信息处理大纲)

课程编号： 学时：48学时 学分： 适用范围：电子信息工程专业/通信工程专业（专升本）

一、 课程的性质、任务、目标

数字信号处理课程（DSP）是电子信息科学的重要的组成部分，主要研究如何分析和处理离散时间信号的基本理论和方法。它是电子信息工程、通信工程等电类专业本科生必修的技术基础课程。不仅如此，数字信号处理在数据通信、生物医学工程、声学、声纳、雷电、地震学、语音图像处理、核物理学、天文气象等领域也占据着重要地位。

本课程介绍了数字信号处理的基本概念、基本分析方法和处理技术。主要讨论离散时间信号和系统的基础理论、离散傅立叶变换DFT理论及其快速算法FFT、IIR和FIR数字滤波器的设计。

通过本课程的学习，使学生掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法，对数字信号处理技术有一个较全面、系统的了解。

通过本课程的学习，使得学生养成善于理论联系实际的习惯，将所学到专业理论知识应用于实践当中，提高学生在实际工作中分析问题和解决问题的能力。

通过本课程的学习，为学生更进一步学习后续专业课程打下必要的基础，并为学生参加工作后在创业实践中的“可持续发展”提供必要的知识储备。

通过本课程的学习，发展学生的智力，培养分析与解决问题的能力；培养良好的非智力素质；培养科学的世界观和方法论；培养创新思维意识和技术创新能力。

二、 相关课程的衔接

本课程是数字信号处理的入门理论课程，主要介绍信号处理的基础理论和基本算法，对相应的数学基础要求比较高，如级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换，本课程的先修课程：高等数学、工程数学、信号与系统、MATLAB语言，后续课程有DSP原理及开发应用及现代信号等，本课程与后续相关课程联系紧密，如自适应滤波、功率谱估计等。

三、教学的基本要求、目的和主要教学内容

本课程通过对时域离散信号和系统的时域分析以及频域分析，着重介绍了离散傅里叶变换的定义和性质：研究了快速傅里叶变换的实现过程；在分析时域离散系统基本网络结构和状态变量的基础上，对IIR和FIR滤波器的设计进行了研究。

四、 教学方法与重点、难点

教学方法：

板书与多媒体教学相结合，以板书为主。 重点和难点：

第—章和第二章的Z变换部分与《信号与系统》有所重迭，可根据情况取舍，课程的重点为第2、3、4、5、6和第7章，特别是Z变换、•序列付氏变换、DFT、FFT及数字滤波器的设计方法。

五．课程考核

课程采用闭卷考试形式，总评成绩中作业和平时表现占10%，卷面成绩占90%。

六．教材及主要参考书

教材： 丁玉美，高西全编著.数字信号处理(第二版).西安:西安电子科技大学出版社.2003.7 参考书:[1]丁玉美，高西全编著.数字信号处理(第二版).学习指导.西安:西安电子科技大学出版

社.2005.5

[2]程佩青.数字信号处理教程(第二版).北京:清华大学出版社.2002.9 [3]俞卞章.数字信号处理(第二版).西安:西北工业大学出版社.2002.8

七． 教学内容

第一章、时域离散信号和时域离散系统（5学时） 1.教学内容

时域离散信号和时域离散系统的定义、特点；时域离散系统的输入输出描述法；模拟信号数字处理方法。

2.教学基本要求

掌握时域离散信号的分析方法，掌握时域离散系统的特性；理解时域离散系统的输入输出描述，并且可以利用常系数差分方程进行求解；掌握时域采样定理，理解数字信号转换为模拟信号的过程，为数字信号处理的学习打下基础。

3.重点和难点：

（1）模拟信号、时域离散信号和数字信号三者的差别，时域离散信号的常用典型序列； （2）周期性序列周期的确定；

（3）时域离散系统的线性、时不变性质及系统的因果性和稳定性； （4）线性时不变系统的输出和输入之间的关系；

（5）用串、并联分系统的单位脉冲响应表示该系统总的单位脉冲响应；

（6）已知系统输入、线性常系统差分方程和初始条件，用递推法求解系统的输出； （7）由差分方程求解系统的单位脉冲响应； （8）模拟信号数字处理的原理框图及各部分的作用。 第二章、时域离散信号和系统的频域分析（9学时） 1.教学内容

序列傅里叶变换的定义和性质；周期序列的离散傅里叶变换的定义；时域离散信号的傅里叶变换和模拟信号傅里叶变换之间的关系；序列的Z变换；利用Z变换分析信号与系统的频域特性。

2.教学基本要求

掌握序列傅里叶变换的定义和性质；理解周期序列的离散傅里叶级数与傅里叶变换的关系；理解时域离散信号的傅里叶变换和模拟信号傅里叶变换之间的关系；掌握序列Z变换的定义和性质；能够利用Z变换对信号与系统的频域特性进行分析。

