數(shù)字信號(hào)處理緒論部分

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1、數(shù)字信號(hào)處理DigitalSignalProcessing(DSP)教科書(shū)：數(shù)字信號(hào)處理教程（第三版）程佩青清華大學(xué)出版社公共郵箱:dsp2010e@163.com密碼:dsp123456參考書(shū)1.數(shù)字信號(hào)處理[美]A.V奧本海姆R.W.謝弗編科學(xué)出版社2.數(shù)字信號(hào)處理---理論、算法與實(shí)現(xiàn)胡廣書(shū)清華大學(xué)出版社3.基于Matlab的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)--信號(hào)處理樓順天李博菡編著西安電子科大出版社4.數(shù)字信號(hào)處理劉益成編著電子工業(yè)出版社講授內(nèi)容1.緒論2.Z變換3.離散時(shí)間信號(hào)分析(DFT)4.快速付里葉變換(FFT)5.數(shù)字濾波器(DF)的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法6.IIRDF的設(shè)計(jì)(無(wú)限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng)數(shù)字

2、濾波器的設(shè)計(jì))7.FIRDF的設(shè)計(jì)(有限長(zhǎng)單位脈沖濾波器的設(shè)計(jì))緒論為何要上數(shù)字信號(hào)處理?在過(guò)去的數(shù)十年中，數(shù)字信號(hào)處理(DSP)領(lǐng)域，無(wú)論在理論上還是技術(shù)上都有非常重要的發(fā)展。由于工業(yè)上開(kāi)發(fā)和利用廉價(jià)的硬件和軟件，使不同領(lǐng)域的新工藝和新應(yīng)用現(xiàn)在都想利用DSP算法、使它成為教學(xué)內(nèi)容。一、數(shù)字信號(hào)處理(DSP)(DigitalSignalProcessing)定義：利用數(shù)字計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ脭?shù)字硬件對(duì)數(shù)字信號(hào)所進(jìn)行的一切變換/加工處理運(yùn)算。包括濾波、檢測(cè)、參數(shù)提取、頻譜分析等。對(duì)于DSP狹義：理解為DigitalSignalProcessor數(shù)字信號(hào)處理器。廣義：理解為DigitalSignalPr

3、ocessing（數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)）。在此我們討論的DSP的概念是指廣義的理解。1.信號(hào)(復(fù)習(xí))信號(hào)是傳載信息的函數(shù)，在數(shù)學(xué)上表達(dá)為一個(gè)或者幾個(gè)變量的函數(shù)。例如：語(yǔ)音信號(hào)為時(shí)間t的函數(shù)，圖像信號(hào)為二元函數(shù)f(x,y)，函數(shù)值為灰度。為了便于處理，通常使用傳感器把這些真實(shí)世界的物理信號(hào)------>電信號(hào)--->經(jīng)處理的電信號(hào)--->傳感器--->真實(shí)世界的物理信號(hào)。如話筒、揚(yáng)聲器：話筒(將聲壓變化)--->電壓信號(hào)-->空氣壓力信號(hào)(揚(yáng)聲器)2.信號(hào)分類(lèi)時(shí)域連續(xù)信號(hào)和時(shí)域離散信號(hào)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)確定性信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)時(shí)域連續(xù)信號(hào)和時(shí)域離散信號(hào)時(shí)域連續(xù)信號(hào)：時(shí)間上連續(xù)，幅度上可以連續(xù)也可以離散。

4、時(shí)域離散信號(hào)：時(shí)間上離散（通過(guò)對(duì)一個(gè)時(shí)域連續(xù)信號(hào)取樣而得到），幅度連續(xù)。模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：時(shí)間和幅度上都是連續(xù)的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)：時(shí)間和幅度上都是離散的信號(hào)（量化）。確定性信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)確定性信號(hào)：它的每一個(gè)值可以用有限個(gè)參量來(lái)唯一地加以描述。例如直流信號(hào)僅用一個(gè)參量可以描述。正弦波信號(hào)可用幅度、頻率和相位三個(gè)參量來(lái)描述。隨機(jī)信號(hào)：不能用有限的參量加以描述。也無(wú)法對(duì)它的未來(lái)值確定性地預(yù)測(cè)。它只能通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來(lái)描述(概率密度函數(shù)來(lái)描述)。例：許多自然現(xiàn)象所發(fā)生的信號(hào)、語(yǔ)音信號(hào)、圖象信號(hào)、噪聲都是隨機(jī)信號(hào)。3.信號(hào)處理：是研究用系統(tǒng)對(duì)含有信息的信號(hào)進(jìn)行處理（變換），以獲得人們所希望的信

5、號(hào)，從而達(dá)到提取信息，便于利用的一門(mén)學(xué)科。由于模擬信號(hào)難以做到高精度，可靠性差，不靈活，隨著大規(guī)模集成電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的成熟和發(fā)展，用數(shù)字方法處理信號(hào)（即數(shù)字信號(hào)處理）已取代模擬信號(hào)處理。二、數(shù)字信號(hào)處理的學(xué)科概貌1.數(shù)字信號(hào)處理的產(chǎn)生在國(guó)際上一般把1965年由Cooley-Turkey提出快速付里葉變換(FFT)作為數(shù)字信號(hào)處理這一學(xué)科的產(chǎn)生。而它的歷史可以追溯到17世紀(jì)--18世紀(jì)，也即牛頓和高斯的時(shí)代。2.數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)數(shù)字信號(hào)處理的基本工具：微積分，概率統(tǒng)計(jì)，隨機(jī)過(guò)程，高等代數(shù)，數(shù)值分析，近世代數(shù)，復(fù)變函數(shù)。數(shù)字信號(hào)處理的理論基礎(chǔ)：線性移不變(LSI)系統(tǒng)理論，離散付

6、里葉變換(DFT)。3.數(shù)字信號(hào)處理是一些學(xué)科的理論基礎(chǔ)在學(xué)科發(fā)展上，數(shù)字信號(hào)處理又和最優(yōu)控制，通信理論，故障診斷等緊緊相連，成為人工智能，模式識(shí)別，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字通信等新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)。三、數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的基本組成討論數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)模擬前置預(yù)濾波器A/D變換器數(shù)字信號(hào)處理器D/A變換器模擬濾波器模擬Xa(t)ADCDSPDACYa(t)(1)前置濾波器將輸入模擬信號(hào)中高于某一頻率(稱(chēng)折疊頻率，等于抽樣頻率的一半)的分量加以濾除，使進(jìn)入A/D中的信號(hào)在某一頻率范圍內(nèi)。(2)A/D變換器由模擬信號(hào)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)。每隔T秒(抽樣周期)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣后的信號(hào)稱(chēng)為離散信號(hào)。A/D變換器將

7、采樣值變換成數(shù)字信號(hào)（即進(jìn)行量化），變成數(shù)字信號(hào)。(3)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)x(n)進(jìn)行變換，加工處理得到輸出信號(hào)y(n).(4)D/A變換器將數(shù)字信號(hào)y(n)變成模擬信號(hào)，這些模擬信號(hào)在時(shí)間上的幅度等于序列y(n)中相應(yīng)數(shù)碼所代表的數(shù)值。(5)后置濾波器濾除掉不需要的高頻分量，形成平滑的模擬輸出信號(hào)ya(t).