GD0U-B-11-213 《数字信号处理》教学大纲 课程编号1610056总学时54理论44实验/上机10 学分3开课单位信息学院开课系电子信息工程修订时间2006年1月1日 课程简介 教学内容 本课程将通过讲课、练习、实验使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法。课程 内容包括：离散时间信号与系统：离散变换及其快速算法：熟练掌握是数字滤波器的基 本理论和设计方法：初步掌握是数字信号处理软、硬件实现的技术。培养学生能够从数 学概念、物理概念及工程概念去分析问题和解决问题。 修读专业：电子信息工程、通信信息工程专业、自动化类专业等 先修课程：高等数学、信号与系统、概率论与数理统计、Matlab等 教材：丁玉美主编.数字信号处理，西安电子科技大学出版社.2001.1 一、课程的性质与任务 数字信号处理课程是电子信息工程、通信工程等学科专业本科生必选的专业方向课 程。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、离散傅里叶变换DFT理论及其快速算法FFT、IIR和FIR数 字滤波器的设计以及有限字长效应。通过本课程的学习使学生掌握利用D吓T理论进行信 号谱分析，以及数字滤波器的设计原理和实现方法，为学生进一步学习有关信息、通信 等方面的课程打下良好的理论基础。 二、课程的基本要求 通过该课程的学习，使学生了解及学握以下内容： ()数字信号处理系统的基本概念、典型组成与应用： (②)时域离散信号和时域离散系统基本概念、基本运算以及基本性质； (3)时域离散信号、系统的频域分析工具一序列的傅里叶变换及其基本性质，Z
GDOU-B-11-213 《数字信号处理》教学大纲 课程编号 1610056 总学时 54 理论 44 实验/上机 10 学分 3 开课单位 信息学院 开课系 电子信息工程 修订时间 2006 年 1 月 1 日 课 程 简 介 教学内容 本课程将通过讲课、练习、实验使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法。课程 内容包括：离散时间信号与系统；离散变换及其快速算法；熟练掌握是数字滤波器的基 本理论和设计方法；初步掌握是数字信号处理软、硬件实现的技术。培养学生能够从数 学概念、物理概念及工程概念去分析问题和解决问题。 修读专业：电子信息工程、通信信息工程专业、自动化类专业等 先修课程：高等数学、信号与系统、概率论与数理统计、Matlab 等 教材：丁玉美主编. 数字信号处理, 西安电子科技大学出版社.2001.1 一、 课程的性质与任务 数字信号处理课程是电子信息工程、通信工程等学科专业本科生必选的专业方向课 程。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、离散傅里叶变换 DFT 理论及其快速算法 FFT、IIR 和 FIR 数 字滤波器的设计以及有限字长效应。通过本课程的学习使学生掌握利用 DFT 理论进行信 号谱分析，以及数字滤波器的设计原理和实现方法，为学生进一步学习有关信息、通信 等方面的课程打下良好的理论基础。 二、 课程的基本要求 通过该课程的学习，使学生了解及掌握以下内容： (1) 数字信号处理系统的基本概念、典型组成与应用； (2) 时域离散信号和时域离散系统基本概念、基本运算以及基本性质； (3) 时域离散信号、系统的频域分析工具－序列的傅里叶变换及其基本性质，Z 1
变换定义、基本性质及及基本运算： (④)离散傅里叶变换(DFT)的形式、性质、频域抽样理论、基本应用及其基本的 快速算法(DIT和DIF方式的基一2FFT算法)： (⑤)数字滤波器结构的表示法，IIR滤波器的基本结构、FIR滤波器的基本结构： (6)IIR数字滤波器的设计（冲激响应不变法、双线性变换法等）： (7)FIR数字滤波器的设计（窗函数设计法、频率抽样设计法等）及IIR和FIR 的比较： (⑧)基于MATLAB的数字信号处理领域的计算机辅助分析与设计的基本方法： 三、修读专业 电子信息工程、通信信息工程专业、自动化类专业等 四、本课程与其它课程的联系 本课程的先修课程有高等数学、信号与系统、概率论与数理统计等，后续课程有DSP 原理及开发应用及现代信号处理等。本课程是数字信号处理的入门理论课程，本课程主 要是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、拉普拉斯变换等，与后续相关课程联系紧密，如自适应滤波、功率谱估计等。 五、教学内容安排、要求、学时分配及作业 绪论(2学时) 数字信号处理的基本概念(A):数字信号处理的特点(A)：数字信号处理的应 用领域，及它的发展概况和发展趋势。(B) 第一章离散信号和系统的时域分析(4学时) 第一节：时域离散信号分析 典型序列(A),序列运算(A片 第二节：时域离散系统分析 线性移不变系统的性质(A),线性移不变系统是与因果系统的关系(A),系统稳 定的条件(B): 第三节：时域离散系统的输入输出描述法一线性常系数差分方程 常系数线性差分方程的一般的求解方法：(B) 第四节：模拟信号数字处理方法
