數(shù)字信號處理課程教學大綱課程編碼：AL042880課程性質：專業(yè)核心課程適用專業(yè)：電子信息工程學時學分：40學時2.5學分所需先修課：高等數(shù)學、概率統(tǒng)計、線性代數(shù)、復變函數(shù)與積分變換、信號與系統(tǒng)編寫單位：機電工程學院一、課程說明.課程簡介數(shù)字信號處理課程(DSP)是電子信息科學的重要組成部分，它是電子信息工程專業(yè)的專業(yè)核心課程。主要講授時域離散信號和系統(tǒng)的描述方法；序列傅里葉變換、Z變換、離散傅里葉變換、快速傅里葉變換，以及用它們對時域離散信號和系統(tǒng)進行頻域分析的方法；數(shù)字濾波器的基本理論和設計方法。該課程的先修課程是高等數(shù)學、概率統(tǒng)計、線性代數(shù)、復變函數(shù)與積分變換、信號與系統(tǒng)等，這些課程的學習，為本課程奠定了相關的理論基礎。本課程將通過講課、練習使學生建立“數(shù)字信號處理”的基本概念，掌握數(shù)字信號處理的基本分析方法和分析工具，為DSP原理及應用、隨機信號處理、數(shù)字圖象處理、語音信號處理等奠定理論基礎，為從事通信、信息或信號處理等方面的研究工作打下基礎。.教學目標要求(1)通過本課程的學習，使學生掌握數(shù)字信號處理的基本概念、基本理論和基本方法，對數(shù)字信號處理技術有一個較全面的和系統(tǒng)的了解。(2)通過對本課程的教學，使學生系統(tǒng)地掌握數(shù)字信號處理的基本原理和基本分析方法，能建立基本的數(shù)字信號處理模型。(3)要求學生學會運用數(shù)字信號處理的兩個主要工具：快速傅里葉變換(FFT)與數(shù)字濾波器，為后續(xù)數(shù)字技術方面課程的學習打下理論基礎，并為學生參加工作后在創(chuàng)業(yè)實踐中的“可持續(xù)發(fā)展”提供必要的知識儲備。(4)通過本課程的學習，使學生養(yǎng)成理論聯(lián)系實際的習慣，能夠將所學到的專業(yè)理論知識應用于實踐當中，提高學生在實際工作中分析問題和解決問題的能力。.教學重點難點教學重點：該課程主要講授數(shù)字信號處理的基本理論和方法，主要包含兩部分內容。（1）時域離散信號及時域離散系統(tǒng)的時域分析方法、頻域分析方法。時域分析方法主要包括采樣重建、典型序列及其表示、周期序列、序列運算、系統(tǒng)的時域表示、系統(tǒng)特性分析、線性常系數(shù)差分方程的求解等；頻域分析方法主要包括序列的傅里葉變換（DTFT）、離散傅里葉變換（DFT）。（2）數(shù)字濾波器的設計方法。主要包括系統(tǒng)網(wǎng)絡結構，無限長單位脈沖響應（HR）數(shù)字濾波器的設計，有限長單位脈沖響應（FIR）數(shù)字濾波器的設計。教學難點：離散傅里葉變換（DFT）理論及應用，無限長單位脈沖響應（IIR）數(shù)字濾波器的設計，有限長單位脈沖響應（FIR）數(shù)字濾波器的設計等內容。.學時分配表次序教學內容理論課學時數(shù)第一部分時域離散信號與時域離散系統(tǒng)4第二部分時域離散信號和系統(tǒng)的頻域分析6第三部分離散傅里葉變換4第四部分時域離散系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構4第五部分無限脈沖響應數(shù)字濾波器的設計12第六部分有限脈沖響應數(shù)字濾波器的設計10總計40.主要教法、學法教學環(huán)節(jié)主要包括：課堂講授、作業(yè)、討論等。課堂講授采用多媒體教學與傳統(tǒng)教學相結合的教學方法。充分利用Matlab編程軟件編寫教學程序，對課程中的一些重要的概念、公式和理論進行演示、驗證，理論聯(lián)系實際，提高形象教學的效果，加深學生對重點教學內容的理解和掌握程度。作業(yè)：各章課后均有若干個習題，要求學生按時完成，并交教師批改。教師對學生作業(yè)中出現(xiàn)的普遍問題及時給予輔導、解答，并進一步督促學生利用課余時間提高自學能力。討論：對于課程中的一些難度較大、不易理解的知識點，除教師講授外再設置討論教學環(huán)節(jié)，以幫助學生理解和掌握相關的理論。.考核方式及標準本課程為考試課，考核方法為閉卷考試?？己私虒W大綱規(guī)定的應知應會的內容，考核學生對本課程的基本知識、基本理論等重點內容的理解和掌握程度。課程期末成績構成：期末考試成績占70%,平時成績（包括考勤、作業(yè)、討論等）占30%。