《數字信號處理》教學大綱課程英文名DigitalSignalProcessing課程代碼03M0125學分2總學時32理論學時32實驗/實踐學時0課程類別學科基礎課課程性質限選先修課程信號與系統、數學物理方法適用專業通信工程開課學院信息工程學院課程地位與課程目標（一）課程地位本課程是電子信息工程專業、通信工程專業和電子信息科學與技術專業的專業基礎課中的一門限選課。本課程以數學物理方法中的積分變換和信號與系統中的頻域分析的基本原理為基礎，主要內容為研究利用計算機對信號進行分析、變換以及各種形式的處理方法。通過本課程的學習使學生基本掌握數字信號處理的基本原理、基本分析方法和處理技術，包括離散時間系統的Z域分析、離散傅里葉變換、快速傅里葉變換、數字濾波器設計方法等內容，為以后應用數字信號處理技術打下基礎。（二）課程目標該課程應達到的預期學習結果（ILO，IntendedLearningOutcomes）如下所示：1、ILO-1.離散時間信號與系統：明晰離散時間信號和系統的定義；區分不同系統的類型；說明序列的周期性；繪制基本序列的時域圖形；根據已知序列計算卷積和；明晰信號的時域采樣和恢復。了解數字濾波器結構的表示方法，掌握無限長單位沖激響應濾波器的基本結構和特點，掌握有限長單位沖激響應濾波器的基本結構和特點。2、ILO-2.Z變換和離散時間傅里葉變換DTFT：說明Z變換收斂域的意義；明晰Z變換和離散時間傅里葉變換的概念和基本性質；理解離散LSI系統的頻域表征，繪制一般離散系統的頻域響應曲線，能區分不同濾波類型；利用Z變換求解差分方程；計算Z反變換。3、ILO-3.離散傅里葉變換DFT：明晰離散傅里葉級數和離散傅里葉變換的定義，了解DFT與DFS、DTFT及Z變換的關系，掌握利用傅里葉變換計算線性卷積的方法；應用離散傅里葉變換計算線性卷積和線性相關；了解頻域抽樣定理。體會頻寬與時寬的矛盾統一辯證關系。4、ILO-4.FFT：明晰FFT算法原理，區分DIT-FFT和DIF-FFT的異同；利用DFT（采用FFT算法）計算線性卷積。5、ILO-5.IIR濾波器設計:明晰IIR濾波器性能指標含義，根據設計方案要求，選擇合適的設計方法，通過手工計算并驗證濾波特性。對理論和仿真實驗結果展開對比分析，理解理論指導實踐的含義。6、ILO-6.FIR濾波器設計:明晰FIR濾波器性能指標含義，根據設計方案要求，選擇合適的技術，通過手工計算和計算機仿真分析影響信號處理系統有效性的可能因素，體會工匠精神。7、ILO-7.DFT分析信號頻譜：理解DFT的算法原理，利用DFT算法，選擇合適的參數對信號進行頻譜分析，懂得影響頻率分辨力的因素，體會量變和質變的辯證關系。課程目標達成的途徑與方法主要以課堂教學為主，結合期末測試、課后作業、軟件仿真作業等途徑和方法來達成。具體每個課程目標的達成途徑與方法見下表所示。課程目標達成途徑ILO-1~ILO-5，ILO-7課堂教學、課后作業、期末測試ILO-6課后軟件仿真指導、仿真作業課程目標與相關畢業要求的對應關系課程目標課程目標對畢業要求的支撐程度（H、M、L）畢業要求指標點1-4畢業要求指標點3-1畢業要求指標點4-1ILO-1H(0.25)ILO-2H(0.25)ILO-3H(0.15)ILO-4M(0.10)ILO-5M(0.10)ILO-6L(0.05)ILO-7M(0.10)注：1.支撐強度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低，保證H>M>L，具體對應的數值，根據各自課程來定）。四、課程主要內容與基本要求1、離散時間信號與系統的分析基礎了解離散時間信號的表達形式、熟練掌握離散信號的基本運算方法；了解線性移不變系統的基本性質、熟練掌握離散時間系統性質的判斷方法；掌握離散周期序列的Fourier(傅里葉)級數、非周期序列的離散時間傅里葉變換及性質；掌握離散系統的系統函數、頻率響應及離散信號的濾波；熟練掌握Z變換和Z反變換的方法、Z變換的基本性質；了解信號的抽樣及離散時間信號和系統分析的MATLAB實現。通過這一章的學習，能夠建立通信領域復雜工程問題的數學或物理模型；能夠求解通信工程問題的模型或者完成實驗，并對解決方法進行評價。