变换定义、基本性质及及基本运算； (4) 离散傅里叶变换（DFT）的形式、性质、频域抽样理论、基本应用及其基本的 快速算法（DIT 和 DIF 方式的基－2 FFT 算法）； (5) 数字滤波器结构的表示法，IIR 滤波器的基本结构、FIR 滤波器的基本结构； (6) IIR 数字滤波器的设计（冲激响应不变法、双线性变换法等）； (7) FIR 数字滤波器的设计（窗函数设计法、频率抽样设计法等）及 IIR 和 FIR 的比较； (8) 基于 MATLAB 的数字信号处理领域的计算机辅助分析与设计的基本方法； 三、 修读专业 电子信息工程、通信信息工程专业、自动化类专业等 四、 本课程与其它课程的联系 本课程的先修课程有高等数学、信号与系统、概率论与数理统计等，后续课程有 DSP 原理及开发应用及现代信号处理等。本课程是数字信号处理的入门理论课程，本课程主 要是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、拉普拉斯变换等，与后续相关课程联系紧密，如自适应滤波、功率谱估计等。 五、 教学内容安排、要求、学时分配及作业 绪论 （2 学时） 数字信号处理的基本概念（A）;数字信号处理的特点（A）; 数字信号处理的应 用领域,及它的发展概况和发展趋势。（B） 第一章 离散信号和系统的时域分析（4 学时） 第一节：时域离散信号分析 典型序列(A);序列运算(A); 第二节：时域离散系统分析 线性移不变系统的性质(A)，线性移不变系统是与因果系统的关系(A)，系统稳 定的条件(B)； 第三节：时域离散系统的输入输出描述法——线性常系数差分方程 常系数线性差分方程的一般的求解方法；（B） 第四节：模拟信号数字处理方法 2
连续时间信号的抽样过程和抽样定理(A)以及信号的恢复过程(C): 第二章离散信号和系统的频域分析(4学时) 第一节：序列傅里叶变换的定义及性质 序列傅里叶变换的定义(A):序列傅里叶变换的性质(B): 第二节：周期序列的傅里叶级数及傅里叶变换表示 周期序列的傅里叶级数(B)：周期序列的傅里叶变换表示(C) 第三节：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(C) 第四节：序列的Z变换 Z变换的定义(A)收敛域(A)、Z反变换(B)Z变换的基本性质、定理(C) 第五节：利用Z变换分析信号与系统的频域特性 离散系统的系统函数(A)入、系统的频率响应(A)利用零极点特性分析系统 的因果性和稳定性(A) 第三章离散傅里叶变换(DFT)(6学时) 第一节：离散傅里叶变换的定义 离散傅里叶变换定义(A)DFT和Z变换的关系(B) 第二节：离散傅里叶变换的基本性质 线性性质(C):循环移位性质(A)循环卷积定理(A):DFT的共轭对称性(C): 第三节：频率域采样(B) 第四节：DFT的应用举例(C) 第四章快速傅里叶变换(FFT)(4学时) 第一节：基2FFT算法 直接计算DFT的特点及减少运算量的途径(A):按时间抽选的基一2FFT算 法(A),按频率抽选的基一2FFT算法(B) 第二节：进一步减少运算量的措施(C) 第五章时域离散系统的基本网络结构与状态变量分析法(6学时) 第一节：用信号流图表示网络结构(A) 第二节：无限长脉冲响应基本网络结构(A) 第三节：有限长脉冲响应基本网络结构 直接型网络结构(A):级联型(A):频率采样型(B) 3
连续时间信号的抽样过程和抽样定理(A);以及信号的恢复过程(C)； 第二章 离散信号和系统的频域分析（4 学时） 第一节：序列傅里叶变换的定义及性质 序列傅里叶变换的定义（A）;序列傅里叶变换的性质（B）； 第二节：周期序列的傅里叶级数及傅里叶变换表示 周期序列的傅里叶级数（B）; 周期序列的傅里叶变换表示(C) 第三节：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（C） 第四节：序列的 Z 变换 Z 变换的定义(A);收敛域(A)、Z 反变换(B) ;Z 变换的基本性质、定理(C) 第五节：利用 Z 变换分析信号与系统的频域特性 离散系统的系统函数（A）、系统的频率响应（A）利用零极点特性分析系统 的因果性和稳定性(A) 第三章 离散傅里叶变换（DFT）（6 学时） 第一节：离散傅里叶变换的定义 离散傅里叶变换定义（A）;DFT 和 Z 变换的关系（B） 第二节：离散傅里叶变换的基本性质 线性性质（C）;循环移位性质（A）循环卷积定理（A）;DFT 的共轭对称性（C）; 第三节：频率域采样（B） 第四节：DFT 的应用举例（C） 第四章 快速傅里叶变换（FFT）（4 学时） 第一节：基 2FFT 算法 直接计算 DFT 的特点及减少运算量的途径（A）; 按时间抽选的基－2FFT 算 法(A);按频率抽选的基－2FFT 算法(B) 第二节：进一步减少运算量的措施（C） 第五章 时域离散系统的基本网络结构与状态变量分析法（6 学时） 第一节：用信号流图表示网络结构（A） 第二节：无限长脉冲响应基本网络结构（A） 第三节：有限长脉冲响应基本网络结构 直接型网络结构（A）；级联型（A）;频率采样型（B） 3
