《數(shù)字信號(hào)處理》教學(xué)大綱（本科）

《數(shù)字信號(hào)處理》教學(xué)大綱課程英文名DigitalSignalProcessing課程代碼C0807Y00學(xué)分2總學(xué)時(shí)32理論學(xué)時(shí)32實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)0課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)任選先修課程電路分析B、數(shù)字邏輯電路、信號(hào)與系統(tǒng)適用專業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)開(kāi)課學(xué)院信息工程學(xué)院執(zhí)筆人審定人王怡制定時(shí)間2018年4月注：課程類別是指公共基礎(chǔ)課/學(xué)科基礎(chǔ)課/專業(yè)課；課程性質(zhì)是指必修/限選/任選。一、課程地位與課程目標(biāo)(-)課程地位本課程是電子信息工程專業(yè)、通信工程專業(yè)和電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課中的一門限選課。本課程以數(shù)學(xué)物理方法中的積分變換和信號(hào)與系統(tǒng)中的頻域分析的基本原理為基礎(chǔ)，主要內(nèi)容為研究利用計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、變換以及各種形式的處理方法。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生基本掌握數(shù)字信號(hào)處理的基本原理、基本分析方法和處理技術(shù),包括離散時(shí)間系統(tǒng)的Z域分析、離散傅里葉變換、快速傅里葉變換、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法、多速率信號(hào)處理基礎(chǔ)等內(nèi)容，為以后應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)打下基礎(chǔ)。(二)課程目標(biāo)課程目標(biāo)畢業(yè)要求目標(biāo)分類1.掌握離散時(shí)間信號(hào)主要分類及其數(shù)學(xué)模型，掌握離散時(shí)間系統(tǒng)分析信號(hào)的數(shù)學(xué)工具，主要是Z變換的基本理論，并可以利用該數(shù)學(xué)工具針對(duì)具體簡(jiǎn)單線性電子系統(tǒng)建模并求解。工程知識(shí)1.1工程知識(shí)1.2理解分析2.掌握離散傅里葉變換以及其快速算法原理，具備將快速傅里葉變換用于實(shí)際數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理和分析的能力。問(wèn)題分析2.1問(wèn)題分析2.2分析應(yīng)用3.掌握HR和FIR型數(shù)字濾波的設(shè)計(jì)原理，具備根據(jù)實(shí)際信號(hào)處理需要和指標(biāo)要求，選擇濾波器類型并計(jì)算濾波器參數(shù)的能力。問(wèn)題分析2.1問(wèn)題分析2.2問(wèn)題分析2.3分析應(yīng)用二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法課程目標(biāo)教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)內(nèi)容課程目標(biāo)1講授第1、2章及作業(yè)1、離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的分析基礎(chǔ)2、Z變換課程目標(biāo)2講授第2、3章及作業(yè)2、離散傅里葉變換3、傅里葉變換快速算法課程目標(biāo)3講授第5、6、7章及作業(yè)5、HR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)6、FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)7、數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐程度（H、ML）畢業(yè)要求1畢業(yè)要求2課程目標(biāo)1II課程目標(biāo)2H課程目標(biāo)3H四、課程主要內(nèi)容與基本要求1、離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的分析基礎(chǔ)了解離散時(shí)間信號(hào)的表達(dá)形式、熟練掌握離散信號(hào)的基本運(yùn)算方法；了解線性移不變系統(tǒng)的基本性質(zhì)、熟練掌握離散時(shí)間系統(tǒng)性質(zhì)的判斷方法；掌握離散周期序列的Fourier（傅里葉）級(jí)數(shù)、非周期序列的離散時(shí)間傅里葉變換及性質(zhì)；掌握離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)、頻率響應(yīng)及離散信號(hào)的濾波；熟練掌握Z(yǔ)變換和Z反變換的方法、Z變換的基本性質(zhì)；了解信號(hào)的抽樣及離散時(shí)間信號(hào)和系統(tǒng)分析的MATLAB實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這一章的學(xué)習(xí)，能夠建立電子信息領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的數(shù)學(xué)或物理模型；能夠求解電子信息工程問(wèn)題的模型或者完成實(shí)驗(yàn)，并對(duì)解決方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。