数字信号处理课程教学大纲.doc

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《数字信号处理》课程教学大纲

课程名称：

数字信号处理/DigitalSignalProcessing

课程编码：

0904003504课程类型：

学科专业必修课

总学时数/学分数：

64/4实验（上机）学时：

10

适用专业：

电子信息工程

先修课程：

高等数学、工程数学、信号与系统等修订日期：

2005年12月

一、课程性质、任务和教学目标

本课程是电子信息工程专业的学科专业必修课，主要学习数字信号处理的基本理论和基本分析方法，通过本课程的学习，在离散信号与系统、离散傅立叶变换及其快速算法（FFT）和数字滤波器设计方法等方面有较强的分析、设计能力，掌握用数字方法处理确定性信号的原理、通用技术及一般方法，为随机信号、多维信号的分析和处理方法打好坚实理论基础，了解数字信号处理的实现及应用领域。

通过本课程的学习，学生能够达到以下目标：

1．掌握用数字方法处理确定性信号的原理、通用技术及一般方法；

2．掌握离散信号与系统；

3．掌握离散傅立叶变换及其快速算法（FFT）；

4．掌握数字滤波器和设计方法；

5．为随机信号、多维信号的分析和处理方法打好坚实理论基础。

二、教学内容与要求

教学内容

教学要求

第一章时域离散信号和时域离散系统

1．时域离散信号

2．时域离散系统

3．时域离散信号的输入输出描述法

4．模拟信号处理

了解：

线性常系数差分方程，采样定理；

理解：

典型序列，线性时不变系统的因果性和稳定性，模拟信号处理；

掌握：

序列表示、运算，因果性和稳定性判定，差分方程求解。

第二章时域离散信号和系统的频域分析

1．序列的傅立叶变换定义、性质

2．周期序列的离散傅立叶级数和傅立叶变换表示

3．序列的Z变换

4．利用Z变换分析离散信号和系统的频域特性

理解：

序列的傅立叶变换定义、性质，周期序列的傅立叶级数和傅立叶变换表示，Z变换定义、性质与逆Z变换，传输函数与系统函数；

掌握：

求序列的傅立叶变换、Z变换、逆Z变换，利用Z变换分析离散信号和系统的频域特性。

第三章离散傅立叶变换（DFT）

1．离散傅立叶变换定义

2．离散傅立叶变换基本性质

3．频域采样

4．DFT应用

了解：

用DFT计算线性卷积、谱分析等；

理解：

离散傅立叶变换定义、性质，圆周卷积与线性卷积，频率域采样原理；

掌握：

离散傅立叶变换，频率域采样，DFT应用。

第四章快速傅立叶变换（FFT）

1．2FFT算法

2．一步减少运算量的措施

3．裂基FFT算法

4．离散哈特莱变换（DHT）

了解：

离散哈特莱变换（DHT）；

理解：

分裂基FFT算法；

掌握：

基2FFT算法实现、应用。

第五章时域离散系统的基本网络结构与状态变量分析法

1．信号流图表示网络结构

2．无限长脉冲响应网络结构

3．有限长脉冲响应网络结构

4．态变量分析法

了解：

信号流图表示网络结构，无限长脉冲响应网络结构与有限长脉冲响应网络结构；

理解：

信号流图，无限长脉冲响应基本网络结构，有限长脉冲响应基本网络结构；

掌握：

流图表示无限长脉冲响应网络结构与有限长脉冲响应网络结构，状态变量分析法。

第六章无限脉冲响应数字滤波器的设计

1．滤波器概念

2．滤波器设计

3．响应不变法设计IIR数字低通滤波器

4．性变换法设计IIR数字低通滤波器，数字高通、带通、和带阻滤波器设计

5．IIR数字滤波器直接设计

掌握：

数字滤波器，模拟滤波器设计，脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器，双线性变换法设计IIR数字滤波器，IIR数字滤波器直接设计。