第六章无限脉冲响应数字滤波器的设计(8学时) 第一节：数字滤波器基本概念 数字滤波器的分类(B):数字滤波器的技术要求(A) 第二节：模拟滤波器的设计 巴特沃斯低通滤波器的设计方法(A)；切比雪夫滤波器的设计方法(C): 模拟滤波器的频率变换(C) 第三节：用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器(A) 第四节：用双线性变换法设计IIR数字滤波器(A) 第五节：直接在数字域设计R数字滤波器(C) 第七章有限脉冲响应数字滤波器的设计(8学时) 第一节：线性相位FIR数字滤波器的条件和特点 线性相位条件(A):线性相位FIR数字滤波器幅度特性(B);线性相位FIR 数字滤波器零点分布特点(A) 第二节：窗函数法设计FIR滤波器 矩形窗(A):三角窗(C):汉宁窗(C):升余弦窗(C):布莱克曼窗(C):贝 塞尔窗(C) 第三节：频率采样法设计FIR滤波器 频率采样法设计FIR滤波器条件(A):误差及改进措施(C) 第四节：切比雪夫逼近法设计FIR滤波器(C) 第五节：IIR和FIR滤波器的比较(C) 第八章数字信号处理的实现(2学时) 第一节：数字信号处理的量化效应 A/D变换器的量化效应(A):系数量化效应(B):运算量化效应(B) 第二节：数字信号处理的软件实现(A) 第三节：数字信号处理的硬件实现(C) 六、实验内容与要求 序号 实验内容 学时 1 Matlab基本操作实验 2学时 2基本信号波型Mat1ab仿真试验 2学时
第六章 无限脉冲响应数字滤波器的设计（8 学时） 第一节：数字滤波器基本概念 数字滤波器的分类（B）;数字滤波器的技术要求（A） 第二节：模拟滤波器的设计 巴特沃斯低通滤波器的设计方法（A）; 切比雪夫滤波器的设计方法（C）; 模拟滤波器的频率变换（C） 第三节：用脉冲响应不变法设计 IIR 数字滤波器（A） 第四节：用双线性变换法设计 IIR 数字滤波器（A） 第五节：直接在数字域设计 IIR 数字滤波器（C） 第七章 有限脉冲响应数字滤波器的设计（8 学时） 第一节：线性相位 FIR 数字滤波器的条件和特点 线性相位条件（A）；线性相位 FIR 数字滤波器幅度特性（B）; 线性相位 FIR 数字滤波器零点分布特点（A） 第二节:窗函数法设计 FIR 滤波器 矩形窗（A）；三角窗（C）;汉宁窗(C);升余弦窗（C）;布莱克曼窗（C）;贝 塞尔窗（C） 第三节：频率采样法设计 FIR 滤波器 频率采样法设计 FIR 滤波器条件（A）；误差及改进措施（C） 第四节：切比雪夫逼近法设计 FIR 滤波器（C） 第五节：IIR 和 FIR 滤波器的比较（C） 第八章 数字信号处理的实现（2 学时） 第一节：数字信号处理的量化效应 A/D 变换器的量化效应（A）;系数量化效应（B）;运算量化效应（B） 第二节：数字信号处理的软件实现（A） 第三节：数字信号处理的硬件实现（C） 六、 实验内容与要求 序号 实验内容 学时 1 Matlab 基本操作实验 2 学时 2 基本信号波型 Matlab 仿真试验 2 学时 4
3DFT和FFT算法实现 2学时 4IIR数字滤波器的设计 2学时 5FIR数字滤波器的设计 2学时 七、教材与参考书 本课程选用教材： 丁玉美主编.数字信号处理，西安电子科技大学出版社.2001.1 本课程推荐参考书： 1.程佩青，数字信号处理教程（第二版）.清华大学出版社出版.2001年版 2.邹理和，数字信号处理，国防工业出版社，1990年 3.奥本海姆，离散时间信号处理，科学出版社，2000年 4.楼顺天，基于Matlab的系统分析与设计一信号处理，西安电子科大出版社 执笔：张培珍 审核： 批准人： 时间：2006.1.1 信号检测与信息处理类课程组 张培珍 赵柱艳 李吕利
3 DFT 和 FFT 算法实现 2 学时 4 IIR 数字滤波器的设计 2 学时 5 FIR 数字滤波器的设计 2 学时 七、 教材与参考书 本课程选用教材： 丁玉美主编. 数字信号处理, 西安电子科技大学出版社.2001.1 本课程推荐参考书： 1.程佩青，数字信号处理教程（第二版）.清华大学出版社出版. 2001 年版 2.邹理和，数字信号处理，国防工业出版社，1990 年 3.奥本海姆，离散时间信号处理，科学出版社，2000 年 4. 楼顺天，基于 Matlab 的系统分析与设计——信号处理. 西安电子科大出版社 执笔：张培珍 审核： 批准人： 时间：2006.1.1 5 信号检测与信息处理类课程组 张培珍 赵桂艳 李昌利