2、離散傅里葉變換了解傅里葉變換的4種形式；掌握離散傅里葉變換的定義和性質(zhì)；理解離散傅里葉變換與z變換的關(guān)系，了解利用傅里葉變換計(jì)算線性卷積的方法；掌握離散傅里葉變換在信號(hào)分析中的基本方法和主要問(wèn)題；了解利用MATLAB實(shí)現(xiàn)信號(hào)DFT的計(jì)算。通過(guò)這部分的學(xué)習(xí)，掌握描述電子信息工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的工程基礎(chǔ)知識(shí)并理解相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)在電子信息工程領(lǐng)域?qū)嵤┲械幕具\(yùn)用。3、傅里葉變換快速算法了解信號(hào)處理過(guò)程中直接計(jì)算傅里葉變換所產(chǎn)生的計(jì)算量問(wèn)題，掌握時(shí)間抽取和頻率抽取的基2快速傅里葉變換原理和算法流程，了解傅里葉反變換的快速算法。4、HR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)了解模擬濾波器的性能和一般設(shè)計(jì)方法，熟練掌握模擬濾波器到數(shù)字濾波器的沖激響應(yīng)不變法，理解模擬濾波器到數(shù)字濾波器的轉(zhuǎn)換過(guò)程中S平面到Z平面的映射關(guān)系，掌握模擬濾波器到數(shù)字濾波器的雙線性變換法。了解用MATLAB實(shí)現(xiàn)HR濾波器設(shè)計(jì)。通過(guò)這部分的學(xué)習(xí)，能夠完成HR濾波器設(shè)計(jì)方案并分析闡明設(shè)計(jì)的合理性。5、FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)了解線性相位數(shù)字濾波器的基本概念和特點(diǎn)，掌握有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器的窗函數(shù)設(shè)計(jì)法，理解不同形狀的窗函數(shù)對(duì)濾波器性能的影響。掌握有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器的頻率抽樣設(shè)計(jì)法，了解FIR濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，理解無(wú)限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器和有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器各自的特點(diǎn)和區(qū)別。了解用MATLAB實(shí)現(xiàn)FIR濾波器設(shè)計(jì)。通過(guò)這部分的學(xué)習(xí)，能夠完成FIR濾波器設(shè)計(jì)方案并分析闡明設(shè)計(jì)的合理性。6、數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)了解數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)的表示方法，掌握無(wú)限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器的基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),掌握有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器的基本結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。了解信號(hào)數(shù)字化過(guò)程中的量化影響，理解數(shù)字濾波器的系數(shù)量化效應(yīng)和數(shù)字濾波器運(yùn)算過(guò)程中的有限字長(zhǎng)效應(yīng)。了解數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)的MATLAB實(shí)現(xiàn)。五、課程學(xué)時(shí)安排（與總學(xué)時(shí)數(shù)不符）章節(jié)號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)11、離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的分析基礎(chǔ)4作業(yè)1.7(2,4)1.8(3,4)1.15課程目標(biāo)122、Z變換4作業(yè)2.1(1)2.3(1,4)2.9(1-3)2.18課程目標(biāo)133、離散傅里葉變換6作業(yè)3.23.33.43.103.123.183.193.20課程目標(biāo)244、傅里葉變換快速算法4作業(yè)4.14.24.15課程目標(biāo)255、IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)5作業(yè)5.25.6(1.2)5.7(1)課程目標(biāo)366、FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)5作業(yè)6.116.106.20課程目標(biāo)377、數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2作業(yè)7.17.2課程目標(biāo)3六、考核方式、成績(jī)?cè)u(píng)定考核內(nèi)容考核方式評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績(jī)比例過(guò)程考核含到課率、平時(shí)作業(yè)等點(diǎn)名記錄作業(yè)批改成績(jī)30%期末考核閉卷卷面成績(jī)70%考核類別考查成績(jī)登記方式百分制七