第七章有限脉冲响应数字滤波器的设计

1．线性相位FIR数字滤波器

2．窗函数法设计FIR滤波器

3．频率采样法设计FIR滤波器

4．切比雪夫逼近法设计FIR滤波器

5．FIR、IIR数字滤波器比较

了解：

切比雪夫逼近法设计FIR滤波器，FIR与IIR数字滤波器比较；

掌握：

线性相位FIR滤波器的条件和特点，窗函数法与频率采样法设计FIR滤波器。

第八章其它类型数字滤波器

1．特殊滤波器

2．格型滤波器

3．简单整系数滤波器

4．采样率转换滤波器

了解：

特殊滤波器；

理解：

最小相位系统，格型滤波器，采样率转换滤波器；

掌握：

全通滤波器、梳状滤波器设计，简单整系数滤波器设计。

第九章数字信号处理的实现

1．数字信号处理中的量化效应

2．数字信号处理技术的软、硬件实现

掌握：

数字信号处理中的量化效应，数字信号处理技术的软、硬件实现。

三、实验内容和要求

实验内容：

实验一、信号、系统及系统响应

实验二、卷积计算、卷积定理

实验三、用FFT作频谱分析

实验四、用双线性变换法设计IIR数字滤波器

实验五、用窗函数法设计FIR数字滤波器

实验要求见实验教学大纲。

四、学时分配表

教学内容

学时分配

讲授

实验

上机

习题课

小计

第一章时域离散信号和时域离散系统

６

6

第二章时域离散信号和系统的频域分析

6

2

8

第三章离散傅立叶变换（DFT）

８

8

第四章快速傅立叶变换（FFT）

６

2

8

第五章时域离散系统的基本网络结构与状态变量分析法

4

4

第六章无限脉冲响应数字滤波器的设计

8

2

2

12

第七章有限脉冲响应数字滤波器的设计

８

2

10

第八章其它类型数字滤波器

2

2

4

第九章数字信号处理的实现

２

2

4

合计

50

10

4

64

五、教学方法与手段

本门课采用课堂教学与实验相结合，并辅之以课堂讨论。

用于基本概念、理论分析及应用的课堂讲授约占总学时的80%。

习题课、研究分析报告、实验操作约占总学时的20%。

本课程安排了5次实验课，以便学生掌握基本实验技能。

六、考核方式

本课程为考试课。

期末笔试占总成绩的80%，平时作业、小测验占总成绩的10％，实验占总成绩的10%。

考核成绩合格才能获得学分。

七、建议教材及教学参考书

教　材：

《数字信号处理》（第二版）丁玉美编著西安电子科技大学出版社2000

参考书：

1.《数字信号处理》程佩青　编著清华大学出版社2003

2.《数字信号处理》胡广书　编著清华大学出版社2003

《数字信号处理》课程教学大纲

课程名称：

数字信号处理/DigitalSignalProcessing

课程编码：

0904003503/0903003503课程类型：

学科专业必修课/学科基础选修课

总学时数/学分数：

48/3实验（上机）学时：

8

适用专业：

通信工程、微电子学、数学与应用数学、信息与计算科学

先修课程：

工程数学、信号与系统等修订日期：

2005年12月

一、课程性质、任务和教学目标

本课程是通信工程的学科专业必修课，是微电子学等专业的学科基础选修课程。

主要学习数字信号处理的基本理论和基本分析方法，通过本课程的学习，在离散信号与系统、离散傅立叶变换及其快速算法（FFT）和数字滤波器和设计方法等方面有较强的分析、设计能力，掌握用数字方法处理确定性信号的原理、通用技术及一般方法，为数字信号处理系统设计打好坚实理论基础。

