《数字信号处理》教学大纲

1、PAGE PAGE 6 数字信号处理 课程教学大纲 一、课程的基本信息适应对象：本科层次，通信工程。课程代码：23E00615学时分配： 56=48理论+8实验赋予学分： 3学分先修课程：高等数学、线性代数、信号与系统、C语言程序设计后续课程：DSP原理与应用、语音信号处理、数字图像处理。二、课程性质与任务数字信号处理一门重要的专业必修课程，主要学习离散信号与系统的基本概念、基本理论和基本分析方法，掌握离散傅里叶变换及其快速算法原理，掌握数字滤波器的设计与实现等数字信号处理技术，培养学生对数字信号处理系统进行分析和设计的能力，为今后的技术工作和科学研究打下坚实的基础。三、教学目的与要求本课程的

2、教学目的是培养学生分析和解决数字信号处理方面的理论与技术问题。本课程的目的要求是：掌握离散时间信号和系统在时域、频域和Z域的分析，理解信号的取样理论及其应用，掌握离散傅里叶变换的概念、计算及其应用，掌握离散傅里叶变换的快速算法，掌握数字滤波器的基本结构和设计理论。四、教学内容与安排数字信号处理课程是一门理论和实践要求都较高的课程，需要有较扎实的数学基础和信号与系统理论知识。重点掌握离散时间系统的基础知识，离散傅里叶变换的概念，离散傅里叶变换的快速算法及其应用，数字滤波器的设计及实现等内容。该课程的教学安排如下：绪论（2学时）（1）数字信号处理的基本概念；（2）数字信号处理的特点；（3）数字信号

3、处理的实现方法。第一章 离散信号和系统的时域分析（4学时）（1）时域离散信号分析；（2）时域离散系统分析；（3）时域离散系统的输入输出描述法；（4）模拟信号数字处理方法。第二章 离散信号和系统的频域分析（6学时）（1）序列傅里叶变换的定义及性质；（2）周期序列的傅里叶级数及傅里叶变换表示；（3）时域离散信号的傅里叶变换与模拟信号的傅里叶变换之间关系；（4）序列的Z变换；（5）利用Z变换分析信号与系统的频域特性。第三章 离散傅里叶变换（DFT）（8学时）（1）离散傅里叶变换的定义；（2）离散傅里叶变换的基本性质；（3）频率域采样；（4）DFT的应用。第四章 快速傅里叶变换（FFT）（4学时）（1

4、）基2FFT算法；（2）进一步减少运算量的措施；第五章 时域离散系统的基本网络结构（4学时）（1）用信号流图表示网络结构；（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.第六章 无限脉冲响应数字滤波器的设计（10学时）（1）数字滤波器的基本概念；（2）模拟滤波器的设计；（3）用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器；（4）用双线性变换法设计IIR数字滤波器；（5）IIR数字滤波器优化设计法。第七章 有限脉冲响应数字滤波器的设计（10学时）（1）线性相位FIR数字滤波器的条件和特点；（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

5、波器；（5）IIR和FIR滤波器的比较。五、教学设备和设施多媒体教室，Matlab软件。六、课程考核与评估本课程采用闭卷考试的方法。学生修完本课程参加期末考试，其成绩的评定方法为：平时成绩占20%， 实验成绩占20%， 考试成绩占60%。七、附录1 郑君里，应启珩，杨为理.信号与系统(第三版)M.北京:高等教育出版社, 20112 维纳.K.英格尔，约翰.G.普罗克斯. 数字信号处理(第2版)M.刘树棠译. 西安：西安交通大学出版社，20083 John G. Proakis,Dimitris G. Manolakis. 数字信号处理M.方艳梅,刘永清译.北京:电子工业出版社, 20064 刘

6、顺兰,吴 杰.数字信号处理(第二版)M.西安：西安电子科技大学出版社，20085 陈怀琛，吴大正，高西全.MATLAB及在电子信息课程中的应用M.北京：电子工业出版社，20026 吴湘淇.信号与系统(第3版)M.北京:电子工业出版社, 20097 吴湘淇,肖熙，郝晓莉.信号、系统与信号处理的软硬件实现M.北京:电子工业出版社, 2002 HYPERLINK /teach/matlabdsp/teachers.htm /teach/matlabdsp/teachers.htm制定人：张登奇审核人： 朱鹏 数字信号处理 课程考核大纲 一、适应对象修读完本课程规定内容的通信工程专业的学生；提出并获准

7、免修本课程、申请进行课程水平考核的通信工程专业的学生；提出并获准副修第二专业、申请进行课程水平考核的非通信工程专业的学生。二、考核目的检查学生是否掌握数字信号处理的基础概念、基本原理和基本方法。主要内容包括：离散信号和系统的描述方法、时域分析、频域分析、Z域分析等基础理论；离散傅里叶变换原理与应用及快速算法；IIR和FIR数字滤波器的基本理论和设计方法；离散系统的网络结构及软件实现。三、考核形式与方法闭卷考试四、课程考核成绩构成考勤和作业成绩占20%实验成绩占20%期末考试成绩占60%五、考核内容与要求绪论 考核知识点：数字信号处理的基本概念；数字信号处理的实现方法；数字信号处理的特点。考核要

