《数字信号处理》课程教学大纲
课程编号: 11322617，11222617，11522617
课程名称：数字信号处理 英文名称：Digital Signal Processing 课程类型: 专业核心课程
总 学 时：56 讲课学时：48 实验学时：8 学 分：3
适用对象: 通信工程专业、电子信息科学与技术专业
先修课程：信号与系统、Matlab语言及应用、复变函数与积分变换 执笔人： 王树华 审定人： 孙长勇
一、课程性质、目的和任务
《数字信号处理》是通信工程、电子信息科学与技术专业以及电子信息工程专业的必修课之一，它是在学生学完了信号与系统的课程后，进一步学习其它专业选修课的专业平台课程。本课程将通过讲课、练习、实验使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法。为以后进一步学习和研究奠定良好的基础。
二、课程教学和教改基本要求
数字信号处理是用数字或符号的序列来表示信号，通过数字计算机去处理这些序列，提取其中的有用信息。例如，对信号的滤波，增强信号的有用分量，削弱无用分量；或是估计信号的某些特征参数等。总之，凡是用数字方式对信号进行滤波、变换、增强、压缩、估计和识别等都是数字信号处理的研究对象。
本课程介绍了数字信号处理的基本概念、基本分析方法和处理技术。主要讨论离散时间信号和系统的基础理论、离散傅立叶变换DFT理论及其快速算法FFT、IIR和FIR数字滤波器的设计以及有限字长效应。通过本课程的学习使学生掌握利用DFT理论进行信号谱分析，以及数字滤波器的设计原理和实现方法，为学生进一步学习有关信息、通信等方面的课程打下良好的理论基础。
本课程将通过讲课、练习、实验使学生掌握数字信号处理的基本理论和方法。为以后进一步学习和研究奠定良好的基础，应当达到以下目标：
1、使学生建立数字信号处理系统的基本概念，了解数字信号处理的基本手段以及数字信号处理所能够解决的问题。
2、掌握数字信号处理的基本原理，基本概念，具有初步的算法分析和运用MATLAB编程的能力。
3、掌握数字信号处理的基本分析方法和研究方法，使学生在科学实验能力、计算能力和抽象思维能力得到严格训练，培养学生独立分析问题与解决问题的能力，提高科学素质，为后续课程及从事信息处理等方面有关的研究工作打下基础。
4、本课程的基本要求是使学生能利用抽样定理，傅立叶变换原理进行频谱分析和设计简单的数字滤波器。
三、课程各章重点与难点、教学要求与教学内容
绪论 教学内容
1、数字信号处理的基本概念 2、数字信号处理的实现方法 3、数字信号处理的特点
4、数字信号处理系统的基本组成
5、本课程的研究内容、特点、课程性质、任务和应用 教学要求
1、按教学计划本课程在大学三年级第二学期开设，在此之前，学生应已经掌握模拟信号处理的相关知识《信号与系统》，为了更好地学习本课程，应首先介绍本课程与《信号与系统》的联系与区别，课程的研究对象、内容、特点和学习方法，使学生建立起数字信号处理系统的基本概念。
2、了解本课程的研究对象及学科概况，了解数字信号处理系统的组成及实现方法，了解数字信号处理的特点。
3、理解数字信号处理在各领域的重要性。 第1章 时域离散信号及时域离散系统 教学内容 1.1 引言
1.2 时域离散信号
时域离散信号的表示法；典型的序列；各序列之间的关系；正弦序列周期性的判断；任意序列的表示方法；序列的运算
1.3 时域离散系统
线性时不变系统的定义和判断条件；线性时不变系统输入与输出之间的关系；线性卷积和的定义、计算方法和性质；系统因果性的定义和判断条件；系统稳定性的定义和判断条件
1.4 时域离散系统的输入输出描述——线性常系数差分方程 线性常系数差分方程的表示方法；递推解法 1.5 模拟信号数字信号处理方法
采样定理；采样信号频谱的变化；采样恢复；内插公式；零阶保持器
实验
10.1 实验一: 系统响应及系统稳定性 重点
正弦序列周期性的判断；线性系统、时不变系统的判断；线性卷积的定义、计算，系统因果性、稳定性的判断
难点
线性卷积定义和计算；采样信号频谱的变化；内插公式 教学要求
1、复习信号与系统的知识，并通过习题训练加强离散信号与系统的基本概念。 2、通过实验加深对时域离散信号（序列）的产生及描述，对常见的时域离散信号
的理解。熟练掌握单位采样序列和单位阶跃序列的定义，掌握正弦序列周期性的判断。了解其它常见的时域离散序列。
3、理解并掌握线性时不变系统的特点判断条件 4、理解并掌握系统的因果性和稳定性的判断。
5、通过课堂演示和课下实验练习，理解并熟练掌握线性系统时域卷积分析方法——线性卷积，及其计算方法。
6、了解系统的描述——线性常系数差分方程，及其方程的解法。
7、理解模拟信号数字处理方法，理解连续信号抽样中的理想模型及采样信号频谱变化规律。了解采样定理得实际应用。了解由数字信号恢复模拟信号的理论原理——内插公式和实际方法零阶保持器。
第2章 时域离散信号和系统的频域分析 教学内容 2.1 引言
2.2 序列的傅立叶变换的定义及性质 2.2.1时域离散信号的傅立叶变换的定义
序列傅立叶变换的定义和存在的条件；傅立叶反变换的定义和推导； 2.2.2时域离散信号傅立叶变换的性质
周期性；线性；时移和频移；共轭对称序列的定义；序列的对称性；时域卷积定理；频域卷积定理；帕斯维尔定理
2.3 周期序列的离散傅立叶级数及傅立叶变换 2.3.1周期序列的离散傅立叶级数
周期序列的离散傅立叶级数的引入、定义和反变换的定义； 2.3.4周期序列的傅立叶变换表示式 周期序列的傅立叶变换的引入和表示
2.4 时域离散信号的傅立叶变换与模拟信号的傅立叶变换
时域离散信号的傅立叶变换与模拟信号的傅立叶变换的关系；频谱的关系；归一化频率之间的关系
2.5 序列的Z变换 2.5.1Z变换的定义
Z变换的定义；零极点；FT与ZT的关系 2.5.2序列特性对收敛域的影响 2.5.3逆Z变换
留数定理求逆z变换 长除法 部分分式法 2.5.4z变换的性质和定理
线性；序列的移位；乘以指数序列；序列乘以n；复序列取共轭；翻转序列；初值定理；终值定理；累加序列；序列卷积；复卷积定理；帕斯维尔定理
2.5.5利用Z变换解差分方程
2.6 利用Z变换分析离散信号与系统的频域特性
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