45三、課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配要求，指明重點(diǎn)內(nèi)容和難點(diǎn)內(nèi)容（）、介紹（4學(xué)時(shí)（支撐課程目標(biāo)）課程介紹信號(hào)與系統(tǒng)的概念數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字信號(hào)處理的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用頻率的概念采樣定理ADCDAC目標(biāo)及要求：處理的應(yīng)用領(lǐng)域。它的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢(shì)。；作業(yè)內(nèi)容：強(qiáng)化采樣定理的應(yīng)用。討論內(nèi)容：采樣對(duì)信號(hào)的影響，不同信號(hào)如何選擇合適的采樣頻率。自學(xué)拓展：帶通信號(hào)的采樣，采樣信號(hào)的量化。、離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)9學(xué)時(shí)（支撐課程目標(biāo)）離散時(shí)間信號(hào)的表示離散時(shí)間信號(hào)的計(jì)算，線性卷積離散時(shí)間系統(tǒng)的線性、時(shí)不變性、因果性和穩(wěn)定性IIRFIR系統(tǒng)Z變換系統(tǒng)函數(shù)和差分方程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目標(biāo)及要求：能計(jì)算線性卷積；z變換及其性質(zhì)，zzz反變換計(jì)算；z變換對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模，對(duì)信號(hào)和系統(tǒng)進(jìn)行頻域分析；作業(yè)內(nèi)容：信號(hào)的描述，信號(hào)的基本運(yùn)算，線性卷積計(jì)算，系統(tǒng)的線性、時(shí)不變性、因果性和穩(wěn)定性的判斷，z變換及其逆變換，基于z變換的信號(hào)與系統(tǒng)分析，系統(tǒng)函數(shù)、差分方程和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的相互轉(zhuǎn)換。討論內(nèi)容：線性移不變系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性分析。自學(xué)拓展：能量信號(hào)與功率信號(hào)的特點(diǎn)。、傅立葉變換和譜分析8學(xué)時(shí)（支撐課程目標(biāo)）離散時(shí)間傅立葉變換DTFT的性質(zhì)LSI系統(tǒng)的頻率響應(yīng)零極點(diǎn)的影響離散信號(hào)譜與連續(xù)信號(hào)譜之間的關(guān)系頻譜分析與應(yīng)用目標(biāo)及要求：掌握常用序列的DTFTDTFT的性質(zhì)來(lái)求解一些LSIz變換的關(guān)系，DTFT與zDTFT作業(yè)內(nèi)容：序列的DTFT計(jì)算，DTFT性質(zhì)的應(yīng)用，系統(tǒng)零極點(diǎn)的分析，連續(xù)信號(hào)譜和離散信號(hào)DTFT進(jìn)行信號(hào)譜分析。討論內(nèi)容：短時(shí)DTFT的性質(zhì)與應(yīng)用。小波變換。、離散傅里葉變換（）和快速算法（8學(xué)時(shí)（支撐課程目標(biāo)）離散傅立葉級(jí)數(shù)離散傅立葉變換頻率和時(shí)間分辨率快速傅立葉變換DFT的應(yīng)用目標(biāo)及要求：了解離散傅里葉級(jí)數(shù)及其基本性質(zhì)，掌握周期卷積；理解DFT、ZTDFS的關(guān)系；能利用DFTFFT2FFTDFT；作業(yè)內(nèi)容：DFS的計(jì)算，DFT的計(jì)算，頻譜分析，周期卷積、循環(huán)卷積和線性卷積，F(xiàn)FT計(jì)算討論內(nèi)容：使用DFT實(shí)現(xiàn)快速線性卷積。