8、求：识记数字信号处理的基本概念、实现方法和处理特点。第一章 离散信号和系统的时域分析考核知识点：时域离散信号分析；时域离散系统分析；时域离散系统的输入输出描述法；模拟信号数字处理方法。考核要求：识记模拟信号数字处理方法；简明应用时域离散信号分析；简明应用时域离散系统分析；综合应用时域离散系统的输入输出描述法。第二章 离散信号和系统的频域分析 考核知识点：序列傅里叶变换的定义及性质；周期序列的傅里叶级数及傅里叶变换表示；时域离散信号的傅里叶变换与模拟信号的傅里叶变换之间关系；序列的Z变换；利用Z变换分析信号与系统的频域特性。考核要求：识记序列傅里叶变换的定义及性质；领会周期序列的傅里叶级数及傅里

9、叶变换表示；领会时域离散信号的傅里叶变换与模拟信号的傅里叶变换之间关系；综合应用序列的Z变换；综合应用利用Z变换分析信号与系统的频域特性。第三章 离散傅里叶变换（DFT）考核知识点：离散傅里叶变换的定义；离散傅里叶变换的基本性质；频率域采样；DFT的应用。考核要求：识记频率域采样；简明应用离散傅里叶变换的定义；简明应用离散傅里叶变换的基本性质；领会DFT的应用。第四章 快速傅立叶变换（FFT）考核知识点：基2FFT算法；进一步减少运算量的措施。考核要求：识记分裂基FFT算法；领会进一步减少运算量的措施；综合应用基2 FFT算法。第五章 时域离散系统的基本网络结构考核知识点：用信号流图表示网络结

10、构；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。考核要求：领会应用无限长脉冲响应基本网络结构；领会应用有限长脉冲响应基本网络结构；简明应用用信号流图表示网络结构。第六章 无限脉冲响应数字滤波器的设计考核知识点：数字滤波器的基本概念；模拟滤波器的设计；用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器；用双线性变换法设计IIR数字滤波器；IIR数字滤波器优化设计法。考核要求：识记IIR数字滤波器优化设计法；领会模拟滤波器的设计；简明应用数字滤波器的基本概念；综合应用用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器；综合应用用双线性变换法设计IIR数字滤波器。第七章 有限脉冲响应数字滤波器的设计考核知识点：线性

11、相位FIR数字滤波器的条件和特点；窗函数法设计FIR滤波器；频率采样法设计FIR滤波器；切比雪夫逼近法设计FIR滤波器；IIR和FIR滤波器的比较。考核要求：领会线性相位FIR数字滤波器的条件和特点；领会IIR和FIR滤波器的比较；简明应用切比雪夫逼近法设计FIR滤波器；综合应用窗函数法设计FIR滤波器；综合应用频率采样法设计FIR滤波器。六、样卷信息与通信工程学院数字信号处理课程考试试题 年 学期 班级时量：120分钟，总分100分,考试形式：闭卷一、填空题（每题2分，共20分）1、已知，试计算其线性卷积： 。2、序列的周期为 。3、设系统的，则该系统是 系统。（判断其因果性、稳定性）4、已

12、知，则 。5、用DFT近似分析连续信号的频谱时，可能产出误差的三种原因是 。6、16点按时间抽取基2FFT算法需要的复数乘法次数为 。7、IIR系统的基本网络结构有 、 和 。8、利用双线性变换法设计IIR数字滤波器的优点是 。9、用窗函数法设计FIR数字滤波器会产生吉布斯现象，使过渡带变窄的方法是 。10、一个线性时不变因果离散系统是稳定系统，其极点分布的特点是 。二、选择题 （每题2分，共20分）1、单位脉冲响应的两系统级联时，其级联系统的单位脉冲响应为 。A: B: C:2、3点x(n)和5点h(n)的线性卷积等于L点循环卷积的条件是（ ） A：L=3 B：L=5 C：L3、用下列采样频

13、率对50Hz信号进行采样，不会发生混叠现象的最小频率是（ ）A：10Hz B：50Hz C：150Hz 4、若序列的长度为10，要能够由频域抽样信号X(k)恢复原序列，且不发生时域混叠现象，则频域抽样点数N需满足的条件是( ) A：N10 B：N10 C5、设采样频率为100Hz，则数字频率0.2对应的模拟频率是（ ）A：10Hz B：20Hz C：100Hz 6、已知序列Z变换的收敛域为z0.8，则该序列为（ ）A：双边序列 B：右边序列 C：左边序列 7、计算N=16点的按时间抽取基2FFT需要( )级蝶形运算。A：2 B：4 C：6 8、关于y(n) + 0.5y(n-1) = x(n)

14、与 y(n) = 5x(n) + x(n-1)的论述（ ）A：前者IIR后者FIR B：前者FIR后者IIR C：都有可能9、对于FIR和IIR滤波器的描述,下列说法正确的是（ ）A：FIR滤波器必定是稳定的 B：IIR滤波器必定是稳定的C：FIR滤波器和IIR滤波器可能都不稳定10、因果FIR滤波器的系统函数H(z)的极点都在( )处。A：z = 0 B：z = 1 C：z =三、综合题 （每题10分，共60分）1、已知因果系统的系统函数为： （1）求该系统的差分方程；（2）判断是否稳定，并指出是IIR系统还是FIR系统；（3）写出系统的频率响应函数表达式。2、有一用于频谱分析的FFT处理器，其抽样点数必须是2的整数次幂，假定没有采用任何特殊的数据处理措施，已知信号最高频率小于4kHz，要求频率分辨率小于10Hz，试确定参数：（1）最小采样频率；（2）最少采样点数；（3）最小记录时间 3、试画出按时间抽取的4点基2-FFT运算流程图。（1）根据流程图计算的离散傅里叶变换中的等于多少；（2）指出的幅