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；理解離散傅里葉變換與z變換的關系，了解利用傅里葉變換計算線性卷積的方法；掌握離散傅里葉變換在信號分析中的基本方法和主要問題；了解利用MATLAB實現信號DFT的計算。通過這部分的學習，掌握描述通信工程領域復雜工程問題的工程基礎知識并理解相關基礎知識在通信工程領域實施中的基本運用。3、傅里葉變換快速算法了解信號處理過程中直接計算傅里葉變換所產生的計算量問題，掌握時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、IIR數字濾波器的設計了解模擬濾波器的性能和一般設計方法，熟練掌握模擬濾波器到數字濾波器的沖激響應不變法，理解模擬濾波器到數字濾波器的轉換過程中S平面到Z平面的映射關系，掌握模擬濾波器到數字濾波器的雙線性變換法。了解用MATLAB實現IIR濾波器設計。通過這部分的學習，能夠完成IIR濾波器設計方案并分析闡明設計的合理性。5、FIR數字濾波器的設計了解線性相位數字濾波器的基本概念和特點，掌握有限長單位沖激響應數字濾波器的窗函數設計法，理解不同形狀的窗函數對濾波器性能的影響。掌握有限長單位沖激響應數字濾波器的頻率抽樣設計法，了解FIR濾波器的優化設計，理解無限長單位沖激響應數字濾波器和有限長單位沖激響應數字濾波器各自的特點和區別。了解用MATLAB實現FIR濾波器設計。通過這部分的學習，能夠完成FIR濾波器設計方案并分析闡明設計的合理性。6、數字系統的結構了解數字濾波器結構的表示方法，掌握無限長單位沖激響應濾波器的基本結構和特點，掌握有限長單位沖激響應濾波器的基本結構和特點。了解信號數字化過程中的量化影響，理解數字濾波器的系數量化效應和數字濾波器運算過程中的有限字長效應。了解數字濾波器結構的MATLAB實現。五、課程學時安排章節號教學內容學時數學生任務對應課程目標第1章離散時間信號與系統的分析基礎41.完成離散時間與系統性質判斷和采樣定理方面的作業2.做好Z變換的預習ILO-1第2章Z變換41.完成Z變換方面的作業2.做好DTFT變換的預習ILO-2第3章離散傅里葉變換61.完成離散傅里葉變換方面的作業2.做好FFT算法的預習ILO-3，ILO-7第4章傅里葉變換快速算法41.完成FFT算法方面的作業2.做好Z變換的預習ILO-4第5章數字系統的結構41.完成IIR和FIR兩類系統的結構表示作業2.做好濾波器設計的預習ILO-1第6章IIR數字濾波器的設計51.完成IIR濾波器設計的理論作業和仿真作業2.做好FIR濾波器設計的預習ILO-5第7章FIR數字濾波器的設計51.完成FIR濾波器設計的理論作業和仿真作業2.做好課程的總復習ILO-6六、考核方式及成績評定考核內容考核方式評定標準（依據）占總成績比例考核與課程目標對應關系過程考核含到課率、課堂討論發言、平時作業等點名記錄回答問題記錄課堂測試成績20%ILO-1~ILO-5ILO-7實驗考核軟件仿真作業仿真作業批改成績10%ILO-6期末考核閉卷卷面成績70%ILO-1~ILO-5ILO-7考核類別考查成績登記方式百分制七、課程目標達成度評價方法課程目標權重成績評定ILO-1過程考核0.3相應作業平均分A10期末測試0.7相應期末考試平均分B10ILO-1達成度=0.3*A10+0.7*B10ILO-2過程考核0.3相應作業平均分A20期末測試0.7相應期末考試平均分B20ILO-2達成度=0.3*A20+0.7*B20ILO-3過程考核0.3相應作業平均分A30期末測試0.7相應期末考試平均分B30目標達成度3=0.3*A30+0.7*B30ILO-4過程考核0.3相應作業平均分A40期末測試0.7相應期末考試平均分B40目標達成度4=0.3*A40+0.7*B40ILO-5過程考核0.3相應作業平均分A50期末測試0.7相應期末考試平均分B50目標達成度5=1*A50ILO-6仿真作業1.0仿真作業平均分A60目標達成度6=1*A60ILO-7過程考核0.3