数字信号处理 绪论

1、数字信号处理 绪论绪论 一. 数字信号处理的基本概念 二. 数字信号处理的学科概貌（研究内容） 三. 数字信号处理系统的基本组成 四. 数字信号处理的特点 五. 本课程的特点 六. 讲授内容与参考书一、数字信号处理的基本概念数字信号处理是当前信息处理技术中十分活跃的一个分支。n传统的信号处理：连续时间信号与系统n数字信号处理：基于离散时间信号与系统，对样本序列进行处理，即信号的波形用样本序列表示，并用数字的方式去处理这些序列。 具体来说，凡是用数字的方式对信号进行滤波、变换、具体来说，凡是用数字的方式对信号进行滤波、变换、解调、增强、压缩、估计、识别等处理都属于数字信号处解调、增强、压缩、估计

2、、识别等处理都属于数字信号处理的范畴理的范畴。n数字信号处理作为一门新的学科而真正出现却是在1965年Cooley和Tukey提出快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)之后。nFFT算法与莱维逊(Levinson)自回归谱估计算法形成了数字信号处理现代算法的两大支柱。n数字信号处理的基础理论中引入了自动控制领域中的采样数据控制(Sampled Data Control)的变换分析方法n为了描述采样控制系统的输入输出特性，用拉普拉斯变换在s平面上分析连续时间信号与系统的特性n利用z变换可以得到离散时间系统在z平面上的特性，使得我们能通过模拟滤波器变换来设计数字滤

3、波器。n对输入样本序列进行时域或频域的处理可以实现有限冲击响应数字滤波器的设计，进而形成数字滤波器完整的设计体系。1、信号 信号 是传输信息的函数，是信息的物理表现形式；而信息是信号的具体内容，通俗地讲，信息就是有用的消息。 信息是一个十分抽象而又复杂的概念，它包含在消息之中，是通信系统中传送的对象，是客观世界的第三要素；其特点是无形的，可共享的，无限的，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、信号的分类 依载体：电信号、磁信号、声信号、光信号、热信号、机械信号。 依变量个数：一维、二维、多维（矢量）信号。 依周期性：周期信号x(t)=x(t+kT); 非周期信号。 依是否

4、为确定函数：确定信号；随机信号。 依能量或功率是否有限：能量信号；功率信号。 无论是用模拟方法还是用数字方法，都是将所研究的信号先变成电信号，即所谓模拟信号。因此，可把信号分为模拟信号和数字信号两类。3.模拟信号 用电压或电流去模拟其他物理量，如声音、温度、压力、图象等所得到的信号。4.数字信号 在时间上和幅度上都是离散的信号。它可由模拟信号经离散和量化得到，亦可客观存在。本质上，它只是一系列的“数”。5.两者关系 模拟经A/D变换得数字；数字经D/A变换得模拟。6.数字信号处理 通俗地讲，处理就是加工，因数字信号常表示成序列，加工实际上就是相加、相乘和位移。二. 数字信号处理的学科概貌（研究

5、内容） 1. 信号的采集 实现信号的数字化，包括取样、量化。 2. 信号的分析 信号描述与运算，各种变换，时、频域分析。 3. 系统分析 线性系统与非线性系统，时变系统与非时变系统，线性时（移）不变系统，因果系统与非因果系统，线性时（移）不变线性时（移）不变 因果系统。因果系统。4. 快速算法 FFT, WFT, 快速卷积、相关算法。5. 数字滤波技术(1) IIR数字滤波器的分析与设计；(2) FIR数字滤波器的分析与设计。6. 信号的频谱分析与估值 确定信号：谱分析；随机信号：相关计算、 谱估计。7. 特殊算法 反卷积，信号重构。8. 数字信号处理的实现(1) 在通用微机上，用软件实现;(

6、2) 用单片机实现;(3) 专用数字信号处理芯片DSP。三. 数字信号处理系统的基本组成-301 2 3 435474nT 2T( )axt()xnt-1数字信号处理器：( )( )x ny ny(n)01 2 3 4n D/A变换器： 模拟滤波器：0y(t)()ay t四. 数字信号处理的特点1.精度高 模拟系统：由元器件确定（10-3）；数字系统：由字长确定。2. 灵活性高 数字系统的性能主要由乘法器的系数决定。 3. 可靠性高 只有“0”和“1”两个电平，受温度噪声影响小。4. 容易集成 规范性高，电路参数要求不高。5. 时分复用数字信号处理器同步多路开关多路开关输出输入.五. 本课程的

7、特点 1. 数学工具多 微积分，概率统计，随机过程，高等代数， 数值分析，积分变换，复变函数等。 2.2. 要求基础强 网络理论、信号与系统是本课程的理论基础。 3.3. 与其它学科密切相连 与最优控制、通信理论、故障诊断、计算机、微电子技术不可分，又是人工智能、模式识别、 神经网络等新兴学科的理论基础之一。 六. 讲授内容与参考书 经典的： 1. A.V.Oppenheim ，“Digital Signal Processing” , 1975. 中译本有多种 2.W.D.Stanley , “Digital Signal Processing” , 1975.中译本常迥译1979.3. 黄顺吉等， 数字信号处理及其应用 , 国防 工业出版社， 19824. 邹理和， 吴北熊等，, 数字信号处理, 上、下册, 国防工业出版社, 1985. 5.何振亚 ， 数字信号处理的理论与应用 ， 上、下册， 人民邮电出版社， 1985. 英文原版：英文原版： S.J.Orfanidis, Introduction to signal processing, Copyright 1996 by Prentice Hell