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1、數(shù)字信號處理 緒論緒論一.數(shù)字信號處理的基本概念二.數(shù)字信號處理的學科概貌（研究內(nèi)容）三.數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成四.數(shù)字信號處理的特點五.本課程的特點六.講授內(nèi)容與參考書一、數(shù)字信號處理的基本概念數(shù)字信號處理是當前信息處理技術(shù)中十分活躍的一個分支。傳統(tǒng)的信號處理：連續(xù)時間信號與系統(tǒng)數(shù)字信號處理：基于離散時間信號與系統(tǒng)，對樣本序列進行處理，即信號的波形用樣本序列表示，并用數(shù)字的方式去處理這些序列。具體來說，凡是用數(shù)字的方式對信號進行濾波、變換、解調(diào)、增強、壓縮、估計、識別等處理都屬于數(shù)字信號處理的
2、范疇。數(shù)字信號處理作為一門新的學科而真正出現(xiàn)卻是在1965年Cooley和Tukey提出快速傅里葉變換(FastFourierTransform,FFT)之后。FFT算法與萊維遜(Levinson)自回歸譜估計算法形成了數(shù)字信號處理現(xiàn)代算法的兩大支柱。數(shù)字信號處理的基礎理論中引入了自動控制領域中的采樣數(shù)據(jù)控制(SampledDataControl)的變換分析方法為了描述采樣控制系統(tǒng)的輸入輸出特性，用拉普拉斯變換在s平面上分析連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的特性利用z變換可以得到離散時間系統(tǒng)在z平面上的特性，使得
3、我們能通過模擬濾波器變換來設計數(shù)字濾波器。對輸入樣本序列進行時域或頻域的處理可以實現(xiàn)有限沖擊響應數(shù)字濾波器的設計，進而形成數(shù)字濾波器完整的設計體系。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
4、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“
5、數(shù)”。5.兩者關(guān)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)與非線性系統(tǒng)，時變系統(tǒng)與非時變系統(tǒng)，線性時（移）不變系統(tǒng)，因果系統(tǒng)與非因果系統(tǒng)，線性時（移）不變因果系統(tǒng)。4.快速算法FFT,WFT,快速卷積、相關(guān)算法。5.數(shù)字濾波技術(shù)(1)IIR
6、數(shù)字濾波器的分析與設計；(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(guān)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)的基本組成低通濾波：濾除高于某一頻率的信號，防混迭。A/D變換器：完成采樣和量化，實現(xiàn)數(shù)字化。如下圖所示：-30123435474nT2T-1數(shù)字信號處理器：y(n)01234nD/A變換器：模擬濾波器：0y(t)四
7、.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.時分復用數(shù)字信號處理器同步多路開關(guān)多路開關(guān)輸出輸入......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存儲一幀或數(shù)幀圖象信號，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)
8、學工具多微積分，概率統(tǒng)計，隨機過程，高等代數(shù)，數(shù)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，“DigitalSignalProcessing”,1975.中譯本有多種2.W.D.Stanley,“DigitalSignalProces