3.重点和难点：

（1）傅里叶变换的正反变换定义、基本性质和定理；

（2）周期序列的两种频域分析方法，即离散傅里叶级数和傅里叶变换；

（3）序列：1，n,anu(n),RN(n),ej0n,cos(0n)的傅里叶变换（

20是有理数）；

（3）模拟信号数字处理原理框图中的数字信号处理部分的数字频率和原模拟信号的模拟频率的关系；

（4）时域离散信号的付立叶变换与模拟信号付立叶变换之间的关系；

（5）序列Z变换定义，Z变换的收敛域特点，各种序列（有限长序列、右序列、左序列和双边序列）Z变换收敛域的特点；

（6）逆Z变换的定义，用留数法求逆Z变换； （7）Z变换的基本性质和基本定理； （8）用Z变换解系统差分方程的稳态解；

（9）因果性系统的系统函数的收敛域特点，稳定性系统的系统函数收敛域特点，因果稳定性系统的系统函数的收敛域的特点；

（10）利用系统的零极点分布分析系统的频率特性。 第三章、离散傅里叶变换（8学时） 1.教学内容

离散傅里叶变换的定义和性质；频率域采样定理；离散傅里叶变换的应用。 2.教学基本要求

掌握离散傅里叶变换的定义和性质；理解离散傅里叶变换与周期序列的离散傅里叶级数之间的关系；理解频率域采样定理；了解离散傅里叶变换的各类应用。

3.重点和难点：

（1）离散傅里叶变换的正反变换的定义、物理意义；

（2）离散傅里叶变换、序列傅里叶变换、Z变换以及离散傅里叶级数之间的关系； （3）离散傅立叶变换的基本性质；

（4）应用离散傅里叶变换计算线性卷积，对时域连续信号、时域离散信号进行频谱分析，*Chirp-Z变换。

第四章、快速傅里叶变换（6学时） 1.教学内容

FFT原理；基2FFT实现方法；进一步减小运算量的措施。 2.教学基本要求

了解FFT产生的背景；掌握时域抽取法基2FFT基本原理，理解FFT与直接计算DFT运算的差别，了解DIT-FFT的运算规律及编程思路，掌握频域抽取法FFT的基本原理，理解IDFT的高效算法；理解进一步减小运算量的措施；*了解分裂基FFT算法。

3.重点和难点：

（1）基2FTT的算法原理；

（2）DIT-FFT算法和DIF-FFT算法的差异。

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学时） 1.教学内容

利用信号流图表示网络结构；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；状态变量分析法。

2.教学基本要求

掌握利用信号流图表示网络结构；掌握无限长脉冲响应基本网络结构；掌握有限长脉冲响应基本网络结构；理解状态变量分析法。

3.重点和难点：

（1）由信号流图求系统函数；

（2）由系统函数或者差分方程画IIR基本网络结构（直接型、级联型和并联型），这三种基本形式的网络结构各自的特点;

（3）由系统函数或者差分方程画FIR直接型基本网络结构; （4）频率采样结构及其特点。

第六章、无限脉冲响应数字滤波器的设计（8学时） 1.教学内容

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数字低通滤波器；用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器；数字高通、带通和带阻滤波器的设计；*IIR数字滤波器的直接设计法。

2.教学基本要求

掌握数字滤波器的基本概念；理解模拟滤波器的设计；掌握用脉冲响应不变法设计IIR数字低通滤波器；掌握用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器；理解数字高通、带通和带阻滤波器的设计；*了解IIR数字滤波器的直接设计法。

3.重点和难点：

（1）模拟低通滤波器的技术指标，巴特沃斯低通滤波器的设计方法与步骤；切比雪夫低通滤波器的设计方法与步骤；

（2）模拟高通、带通、带阻滤波器的设计方法和步骤；

（3）一般IIR数字滤波器的设计步骤，将模拟低通滤波器的系统函数转换成数字滤波器的系统函数的两种方法（脉冲响应不变法和双线性变换法），这两种方法各自的优缺点，将数字滤波器的技术指标转换成模拟滤波器的技术指标；

（4）用脉冲响应不变法设计数字低通滤波器的设计步骤； （5）用双线性变换法设计数字低通滤波器的设计步骤； （6）数字高通、带通、带阻滤波器的设计方法和步骤。 第七章、无限脉冲响应数字滤波器的设计（6学时）

1.教学内容

线性相位FIR数字滤波器的条件和特点：利用窗函数法设计FIR数字滤波器；利用频率采样法设计FIR数字滤波器；IIR和FIR数字滤波器的比较。

2.教学基本要求

掌握线性相位FIR数字滤波器的条件和特点；掌握用窗函数法设计FIR滤波器；理解IIR和FIR数字滤波器的性能差异。

重点和难点：

（1）线性相位滤波器的特点，线性相位结构；

（2）用窗函数设计FIR滤波器的方法和步骤，几种典型窗函数（矩形窗、三角形窗、汉宁窗、海明窗和布莱克曼窗）的特点，设计中窗函数的选取。

注：1.带 * 部分可根据学时数取舍 2.总复习(2课时)

八、其它

实验课单独设课

执笔人：令前华 制定单位：电子信息工程系 制定日期：2006.4 系主任审核签名（公共基础课主任审核签名）： 教学部长审核签名：