通过本课程的学习，学生能够达到以下目标：

１．掌握用数字方法处理确定性信号的原理、通用技术及一般方法；

2．在离散信号与系统、离散傅立叶变换、快速算法、数字滤波器和设计方法等方面有较强的分析、设计能力；

3．了解数字信号处理的实现及应用领域。

二、教学内容与要求

教学内容

教学要求

第一章时域离散信号和系统

1．序列

2．离散系统的时域描述

3．模拟信号处理

了解：

因果性、稳定性，采样定理,模拟信号处理；

理解：

典型序列,线性时不变系统,差分方程；

掌握：

因果性和稳定性判定，差分方程求解。

第二章时域离散信号和系统的频域分析

1．序列的傅立叶变换

2．Z变换

3．离散信号和系统的频域分析

了解：

周期序列的傅立叶级数和傅立叶变换；

理解：

序列傅立叶变换，Z变换,逆Z变换，传输函数；

掌握：

逆Z变换，Z变换分析离散系统。

第三章离散傅立叶变换（DFT）

1．离散傅立叶变换

2．频域采样

3．DFT应用

了解：

DFT应用；

掌握：

离散傅立叶变换，频率域采样原理。

第四章快速傅立叶变换（FFT）

1．基2FFT算法

2．分裂基FFT算法

3．离散哈特莱变换（DHT）

了解：

分裂基FFT算法,离散哈特莱变换；

理解：

基2FFT算法；

掌握：

基2FFT算法实现、应用。

第五章时域离散系统的基本结构

1．信号流图

2．无限长脉冲响应基本网络结构

3．有限长脉冲响应基本网络结构

了解：

信号流图；

理解：

IIR网络结构与FIR网络结构；

掌握：

应用流图表示IIR与FIR网络结构。

第六章无限脉冲响应数字滤波器的设计

1．数字滤波器概念、拟滤波器设计

2．脉冲响应不变法设计IIR数字低通滤波器

3．双线性变换法设计IIR数字低通滤波器

4．数字高通、带通、和带阻滤波器设计

5．IIR数字滤波器直接设计

了解：

模拟滤波器设计，IIR滤波器直接设计；

理解：

数字滤波器，脉冲响应不变法与双线性变换法设计IIR数字滤波器,数字高通、带通、和带阻滤波器设计；

掌握：

脉冲响应不变法与双线性变换法设计IIR数字滤波器。

第七章有限脉冲响应数字滤波器的设计

1．线性相位FIR滤波器

2．窗函数法设计FIR滤波器

3．频率采样法设计FIR滤波器

4．切比雪夫逼近法设计FIR滤波器

5．FIR、IIR数字滤波器比较

了解：

线性相位FIR滤波器，切比雪夫逼近法，FIR与IIR数字滤波器；

理解：

线性相位FIR滤波器，窗函数法与频率采样法设计FIR滤波器；

掌握：

窗函数法设计FIR滤波器。

第八章其它类型数字滤波器

了解：

特殊滤波器，格型滤波器，简单整系数滤波器，采样率转换滤波器。

第九章数字信号处理的实现

了解：

数字信号处理中的量化效应，数字信号处理技术的软、硬件实现。

三、实验内容和要求

实验内容：

实验一、卷积计算、卷积定理

实验二、用FFT作频谱分析

实验三、用双线性变换法设计IIR数字滤波器

实验四、用窗函数法设计FIR数字滤波器

实验要求祥见实验教学大纲。

四、学时分配表

教学内容

学时分配

讲授

实验

小计

第一章时域离散信号和系统

4

4

第二章时域离散信号和系统的频域分析

4

2

6

第三章离散傅立叶变换

6

6

第四章快速傅立叶变换

4

2

6

第五章时域离散系统的基本结构

4

4

第六章无限脉冲响应数字滤波器的设计

8

2

10

第七章有限脉冲响应数字滤波器的设计

6

2

8

第八章其它类型数字滤波器

2

2

第九章数字信号处理的实现

2

2

合计

40

8

48

五、教学方法与手段

本门课采用课堂教学与实验相结合，并辅之以课堂讨论。

用于基本概念、理论分析的方法及应用的课堂讲授约占总学时的83%。

习题课、研究分析报告、实验操作约占总学时的17%。

本课程安排了4次实