二、各部分教學綱要第一部分時域離散信號與時域離散系統(tǒng)（4學時）教學目標掌握常用典型序列：單位脈沖序列、單位階躍序列、矩形序列、實指數(shù)序列、復指數(shù)序列及其基本運算，會計算周期性序列的周期；掌握時域離散系統(tǒng)的線性、時不變性、因果性和穩(wěn)定性的定義，并能夠進行相關的判斷；掌握時域離散系統(tǒng)的輸入輸出描述方法；掌握采樣及內插理論，理解頻譜混疊現(xiàn)象及其產生原因。本部分重點線性時不變系統(tǒng)的概念，常系數(shù)線性差分方程的求解，連續(xù)信號的采樣。本部分難點模擬信號到離散信號的頻譜變化，采樣定理。教學內容1常用典型序列及其基本運算2時域離散信號3時域離散系統(tǒng)4時域離散系統(tǒng)的輸入輸出描述法5模擬信號數(shù)字處理方法第二部分時域離散信號和系統(tǒng)的頻域分析（6學時）教學目標了解時域離散信號的傅里葉變換的定義和性質；掌握z變換、z反變換方法、常用序列的z變換和z變換的性質；理解離散時間系統(tǒng)的頻率響應和系統(tǒng)函數(shù)，會根據(jù)差分方程求系統(tǒng)的頻率響應和系統(tǒng)函數(shù)；了解系統(tǒng)函數(shù)的零極點表去O本部分重點Z變換，Z反變換，Z變換的性質和定理，時域離散信號和系統(tǒng)的頻域的分析方法。本部分重點Z反變換，系統(tǒng)的極零點分析。教學內容1時域離散信號的傅里葉變換的定義和性質2周期序列的離散傅里葉級數(shù)及傅里葉變換表示式3序列的z變換4利用z變換分析信號和系統(tǒng)的頻響特性第三部分離散傅里葉變換（4學時）教學目的了解離散傅里葉級數(shù)及其基本性質；掌握循環(huán)卷積；掌握離散傅里葉變換,理解離散傅里葉變換的物理意義及特性；理解利用DFT做連續(xù)信號的頻譜分析過程中可能出現(xiàn)的混疊、頻譜泄漏、柵欄效應、分辨率等問題及解決方法。本部分重點離散傅里葉變換的物理意義及特性，循環(huán)卷積，利用DFT做頻譜分析及分析過程中可能出現(xiàn)的問題及解決方法。本部分難點DFT的物理意義，利用DFT做頻譜分析及分析過程中可能出現(xiàn)的問題及解決方法。教學內容1離散博里葉變換的定義及物理意義2離散傅里葉變換的基本性質3頻率域采樣4DFT應用舉例第四部分時域離散系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構（4學時）教學目的使學生掌握HR及FIR數(shù)字濾波器的基本結構；了解同一傳遞函數(shù)可用不同的運算結構實現(xiàn)，以及這些結構在性能上的特點。本部分重點HR及FIR的基本結構。本部分難點FIR的線性相位結構和頻率采樣結構。教學內容1用信號流圖表示網(wǎng)絡結構IIR系統(tǒng)基本網(wǎng)絡結構FIR系統(tǒng)基本網(wǎng)絡結構4線性相位結構5頻率采樣結構第五部分無限脈沖響應數(shù)字濾波器的設計（12學時）教學目的了解濾波器設計中常用的幾個指標和濾波器設計的常用方法；理解利用模擬濾波器設計數(shù)字濾波器時平面變換必須滿足的基本要求；掌握脈沖響應不變法和雙線性變換法；了解幾種主要模擬濾波器的特性及設計方法；掌握由模擬原型濾波器變換成相應的數(shù)字濾波器的方法。本部分重點利用模擬濾波器設計數(shù)字濾波器的方法，從低通數(shù)字濾波器到各種數(shù)字濾波器的頻率變換。本部分難點利用模擬濾波器設計數(shù)字濾波器的方法。教學內容1數(shù)字濾波器的基本概念2模擬濾波器的設計3用脈沖響應不變法設計IIR數(shù)字低通濾波器4用雙線性變換法設計IIR數(shù)字低通濾波器5數(shù)字高通、帶通和帶阻濾波器的設計第六部分有限脈沖響應數(shù)字濾波器的設計（10學時）教學目的理解FIR濾波器線性相位的條件及幾種情況下的幅度特性；掌握四種線性相位FIR濾波器及它們各適合設計何哪些選頻濾波器；掌握窗函數(shù)設計法的步驟及各種窗函數(shù)的性能；理解HK及FIR濾波器的優(yōu)缺點。本部分重點FIR濾波器線性相位的條件及幾種情況下的幅度特性，四種線性相位FIR濾波器，窗函數(shù)設計法，HR及FIR濾波器的優(yōu)缺點。本部分難點窗函數(shù)設計法。教學內容1線性相位FIR數(shù)字濾波器的條件和特點2利用窗函數(shù)法設計FIR濾波器IIR和FIR數(shù)字濾波器的比較三、教材及教