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SPOC学校专有课程
数字信号处理
第2次开课
开课时间: 2020年08月25日 ~ 2020年08月30日
学时安排: 1-2小时每周
当前开课已结束 已有 6 人参加
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spContent=数字信号处理课程是电子信息类专业非常重要的一门专业基础课,通过本课程的学习。我们将引领同学们了解数字信号处理技术的基本理论、基本方法,并通过MATLAB实践练习,让同学们亲身体会数字信号处理技术的神奇,为今后从事数字信号处理方面的研究和工作打下坚实的基础。
数字信号处理课程是电子信息类专业非常重要的一门专业基础课,通过本课程的学习。我们将引领同学们了解数字信号处理技术的基本理论、基本方法,并通过MATLAB实践练习,让同学们亲身体会数字信号处理技术的神奇,为今后从事数字信号处理方面的研究和工作打下坚实的基础。
—— 课程团队
课程概述

数字信号处理是信息类学科的专业基础主干课程,也是相关其他电子信息类专业的一门重要专业课。随着数字处理技术在现代工业生活中的应用越来越多,数字信号处理技术也在更多领域中有了广泛应用。本课程主要内容包括离散时间信号和系统的基本理论、基本分析方法以及DFT、FFT、数字滤波器结构及设计等数字信号处理技术。通过本课程的学习,学生能掌握数字信号处理的原理和分析方法,并把握理论联系实际的基本思路、应用于工程实际,同时为后续课程(通信原理、数字图像处理、语音信号处理、移动通信等)的学习打下良好的基础。

授课目标

目标1:掌握专业基础知识,并能够用于解决电子信息工程领域信号、电路和系统设计与应用问题。具体体现在掌握离散信号与离散系统中的基本理论、离散周期信号的傅里叶级数分析、离散非周期信号的傅里叶变换(DTFT)、离散傅立叶变换(DFT)以及快速傅里叶变换(FFT)。

目标2:能应用数学物理知识和方法,将工程问题转化、表述为数学问题进行分析。具体体现在运用DFT分析模拟信号频谱中的各种现象、参数选择;IIR滤波器设计中冲激响应不变法及双线性变换法的特点及应用时存在问题的解决方案,FIR数字滤波器窗函数设计法的设计思路以及存在的问题。

本课程使学生能掌握离散信号和离散系统的特点、离散信号频谱分析的基本原理、数字滤波器的设计方法;结合实例分析,使学生具备将相关理论运用于工程实践中的能力。通过这门课程的学习,学生的理论分析能力及实践能力有所提高,为进一步学习通信原理、移动通信、数字图像处理、语音信号处理等课程打下良好的基础。


成绩 要求

成绩评定方面,线上线下教、学、研、考相结合。本课程更注重能力与知识考核并重,学期总成绩由作业、课程讨论、单元测试、期末考试各部分成绩组成,各部分比例为:总成绩=作业成绩20%+课程讨论10%+单元测试30%+期末考试40%。其中:作业共为8次,每次都要上传手写答案的照片,作业成绩占总成绩的20%;学生线上按要求参与课后讨论满10帖计满分,未满的按照比例计算,占总成绩的10%;线上针对单元进行7次测试,占总成绩的30%;期末考试成绩,占总成绩的40%。

课程大纲
绪论
课时目标:了解数字信号处理的特点、应用领域、发展概况和发展趋势。
1.0 绪论
离散时间信号与系统
课时目标:理解常用序列的表示形式以及序列的运算;掌握几种常用序列的表示方法; 掌握线性移不变系统的定义与性质;掌握因果稳定系统的定义;了解系统的差分方程表示形式; 了解抽样定理内容以及抽样后离散信号与原连续信号之间在时域和频域上的关系。
2.1 序列及序列的运算
2.2 序列的卷积和
2.3 线性移不变系统
2.4 连续时间信号的抽样
z变换与离散时间傅里叶变换(DTFT)
课时目标:掌握Z变换的定义以及收敛域的概念,了解逆Z变换的求解过程;掌握Z变换的主要性质;了解序列的Z变换与连续信号拉氏变换、傅氏变换的关系;掌握序列的傅里叶变换的定义、主要性质以及对称性质;了解周期序列的傅里叶变换的特点;掌握系统函数的概念、频率响应的意义以及频率响应的几何确定方法。
3.1 序列的Z变换
3.2 Z反变换
3.3 z变换与Laplace变换、Fourier变换之间的关系
3.4 序列的傅里叶变换DTFT
3.5 离散线性移不变(LSI)系统的频域表征
离散傅里叶变换(DFT)
课时目标:了解傅里叶变换的几种形式;掌握周期序列离散傅里叶级数的定义和性质;掌握离散傅里叶变换的定义和性质;了解运用DFT分析模拟信号频谱时出现的几个问题。
4.1 离散傅里叶级数DFS
4.2 离散傅里叶变换DFT
4.3 DFT的性质
4.4 圆周卷积和线性卷积
4.5 用DFT对连续信号作频谱分析
快速傅里叶变换(FFT)
课时目标:了解直接计算DFT存在的问题及改进途径;掌握按时间抽取及按频率抽取基2-FFT运算流图的原理及特点;了解离散傅里叶反变换的快速算法IFFT;了解混合基FFT算法; 掌握线性卷积的FFT算法。
5.1 直接计算DFT的运算量及改进途径
5.2 按时间抽选的基-2 FFT算法(一)
5.3 按时间抽选的基-2 FFT算法(二)
数字滤波器的基本结构
课时目标:掌握IIR滤波器以及FIR滤波器的各种结构表示方法。
6.1 数字滤波器结构特点及表示方法
6.2 IIR数字滤波器的基本结构
6.3 FIR数字滤波器的基本结构
无限长单位冲激响应(IIR)数字滤波器设计方法
课时目标:了解最小和最大相位延时、相位超前系统的特性;了解全通系统的特性;掌握运用冲激响应不变法和双线性变换法设计数字滤波器的基本思想、特点和实现;了解巴特沃斯和切比雪夫模拟低通滤波器的特点;掌握运用模拟频带变换设计IIR滤波器的方法;了解运用数字频带变换设计IIR滤波器的方法。
7.1 数字滤波器的基本概念和技术指标
7.2 冲激响应不变法
7.3 双线性变换法
有限长单位冲激响应(FIR)数字滤波器设计方法
课时目标:掌握线性相位FIR滤波器的特点;了解线性相位FIR滤波器幅度特性及零点的特点;掌握FIR滤波器的窗函数设计法;掌握频率抽样法的设计思想;了解IIR和FIR滤波器两者的不同之处和优缺点。
8.1 线性相位FIR滤波器的特点
8.2 典型的窗函数及其特征
8.3 窗函数设计法
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预备知识

高等数学

复变函数与积分变换

信号与系统


参考资料

1、数字信号处理,程佩青著,清华大学出版社

2、数字信号处理,吴镇扬著,高等教育出版社

3、数字信号处理,丁玉美著,西安电子科技大学出版社

4、数字信号处理理论、算法与实现,胡广书著,清华大学出版社


南通大学
5 位授课老师
李洪均

李洪均

教授

高月红

高月红

讲师

陈俊杰

陈俊杰

讲师

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