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 开课单位 信息学院 开课系 电子信息工程 修订时间 2006年11月6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：吴镇扬编著，《数字信号处理》，普通高等教育“十五”国家级规划教材，高等教 育出版社2004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》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11 月6 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：吴镇扬 编著，《数字信号处理》，普通高等教育“十五”国家级规划教材，高等教 育出版社 2004 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： GDOU-B-11-213
(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一序列的傅里叶变换及其基本性质，Z 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) 第一章离散时间信号和系统(6学时) 第一节：离散时间信号 掌握序列的概念及其几种典型序列的定义(A);掌握序列的基本运算(A);并会判 断序列的周期性(A)。 2
2 (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 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 离散时间信号和系统（6 学时） 第一节：离散时间信号 掌握序列的概念及其几种典型序列的定义（A）;掌握序列的基本运算(A);并会判 断序列的周期性（A）
第二节采样(B) 第三节离散时间信号的傅里叶变换与Z变换 序列傅里叶变换的定义(A):序列傅里叶变换的性质(B):Z变换的定义(A)收敛 域(A)、Z反变换(C)Z变换的基本性质、定理B) 第四节离散时间系统 掌握线性/移不变/因果/稳定的离散时间系统的概念并会判断(A)；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)。 第五节系统的频率响应与系统函数 理解常系数线性差分方程，求解单位抽样响应。(C)第三章离散傅里叶变换与快 速变换算法(8学时) 第一节离散傅里叶变换(DFT) 周期序列的傅里叶级数(B):序列傅里叶变换的定义及性质(B):掌握圆周移位、 共轭对称性(A)；掌握圆周卷积(A)、线性卷积及两者之间的关系(A)。 第二节快速傅里叶变换(FFT) 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): 第三节FFT应用(C)第四章无限脉冲响应数字滤波器的设计(10学时) 第一节：IIR滤波器设计（两种方法） 用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器(A)用双线性变换法设计IIR数字滤波器(A) 第二节：模拟滤波器到数滤波器转换 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); 第三节：模拟低通到各种数字滤波器的频率变换(B) 第四节：数字低通到各种数字滤波器的频率变换(B)第五章有限脉冲响应数字滤波器 的设计(10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IR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); 3
3 第二节 采样(B) 第三节 离散时间信号的傅里叶变换与 Z 变换 序列傅里叶变换的定义（A）;序列傅里叶变换的性质（B）；Z 变换的定义(A);收敛 域(A)、Z 反变换(C) ;Z 变换的基本性质、定理(B) 第四节 离散时间系统 掌握线性/移不变/因果/稳定的离散时间系统的概念并会判断(A)；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)。 第五节 系统的频率响应与系统函数 理解常系数线性差分方程，求解单位抽样响应。(C)第三章 离散傅里叶变换与快 速变换算法（8 学时） 第一节离散傅里叶变换（DFT） 周期序列的傅里叶级数（B）；序列傅里叶变换的定义及性质（B）；掌握圆周移位、 共轭对称性(A)；掌握圆周卷积(A)、线性卷积及两者之间的关系(A)。 第二节 快速傅里叶变换(FFT) 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)； 第三节 FFT 应用（C）第四章 无限脉冲响应数字滤波器的设计（10 学时） 第一节：IIR 滤波器设计（两种方法） 用脉冲响应不变法设计 IIR 数字滤波器（A）用双线性变换法设计 IIR 数字滤波器（A） 第二节：模拟滤波器到数滤波器转换 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）; 第三节：模拟低通到各种数字滤波器的频率变换(B) 第四节：数字低通到各种数字滤波器的频率变换(B)第五章 有限脉冲响应数字滤波器 的设计（10 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）;
第三节：频率采样法设计FIR滤波器(A) 第四节：IIR和FIR滤波器的比较(B) 第五章数字信号处理系统实现(6学时) 第一节：数字滤波器的结构 无限长脉冲响应基本网络结构(A)有限长脉冲响应基本网络结构(A) 第二节：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；基本信号波型Matlab仿真试验 2学时 2 DFT和FFT算法实现 2学时 3 IIR数字滤波器的设计 2学时 4 FIR数字滤波器的设计（独立设计实验） 4学时 七、 教材与参考书 本课程选用教材：吴镇扬编著，《数字信号处理》，普通高等教育“十五”国家级 规划教材，高等教育出版社，2004本课程推荐参考书： 1.程佩青著、《数字信号处理教程》（第二版）、清华大学出版社出版、2001年版。 2.丁玉美主编.数字信号处理，西安电子科技大学出版社.2001.1 3.基于Matlab的系统分析与设计-信号处理楼顺天，李博菡编著。西安电子科大出版社 执笔：张培珍 审核： 批准人： 时间：2006.11.6
4 第三节：频率采样法设计 FIR 滤波器（A） 第四节：IIR 和 FIR 滤波器的比较（B） 第五章 数字信号处理系统实现（6 学时） 第一节：数字滤波器的结构 无限长脉冲响应基本网络结构（A）有限长脉冲响应基本网络结构（A） 第二节：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；基本信号波型 Matlab 仿真试验 2 学时 2 DFT 和 FFT 算法实现 2 学时 3 IIR 数字滤波器的设计 2 学时 4 FIR 数字滤波器的设计（独立设计实验） 4 学时 七、 教材与参考书 本课程选用教材：吴镇扬 编著，《数字信号处理》，普通高等教育“十五”国家级 规划教材，高等教育出版社,2004 本课程推荐参考书： 1.程佩青著、《数字信号处理教程》（第二版）、清华大学出版社出版、2001 年版。 2. 丁玉美主编. 数字信号处理, 西安电子科技大学出版社.2001.1 3.基于 Matlab 的系统分析与设计--信号处理 楼顺天，李博菡 编著。西安电子科大出版社 执笔：张培珍 审核： 批准人： 时间：2006.11.6