课程介绍

数字信号处理是电类及相关专业的专业选修课，我校主要开设本科专业有电子信息科学与技术、光信息科学与技术、电子信息工程、信息工程等专业。通过本课程的学习，使学生掌握数字信号的时域、频域分析方法和数字滤波器的设计原理，并利用DSP芯片技术实现。
      本课程的算法理论部分主要有：离散时间信号与系统、z变换、离散傅立叶变换及其快速算法、数字滤波器设计等。DSP技术部分主要有硬件结构、汇编指令及程序设计、片内外设及CCS软件开发等。通过讲课、练习和实验，使学生达到各章中所提的基本要求，最终使学生掌握数字信号处理的基本理论和实现方法。

课程大纲

学习目标

1.掌握离散时间信号、离散时间系统的时域、频域、Z域分析方法。
2.掌握离散傅立叶级数DFS及离散傅立叶变换DFT。
3.掌握快速傅立叶变换FFT、逆变换IFFT的算法及实现过程;了解FFT的应用。
4.掌握无限冲激响应IIR数字滤波器的基本网络结构及设计方法;了解其数字滤波器的频率变换设计方法
5.掌握有限冲激响应FIR数字滤波器的基本网络结构及其窗函数设计法。
6.了解离散时间随机信号的描述、功率谱估计。

学习要求

本课程系统讨论数字信号处理的基本理论、基本知识和基本方法，介绍数字信号处理技术在设计和应用手段方面不断更新的发展过程，培养使用实现数字信号处理的必要的软件工具。
      本课程强调理论与实践、原理与应用相结合。
      课程主要内容为：离散时间信号和系统在时域、频域和Z域的分析；离散傅里叶变换的概念、计算及其应用；信号的取样理论及其应用；数字滤波器的结构、设计原理和常用数字系统；功率谱估计等。

考核标准

一、课程性质与考试基本要求：
《数字信号处理原理》课程是一门信息与计算科学专业方向的必修课。通过该课程的学习，让学生掌握一套信号处理的基本原理，以及分析和处理方法；学会对实际信号和系统进行频谱特征进行分析的基本方法。初步培养训练解决实际问题的能力，为进一步学习信号传输、处理、检测以及网络、通信、控制理论打下基础。

