數(shù)字信號處理 緒論

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(xué)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(dāng)前信息處理技術(shù)中十分活躍的一個分支。n傳統(tǒng)的信號處理：連續(xù)時間信號與系統(tǒng)n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(jìn)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(jìn)行濾波、變換、具體來說，凡是用數(shù)字的方式對信號進(jìn)行濾波、變換、解調(diào)、增強(qiáng)、壓縮、估計、識別等處理都屬于數(shù)字信號處解調(diào)、增強(qiáng)、壓縮、估計

2、、識別等處理都屬于數(shù)字信號處理的范疇理的范疇。n數(shù)字信號處理作為一門新的學(xué)科而真正出現(xiàn)卻是在1965年Cooley和Tukey提出快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform, FFT)之后。nFFT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。n數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)理論中引入了自動控制領(lǐng)域中的采樣數(shù)據(jù)控制(Sampled Data Control)的變換分析方法n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n利用z變換可以得到離散時間系統(tǒng)在z平面上的特性，使得我們能通過模擬濾波器變換來設(shè)計數(shù)字濾

3、波器。n對輸入樣本序列進(jìn)行時域或頻域的處理可以實現(xiàn)有限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計，進(jìn)而形成數(shù)字濾波器完整的設(shè)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(fù)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(jī)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

4、為確定函數(shù)：確定信號；隨機(jī)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“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(xué)科概貌（研究

5、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(yùn)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）不變線性時（移）不變 因果系統(tǒng)。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數(shù)字濾波器的分析與設(shè)計；(2) FIR數(shù)字濾波器的分析與設(shè)計。6. 信號的頻譜分析與估值 確定信號：譜分析；隨機(jī)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(jī)上，用軟件實現(xiàn);(

6、2) 用單片機(jī)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-301 2 3 435474nT 2T( )axt()xnt-1數(shù)字信號處理器：( )( )x ny ny(n)01 2 3 4n D/A變換器： 模擬濾波器：0y(t)()ay t四. 數(shù)字信號處理的特點1.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(fù)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.五. 本課程的

7、特點 1. 數(shù)學(xué)工具多 微積分，概率統(tǒng)計，隨機(jī)過程，高等代數(shù)， 數(shù)值分析，積分變換，復(fù)變函數(shù)等。 2.2. 要求基礎(chǔ)強(qiáng) 網(wǎng)絡(luò)理論、信號與系統(tǒng)是本課程的理論基礎(chǔ)。 3.3. 與其它學(xué)科密切相連 與最優(yōu)控制、通信理論、故障診斷、計算機(jī)、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(luò)等新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)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(yīng)用 , 國防 工業(yè)出版社， 19824. 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(yīng)用 ， 上、下冊， 人民郵電出版社， 1985. 英文原版：英文原版： S.J.Orfanidis, Introduction to signal processing, Copyright 1996 by Prentice Hell