數(shù)字信號(hào)處理配套課件 1.1 數(shù)字信號(hào)處理緒論

2緒論1.數(shù)字信號(hào)處理的概念3（1）數(shù)字信號(hào)：用數(shù)字序列表示的信號(hào)。（2）數(shù)字信號(hào)處理：通過計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，用數(shù)值計(jì)算等數(shù)字的方式對數(shù)字序列進(jìn)行各種處理，將信號(hào)變換成符合需要的某種形式。數(shù)字濾波：限制數(shù)字信號(hào)的頻帶或?yàn)V除噪聲和干擾，以提取和增強(qiáng)信號(hào)的有用分量。頻譜分析：對信號(hào)進(jìn)行頻譜分析或功率譜分析，了解信號(hào)的頻譜組成，以對信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。涵蓋范疇：濾波、變換、增強(qiáng)、壓縮、估計(jì)和識(shí)別。涉及知識(shí)：微積分、概率統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過程、高等代數(shù)、數(shù)值分析、復(fù)變函數(shù)和各種變換。2.數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn)4（1）高精度：17位字長，10-6的精度，結(jié)合浮點(diǎn)運(yùn)算。（2）高穩(wěn)定性：使用超大規(guī)模集成的數(shù)字信號(hào)處理芯片（DSP芯片）。只有兩種0/1兩種狀態(tài)，其抗干擾能力優(yōu)于模擬信號(hào)。（3）靈活性好：參數(shù)可調(diào)：系統(tǒng)性能取決于系統(tǒng)參數(shù)，改變存儲(chǔ)器中存放的參數(shù)，可得到不同的系統(tǒng)。而模擬系統(tǒng)要改變性能的話，只有更換元器件。時(shí)分復(fù)用：一套計(jì)算設(shè)備同時(shí)處理多路相互獨(dú)立的信號(hào)。（4）易于大規(guī)模集成：數(shù)字部件由邏輯和記憶元件構(gòu)成，具有高度規(guī)范性。（5）實(shí)現(xiàn)模擬系統(tǒng)無法完成的功能：信號(hào)的任意存取、嚴(yán)格的線性相位特性、解卷積和多維濾波等。（6）不足：速度還不能達(dá)到處理高頻信號(hào)，如射頻信號(hào)的要求。3.系統(tǒng)的基本組成與實(shí)現(xiàn)5（1）組成前置預(yù)濾波器：奈奎斯特（Nyquist）采樣定理：在采樣頻率fs有限的情況下，只有當(dāng)輸入模擬信號(hào)的最高頻率fh不大于fs/2時(shí)，采樣信號(hào)的頻譜才不會(huì)發(fā)生混疊。前置預(yù)濾波器的作用：使輸入模擬信號(hào)的最高頻率限制在一定范圍。A/D變換器：對輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣、量化和編碼，將模擬信號(hào)變成為

在時(shí)間上和幅值上均量化離散的信號(hào)，即數(shù)字信號(hào)。3.系統(tǒng)的基本組成與實(shí)現(xiàn)6數(shù)字信號(hào)處理器：功能：承擔(dān)數(shù)字信號(hào)的各種處理工作。形式：通用計(jì)算機(jī)、各種數(shù)字硬件或軟硬件構(gòu)成的專用處理器、某個(gè)處理軟件或軟件包。D/A變換器：將數(shù)字信號(hào)變成模擬信號(hào)。模擬濾波器濾：濾除不需要的高頻分量，輸出所需的模擬信號(hào)。4.數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)方法7（1）分類：軟件實(shí)現(xiàn)、硬件實(shí)現(xiàn)和軟硬件相結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方法。（2）軟件實(shí)現(xiàn)方法：按照信號(hào)處理的原理和算法，自行編寫程序或者采用現(xiàn)有程序在通用計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。特點(diǎn)：靈活、運(yùn)算速度較慢。（3）硬件實(shí)現(xiàn)方法：按照具體的要求和算法，設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)圖，用乘法器、加法器、延時(shí)器、存儲(chǔ)器、控制器以及輸入輸出接口部件實(shí)現(xiàn)的一種方法。特點(diǎn)：運(yùn)算速度快、靈活不夠。（4）軟硬件相結(jié)合：單片機(jī)、通用DSP、專用DSP、各種嵌入式(FPGA、ARM)等。5.數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用8（1）語音處理：語音信號(hào)分析、語音增強(qiáng)、語音合成、語音編碼、語音識(shí)別和語音信箱等。5.數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用9（2）圖形/圖像處理：靜止和活動(dòng)圖像的恢復(fù)和增強(qiáng)、去噪、數(shù)據(jù)壓縮、和圖像識(shí)別等，還應(yīng)用于三維圖像變換、動(dòng)畫、電子出版和電子地圖等。圖像分割實(shí)例5.數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用10（3）現(xiàn)代通信：高速調(diào)制解調(diào)、編/譯碼、自適應(yīng)均衡、多路復(fù)用等。傳真、數(shù)字交換、移動(dòng)電話、數(shù)字基站、電視會(huì)議、保密通信和衛(wèi)星通信等通信領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)管理/服務(wù)和IP電話、軟件無線電。（4）數(shù)字電視：應(yīng)用于數(shù)字電視系統(tǒng)中的視頻壓縮和音頻壓縮。（5）軍事與尖端科技：雷達(dá)和聲納信號(hào)處理、雷達(dá)成像、自適應(yīng)波束合成、陣列天線信號(hào)處理、導(dǎo)彈制導(dǎo)、全球定位GPS、航天飛船和偵察衛(wèi)星等。（6