课程概述

       数字信号处理课程是电子信息、通信和计算机应用等相关专业本科生的必修课和研究生的学位课。是电子信息类大多数专业硕博士生的入学考试课程之一。凡是用数字方式对信号进行滤波、变换、增强、压缩、估计、检测和识别等都是数字信号处理的研究对象。本课程目标在于培养学生对数字信号处理系统化的概念，使学生正确理解其基本理论、基本原理和一般方法；为学习IT类课程奠定基础。本课程强调工程理念，重视提高学生的逻辑思维能力，使学生能够综合应用所学知识分析解决工程问题，促进自主性学习和创造性工作。

       本课程的重点内容主要包括两大部分：离散时间信号和系统的变换域（包括频域和复频域）的分析和数字滤波器的设计。本课程的难点内容主要包括以下内容：模拟信号的采样和重建、频域采样定理、信号的连续性和周期性在时域和频域的映射关系、离散时间傅立叶变换与DFT和z变换之间的相互关系、带通信号的采样、FIR滤波器的设计，IIR滤波器的设计等。

       本课程围绕培养学生处理和分析数字信号能力的宗旨，从数字信号处理思想、内容处理、实例安排等方面精心设计、精心施教。同时还提供了习题课、考卷、教案等丰富的教学资源，可供初学者、考硕博研究生者、青年教师学习进修参考。


证书要求

课程成绩满分100分，由平时成绩、单元作业成绩、实验成绩和期末考试成绩四部分组成，各部分比例如下：

平时成绩：10%：包括签到、课堂讨论参与情况以及单元测验成绩。

单元作业成绩：10%：每章内容结束之后布置的相关内容的作业，主要是计算题。

实验成绩：40%：按学生实验报告完成情况给分。

期末考试成绩：40%：期末闭卷考试。


预备知识

系统学习过《高等数学》、《信号与系统》等课程，具有电子工程相关专业基础。

授课大纲

第一章  绪论 第二章 离散时间信号和系统的时域描述分析

第一章 1.1.1 信号及其分类

第一章 1.1.2 数字信号处理的背景知识

第一章 1.1.3-4  课程内容概述及发展趋势

第一章 1.2 时域采样定理及其应用

第二章  2.1 离散时间信号的序列描述

第二章 2.1.1 常用的典型序列

第二章 2.1.2 序列的基本运算

第二章 2.2.1 线性系统

第二章 2.2.2 线性时不变系统_1

第二章 2.2.3 线性卷积

第二章 2.3 离散时间系统的差分方程描述

第二章 2.4.1 连续时间信号的采样

第二章 2.4.2 内插恢复

第一单元 单元测试

第一单元 单元作业

第三章  离散时间信号和系统的频域分析

第三章 引言

第三章 3.1.1 序列的离散时间傅里叶变换

第三章 3.1.2 序列的离散时间傅里叶变换的性质

第三章 3.1.3 周期序列的离散时间傅里叶变换

第三章 3.2.1 离散时间信号的Z变换的定义

第三章 3.2.2 Z 变换收敛域的特性

第三章 3.2.3 Z 变换的性质和定理

第三章 3.2.4 逆Z变换

第三章 3.3.1 差分方程的Z变换解

第三章 3.3.2 离散时间LTI系统的频率响应

第三章 3.3.3 余弦型信号通过离散时间LTI系统的响应

第三章 3.3.4 离散时间LTI系统的稳态响应和暂态响应

第三章 3.4.1 离散时间LTI系统的系统函数

第三章 3.4.2 离散时间LTI系统的差分方程与系统函数

第三章 3.4.3 系统函数的极点分布与系统因果性和稳定性的关系

第三章 3.4.4 系统函数的零极点分布对系统频率响应特性的影响

第二单元 单元测试

第二单元 单元作业

第四章 离散傅里叶变换(DFT)

第四章 4.1.1 离散傅立叶级数的定义

第四章 4.1.2 离散傅立叶级数的性质

第四章 4.2.1 离散傅里叶变换(DFT)的定义

第四章 4.2.2 离散傅里叶变换的性质

第四章 4.2.3 DFT的应用举例

第三单元 单元测试

第三单元 单元作业

第五章 快速傅里叶变换(FFT)

第五章 引言

第五章 5.1 基2FFT算法

第五章 5.1.1 时域抽取基2FFT算法

第五章 5.1.2频域抽取基2FFT算法

第五章 5.2IDFT的快速算法5.3 实序列的FFT算法

第四单元 单元测试

第四单元 单元作业

第六章 IIR数字滤波器的设计

第六章 引言

第六章 6.1 IIR滤波器的函数模型设计法6.1.1 模拟滤波器原型介绍

第六章 6.1.2 模拟到数字滤波器的转换

第六章 6.1.2 模拟到数字滤波器的转换 [第二部分]

第六章 6.1.3数字滤波器的频带变换

第六章 6.2IIR数字滤波器的直接设计法

第五单元 单元测试

第五单元 单元作业

第七章 FIR数字滤波器的设计

第七章 引言

第七章 7.1.1线性相位FIR滤波器

第七章 7.1.2线性相位条件

第七章 7.1.3线性相位FIR滤波器幅度特性

第七章 7.1.4线性相位FIR滤波器零点分布

第七章 7.2.1窗函数设计法的原理

第七章 7.2.2典型窗函数及其特性

第七章 7.2.3窗函数设计FIR滤波器步骤

第七章 7.3.1FIR滤波器频率采样法的原理

第七章 7.3.2频率采样法的逼近误差分析

第六单元 单元测试

第六单元 单元作业

第八章 数字滤波器的算法结构

第八章 引言

第八章 8.1信号流图

第八章 8.2 IIR数字滤波器的算法结构

第八章 8.2.1直接型结构

第八章 8.2.2级联型结构

第八章 8.2.3并联型结构

第八章 8.3 FIR数字滤波器的算法结构

第八章 8.3.1直接型

第八章 8.3.2级联型

第八章 8.3.3线性相位型

第八章 8.3.4频率采样结构

第七单元 单元测试

第七单元 单元作业

参考资料

1.程佩青. 数字信号处理教程（第五版）. 清华大学出版社, 2017.（正式上课教材）

2.高新波, 阔永红, 田春娜. 数字信号处理. 高等教育出版社, 2014.

3. 史林, 赵树杰. 数字信号处理. 科学出版社. 2007.

4. Alan V. Oppenheim, Ronald W. Schafer. Discrete-Time Signal Processing.电子工业出版社, 2011.

5. Vinay K.Ingle, John G. Proakis. Digital Signal Processing Using MATLAB®. Northeastern University, 1996.