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1、緒論,一. 數(shù)字信號處理的基本概念 1.信號 2.信號分類 3.模擬信號 4. 數(shù)字信號 5. 二者關系 6. 數(shù)字信號處理,DSP(Digital Signal Processing)是近幾十年發(fā)展起來的一門新興學科。 DSP是利用計算機或?qū)Ｓ迷O備，以數(shù)值計算的方法對信號進行采集、變換、綜合、估值、識別等加工處理，借以達到提取信息和便于應用的目的的一門學科。 1、信號 信號是傳輸信息的函數(shù)，是信息的物理表現(xiàn)形式；而信息是信號的具體內(nèi)容，通俗地講，信息就是有用的消息。 信息是一個十分抽象而又復雜的概念，它包含在消息之中，是通信系統(tǒng)中傳送的對象，是客觀世界的第三要素；其特點是無形的，可共享的，無
2、限的，可度量的。 消息不等于信息，同一消息可含有不同的信息量。 2、信號的分類 依載體：電信號、磁信號、聲信號、光信號、熱信號、 機械信號。 依變量個數(shù)：一維、二維、多維（矢量）信號。,依周期性：周期信號x(t)=x(t+kT); 非周期信號。 依是否為確定函數(shù)：確定信號；隨機信號。 依能量或功率是否有限：能量信號；功率信號。 無論是用模擬方法還是用數(shù)字方法，都是將所研究的信號先變成電信號，即所謂模擬信號。因此，可把信號分為模擬信號和數(shù)字信號兩類。 3.模擬信號 用電壓或電流去模擬其他物理量，如聲音、溫度、壓力、圖象等所得到的信號。 4.數(shù)字信號 在時間上和幅度上都是離散的信號。它可由模擬信號
3、經(jīng)離散和量化得到，亦可客觀存在。本質(zhì)上，它只是一系列的“數(shù)”。 5.兩者關系 模擬經(jīng)A/D變換得數(shù)字；數(shù)字經(jīng)D/A變換得模擬。 6.數(shù)字信號處理 通俗地講，處理就是加工，因數(shù)字信號常表示成序列，加工實際上就是相加、相乘和位移。,二. 數(shù)字信號處理的學科概貌（研究內(nèi)容） 1. 信號的采集 實現(xiàn)信號的數(shù)字化，包括取樣、量化。 2. 信號的分析 信號描述與運算，各種變換，時、頻域分析。 3. 系統(tǒng)分析 線性系統(tǒng)與非，時變系統(tǒng)與非，線性時（移）不 變系統(tǒng)，因果系統(tǒng)與非，線性時（移）不變因果系 統(tǒng)。 4. 快速算法 FFT, WFT,快速卷積、相關算法。 5. 數(shù)字濾波技術(shù) (1) IIR數(shù)字濾波器的分
4、析與設計； (2) FIR數(shù)字濾波器的分析與設計。,6. 信號的頻譜分析與估值 確定信號：譜分析；隨機信號：相關計算、 譜估計。 7. 特殊算法 反卷積，信號重構(gòu)。 8. 數(shù)字信號處理的實現(xiàn) (1) 在通用微機上，用軟件實現(xiàn); (2) 用單片機實現(xiàn); (3) 專用數(shù)字信號處理芯片DSP。,三. 數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成 1. 框圖,前置預濾波器,A/D變換器,數(shù)字信號處理器,D/A變換器,模擬濾波器,y(n),y(t),2. 各單元的作用 前置預濾波器： 濾除高于某一頻率的信號，防混迭。 A/D變換器： 完成抽樣和量化，實現(xiàn)數(shù)字化。如下圖所示：,數(shù)字信號處理器：,y(n),0,1,2,3,4
5、,n,D/A變換器： 模擬濾波器：,四. 數(shù)字信號處理的特點 精度高 模擬系統(tǒng)：由元器件確定（10-3）；數(shù)字系統(tǒng)：由字長確定。 2. 靈活性高 數(shù)字系統(tǒng)的性能主要由乘法器的系數(shù)決定。 3. 可靠性高 只有“0”和“1”兩個電平，受溫度噪聲影響小。 4. 容易集成 規(guī)范性高，電路參數(shù)要求不高。,5. 時分復用,6. 可獲得高性能指標 如頻譜分析：模擬方法10Hz; 數(shù)字方法10-3Hz. 7. 便于二維與多維處理 用存儲一禎或數(shù)禎圖象信號，實現(xiàn)二、多維 處理。 8. 速度不夠高，工作頻率也不夠高 幾十MHz以下。,五. 本課程的特點 1. 數(shù)學工具多 微積分，概率統(tǒng)計，隨機過程，高等代數(shù)， 數(shù)
6、值分析，積分變換，復變函數(shù)等。 2. 要求基礎強 網(wǎng)絡理論、信號與系統(tǒng)是本課程的理論基礎。 3. 與其它學科密切相連 與最優(yōu)控制、通信理論、故障診斷、計算機、 微電子技術(shù)不可分，又是人工智能、模式識別、 神經(jīng)網(wǎng)絡等新興學科的理論基礎之一。,六. 講授內(nèi)容與參考書 經(jīng)典的： 1. A.V.Oppenheim ，“Digital Signal Processing” , 1975. 中譯本有多種 2. W.D.Stanley , “Digital Signal Processing” , 1975.中譯本常迥譯1979. 3. 黃順吉等， 數(shù)字信號處理及其應用 , 國防 工業(yè)出版社， 1982 4
7、. 鄒理和， 吳北熊等，, 數(shù)字信號處理, 上、下冊, 國防工業(yè)出版社, 1985. 5.何振亞 ， 數(shù)字信號處理的理論與應用 ， 上、下冊， 人民郵電出版社， 1985.,研究生用： 6.胡廣書， 數(shù)字信號處理-理論 算法與實現(xiàn) 清華大學出版社，1997. 7. 張貿(mào)達 ， 現(xiàn)代信號處理， 清華大學 1996. 8.王宏禹，隨機數(shù)字信號處理，國防工業(yè)出版社，1994. 9.程乾生，信號數(shù)字處理的數(shù)學原理，石油工業(yè)出版社（第2版），1993.,較新的： 10.吳鎮(zhèn)揚，數(shù)字信號的原理與實現(xiàn)，東 南大 學，1997. 11.趙爾沅等，數(shù)字信號處理實用教程，人民郵 電，1999. 12.姚天任等，現(xiàn)
8、代數(shù)字信號處理，華中理工， 1999. 13.丁玉美等，數(shù)字信號處理，西安電子科大， （第2版），2001. 14.A.V.奧本海姆，R.W.謝弗著，黃建國等譯， 離散時間信號處理，科學出版社，2000.,英文原版： S.J.Orfanidis, Introduction to signal processing, Copyright 1996 by Prentice Hell Comp. S.K.Mitra,Digital signal processing a computer- based approach,second edition,Copyright 2001 by McGraw-Hill Comp.,
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