二、考试方法：
闭卷考试

三、试题类型：
（1）选择题；
（2）填空题；
（3）判断题；
（4）计算机题；
（5）综合应用题。

四、课程考试内容及要求：
第1章 离散信号与系统分析
考试内容：序列、离散系统在时域、频域、Z域的描述与分析的基本理论、基本原理和基本方法、周期序列的傅里叶级数（DFS、IDFS）、周期卷积、信号时域取样与信号重建。
考试要求：
1、掌握信号和信号处理的基本概念
2、掌握一些典型信号的定义，重点掌握单位冲激函数的定义及其性质；
3、掌握信号的基本运算；
4、了解信号的分解方法；
5、掌握DFS、IDFS的定义，对应关系与物理意义；
6、周期卷积的定义与计算；
7、理解连续信号理想取样、实际取样的数学描述；
8、掌握取样信号频谱与原信号频谱之间的关系，两种取样信号频谱之间的关系，取样定理。
第2章 离散傅里叶变换（DFT、IDFT）
考试内容：有限长序列离散傅里叶变换（DFT、IDFT）的定义、性质及物理意义，循环移位、循环卷积，利用DFT计算线性卷积，利用DFT分析连续非周期信号的频谱。
考试要求：
1、掌握DFT、IDFT的定义、对应关系与物理意义，DFT与DFS的关系；
2、掌握实现循环移位、循环卷积的过程；
3、理解循环卷积与线性卷积的关系，掌握利用DFT计算线性卷积的条件与过程；
4、掌握利用DFT分析连续非周期信号频谱的过程，掌握确定取样频率、取样点数、记录长度的方法。
第3章 离散傅立叶变换快速算法（FFT、IFFT）
考试内容：基2时间抽取FFT算法、实序列的DFT计算；基2频率抽取IFFT算法。
考试要求：
1、掌握基2时间抽取FFT算法的总体做法、输入与输出分解原则、FFT流程图的绘制；
2、掌握将基2时间抽取FFT流程图转换成基2频率抽取IFFT流程图的方法。
第4章 IIR数字滤波器的设计
考试内容： 模拟低通滤波器的设计、模拟域频率变换、脉冲响应不变法、双线性变换法、IIR数字滤波器的基本结构。
考试要求：
1、掌握模拟巴特沃斯低通滤波器、切比雪夫低通滤波器的设计；
2、了解通过模拟域频率变换设计模拟高通、带通、带阻滤波器的过程和方法；
3、知道利用脉冲响应不变法将模拟滤波器转换成数字滤波器；
4、知道利用双线性变换法将模拟滤波器转换成数字滤波器；
5、掌握IIR数字滤波器差分方程、系统函数之间的转换方法，根据差分方程（系统函数）绘制IIR数字滤波器的直接Ⅰ型流程图、直接Ⅱ型流程图、级联型流程图。。
第5章 FIR数字滤波器的设计
考试内容：线性相频响应FIR数字滤波器的特性；窗函数法设计线性相频响应FIR数字滤波器；FIR数字滤波器的基本结构。
考试要求：
1、掌握FIR数字滤波器相频响应为线性的条件，零点分布特点；；
2、掌握窗函数法设计线性相频响应FIR数字滤波器的步骤和过程；
3、掌握FIR数字滤波器单位取样响应、差分方程、系统函数之间的转换方法，根据单位取样响应（差分方程、系统函数）绘制FIR数字滤波器的直接型流程图，绘制线性相频响应FIR数字滤波器直接型流程图。
第6章  功率谱估计
考试内容：随机信号的特征描述，平稳随机序列通过LTI离散时间系统，估计质量的评价，自相关序列的估计，经典功率谱估计。
考试要求：
1、了解离散随机信号自相关序列、功率谱的定义及其物理意义，了解时间平均、统计平均、遍态历经性等概念的物理意义；
2、了解平稳随机序列通过LTI离散时间系统后均值、方差、自相关序列、功率谱的变化规律。
3、了解衡量估计质量的几个指标及其相互关系。
4、了解自相关序列的渐近无偏估计方法。
5、了解功率谱估计的经典方法。

五、不同性质考试内容所占比重：
1、基本概念占期末试卷的30%左右；
2、基本原理占期末试卷的30%左右；
3、综合应用占期末试卷的40%左右。

六、成绩评定方式：
本课程考试评分采用百分制评分法，阅卷采用密封改卷方式，统一评分标准。卷面成绩仅表示期末考试成绩。总评成绩的计算方法为：
总评成绩=70%期末考试成绩+30%的平时成绩
平时成绩=33%作业+33%课堂考勤＋33％表现。

教材教参

教材：
陈后金，薛健，胡健.  数字信号处理（第2版）,高等教育出版社.2008
参考教材：
[1] 邵佳，董辰辉.MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真实例精讲，电子工业出版社.
[2]陈后金，薛健，胡健. 数字信号处理学习指导与习题精解，高等教育出版社.
[3] 高西全，丁玉美.《数字信号处理（第三版）》学习指导，西安电子科技大学出版社.
[4] 高西全，丁玉美.数字信号处理第三版），西安电子科技大学出版社.
[5] 程佩青.数字信号处理教程，清华大学出版社.
[6]吴湘淇等.  信号、系统与信号处理—软硬件实现，电子工业出版社，2002.
[7]彭启琮等. DSP技术的发展与应用.高等教育出版社,2004.
[8] John.Proakis, Digital Signal Processing: Principles, Algorithms and Application, 3rd  edition, Prentice Hall, 1996.
[9] L.B. Jackson. Digital filters and signal processing.  3rd  edition ,Kluwer Academic Publishers, 1996 .
[10] [美]维纳·K ·恩格尔,约翰· G ·普罗克斯.刘树棠译.数字信号处理——使用MATLAB，西安交通大学出版社.
[11] M.H.海因斯.数字信号处理习题集. 科学出版社,2002.
[12] [美]Richard G.Lyons. 数字信号处理.科学出版社.