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上海交通大学电子信息与电气工程学院硕士课程内容介绍《数字信号处理》

上海交通大学 免费考研网/2012-12-28


《数字信号处理》

课程代码X035505学分/学时3.0/54开课时间
课程名称数字信号处理
开课学院电子信息与电气工程学院
任课教师吉小军
面向专业精密仪器及其它非电专业
预修课程高等数学、信号与系统、概率论与数理统计
课程讨论时数0 (小时)课程实验数12 (小时)
课程内容简介

数字信号处理(DSP)是利用计算机或专用处理设备,以数值计算的方法、对信号进行采集、滤波、增强、压缩、估值和识别等加工处理,借以达到提取信息和便于应用的目的,其应用范围涉及几乎所有的工程技术领域。本课程主要介绍数字信号处理的基本概念、基本原理和处理技术。具体内容涉及离散时间信号和系统的基本概念与基础理论、Z变换及离散时间系统分析、离散傅立叶变换DFT理论及其快速算法FFT、离散Hilbert变换及窄带信号抽样、数字滤波器的结构、IIR和FIR数字滤波器的设计方法、变采样率信号处理、平稳随机信号处理基础、功率谱估计及时间序列建模等。通过本课程的学习使学生掌握数字信号处理的基本理论和基本分析方法,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。

课程内容简介(英文)

Synopsis:Digital Signal Processing (DSP) is using computer or other specific processing devices to collect, filter, enhance, compress, analyze and identify signals through various numerical calculation method. The purpose is to extract useful information. It is applied in almost all engineering areas. This course mainly introduces the basic concept, principles and processing techniques of digital signal processing. The content includes the basic concept of discrete time signal and system, z-transform, DTFT, DFT, FFT, discrete Hilbert transform, narrow band signal sampling, the structure of digital filter, IIR and FIR filter design, various sampling rate signal processing, stationary random signal processing, spectrum analyzing and time-sequence modeling. Students can manage the basic principle and analyzing method of digital signal processing through taking this course and lay a solid foundation for the future learning and research.

教学大纲

第一章绪论 (讲课1学时)了解数字信号处理系统的基本概念及组成;了解数字信号处理的特点及优势;了解数字信号处理在各领域的重要性;了解数字信号处理的研究内容及发展方向。第二章  离散时间信号与离散时间系统(讲课3学时,实验2学时)掌握离散时间信号与系统的基本概念和分析方法;掌握线性移不变(LSI)系统输入输出关系的差分程及时域卷积分析方法;掌握离散信号频域分析的基本概念;掌握确定性信号相关函数的定义、性质及其应用。第三章 Z变换与离散时间系统分析(讲课4学时,实验2学时)掌握z变换及其收敛区(ROC)的概念,Z变换的性质,z变换和反z变换的计算方法,能将离散信号的傅氏变换及Z变换及连续信号的拉氏变换能有机地联系起来;掌握系统函数的概念、求解并能利用系统函数进行系统稳定性、零极点及频率响应分析;第四章 离散时间信号的傅立叶变换(DTFT)及DFT(讲课8学时,实验2学时)  掌握常用离散信号DTFT变换、性质和计算;理解连续信号的数字处理过程和频谱延拓的概念;;掌握DFT的物理意义及性质;掌握利用循环卷积计算线性卷积的方法;掌握用DFT分析确定信号频谱的方法;掌握频率采样理论及其应用;理解DFT应用中出现的一些问题原因及解决问题的方法;掌握正弦信号抽样的特殊性;对DFT、离散信号的傅氏变换及Z变换能有机地联系起来。第五章 快速傅立叶变换(讲课3学时,实验1学时) 掌握基2-按时间抽取和基2-按频率抽取的 FFT算法的基本思想、算法推导和流程;了解其它基的FFT算法;掌握Chirp-z变换的物理意义及算法实现;掌握FFT在分段卷积、相关计算及频谱分析中的应用。第六章 其它常用的信号变换方法(讲课2学时,实验1学时)  了解K-L变换的基本思想;掌握离散Hilbert变换及其性质;理解窄带信号的抽样定理;掌握Hilbert-Huang变换理论及其应用。第七章 数字滤波器的基本结构(讲课2学时)掌握IIR 及FIR数字滤波器的基本结构;了解同一传递函数可用不同的运算结构实现,以及这些结构在性能上的特点。第八章 IIR数字滤波器的设计方法(讲课7学时,实验1学时)理解数字滤波器参数(通带、阻带、通带起伏、阻带衰减、阶数等)的物理涵义;掌握利用模拟低通滤波器设计数字滤波器的基本原理;掌握频率变换法设计高通、带通、带阻滤波器的方法;理解冲激响应不变法和双线性变换法的基本原理;掌握IIR 数字滤波器的设计基本方法;熟练掌握数字滤波器的双线性变换法(IIR)。第九章 FIR数字滤波器的设计方法(讲课4学时,实验2学时)  掌握线性相位FIR系统的时域及频域特性;掌握FIR 数字滤波器设计的窗函数法和频率抽取法;在对矩形窗的特点比较深入了解的基础上,掌握根据需要改进窗函数的思路;频率采样法重点在如何由线性相位条件决定采样值;在了解优化设计方法原理的基础上重点掌握如何用优化设计程序设计FIR滤波器;了解IIR与FIR数字滤器的特点.第十章 变采样率信号处理(讲课2学时)掌握数字域升、降采样的基本原理,升、降采样过程中滤波器的设计、特性和作用,以及插值和抽取前后信号频谱变化。 第十一章 平稳随机信号处理基础(讲课2学时)了解常用的描述随机信号的统计特征参数及物理意义;掌握平稳随机信号的各态遍历性及其统计特征参数(相关函数、功率谱等)的计算方法;掌握平稳随机信号通过线性时不变系统后输出信号的特征。第十二章 功率谱估计及时间序列建模(讲课4学时,实验1学时)掌握周期图法和自相关函数法两种经典功率谱估计的方法及改进思路;了解参数模型功率谱估计的基本思想及其高分辨率的原因;掌握平稳随机信号的建模过程;了解非平稳随机信号的平稳化处理方法。

课程进度计划

(无)

课程考核要求

课程采用半闭卷考试形式,考试时出题教师会根据考题需要给出必要的计算公式、图表等。总评成绩中平时成绩占40%,(其中作业和平时表现占20%,实验占20%),卷面成绩占60%。

参 考 文 献
  • 1. 1. 胡广书,数字信号处理——理论、算法与实现(第二版),清华大学出版社出版,2003年。2. 2. 程佩青 著、《数字信号处理教程》(第二版)、清华大学出版社出版、2001年。3. 3. 程佩青 著, 数字信号处理教程习题分析与解答(第二版), 清华大学出版社出版, 2002 年4. 4. A.V.奥本海姆,R.W.谢弗,J.R.巴克(刘树棠,黄建国译),离散时间信号处理(第二版),西安交通大学出版社,2001。5. 5. Sanjit K.Mitra,( 孙洪 余翔宇译) ,数字信号处理实验指导书(MALAB版),电子工业出版社,2005年。
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