自學(xué)拓展：Chirp－Z變換，Goertzel變換、無(wú)限脈沖響應(yīng)（）濾波器9學(xué)時(shí)（支撐課程目標(biāo)）數(shù)字濾波器的性能指標(biāo)IIR濾波器的結(jié)構(gòu)巴特沃茲濾波器、切比雪夫?yàn)V波器、橢圓濾波器的特性IIR濾波器設(shè)計(jì)IIR濾波器設(shè)計(jì)IIR濾波器設(shè)計(jì)的頻率變換方法系數(shù)量化效應(yīng)IIR濾波器的應(yīng)用目標(biāo)及要求：掌握濾波器的主要性能指標(biāo)，能在模擬濾波器和數(shù)字濾波器間進(jìn)行轉(zhuǎn)換；作業(yè)內(nèi)容：濾波器性能指標(biāo)的計(jì)算，濾波器結(jié)構(gòu)及相互轉(zhuǎn)換，模擬濾波器參數(shù)分析，濾波器的設(shè)計(jì)。討論內(nèi)容：IIR濾波器的相位特性。自學(xué)拓展：非低通IIR濾波器的實(shí)現(xiàn)。、有限脈沖響應(yīng)（）濾波器8學(xué)時(shí)（支撐課程目標(biāo)）FIR濾波器的性質(zhì)窗函數(shù)設(shè)計(jì)法FIR濾波器頻率采樣設(shè)計(jì)法等波紋逼近優(yōu)化設(shè)計(jì)方法系數(shù)量化效應(yīng)FIR濾波器的應(yīng)用目標(biāo)及要求：FIR濾波器線性相位的條件，并能對(duì)FIRFIRFIRFIR掌握頻率采樣法設(shè)計(jì)FIR的影響；FIRIIRFIR濾波器的優(yōu)缺點(diǎn)。作業(yè)內(nèi)容：線性相位的判斷，窗函數(shù)的計(jì)算，F(xiàn)IR濾波器的設(shè)計(jì)。討論內(nèi)容：利用濾波器進(jìn)行諧波信號(hào)增強(qiáng)。自學(xué)拓展：頻率采樣法過渡帶采樣點(diǎn)的確定，等波紋逼近優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的實(shí)現(xiàn)。、希爾伯特變換和多采樣率信號(hào)處理2學(xué)時(shí)（支撐課程目標(biāo)）連續(xù)信號(hào)的希爾伯特變換和離散信號(hào)的希爾伯特變換內(nèi)插和抽取目標(biāo)及要求：了解希爾伯特變換及其在信號(hào)處理和通信中的應(yīng)用；了解信號(hào)的采樣率變換方法及其在上、下變頻中的應(yīng)用；無(wú)討論內(nèi)容：無(wú)自學(xué)拓展：離散希爾伯特變換的實(shí)現(xiàn)。、實(shí)驗(yàn)（6學(xué)時(shí)（支撐課程目標(biāo)）序?qū)嶒?yàn)項(xiàng)目名稱目的要求學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類每組必開、號(hào)分配型人數(shù)選開1DFT的諧波檢測(cè)能對(duì)含噪諧波信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求3設(shè)計(jì)型1必開選擇合理的參數(shù)2基于濾波技術(shù)的諧波增強(qiáng)能根據(jù)檢測(cè)得到的諧波數(shù)及諧波頻率確定合理的濾3設(shè)計(jì)型1必開波器參數(shù)并設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)諧波的增強(qiáng)四、教學(xué)方法理論課（課外拓展學(xué)習(xí)等.討論課（根據(jù)布置內(nèi)容安排學(xué)生進(jìn)行討論課后練習(xí)（按照理論內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)（根據(jù)理論課教學(xué)內(nèi)容，要求學(xué)生學(xué)會(huì)相應(yīng)的b命令和函數(shù)，編寫相應(yīng)的處理程序完成實(shí)驗(yàn)任務(wù).（答疑（全部理論課程和實(shí)驗(yàn)課程完成后安排次集中答疑，答疑時(shí)間不包括在課程學(xué)時(shí)內(nèi)，答疑內(nèi)容包括講授內(nèi)容、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)等期中和期末閉卷考試。MATLAB五、考核及成績(jī)?cè)u(píng)定方式：閉卷筆試，平時(shí)成績(jī)（課堂表現(xiàn)及作業(yè)，實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定方式：期末成績(jī)60%，期中成績(jī)20%，平時(shí)成績(jī)10%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告10%六、教材及參考書目教材：俞一彪，孫兵.數(shù)字信號(hào)處理-理論與應(yīng)用.第二版，東南大學(xué)出版社，2011參考書目：1AlanV.Oppenheim,RonaldW.Schafer.Discrete