DigitalSignalProcessingTheories,Algorithms,Realizations1第1頁信息社會－信息技術信息技術基礎－數字化數字化關鍵－數字信號處理數字信號處理技術－前沿、熱點、發展快速數字信號處理－是利用計算機或專用設備，以數值計算方法對信號進行采集、變換、綜合、估值、識別等加工處理，借以到達提取信息和便于應用目標。1第2頁1第3頁Mobilephone1第4頁1第5頁DigitalCamera1第6頁DigitalCamera1第7頁DVD(DigitalVideoDisc)1第8頁Watchman

1第9頁Simulatorofairplane1第10頁Patternrecognization

1第11頁Fingerprint

distinguish

1第12頁GPS(GlobalPositionSystem)

1第13頁Radar/Sonar

1第14頁Cruisemissile1第15頁SmartbombfromF1171第16頁1.信號采集實現信號數字化，包含取樣、量化。2.信號分析信號描述與運算，各種變換，時域、頻域、時頻域分析。3.系統分析線性系統、時變系統、線性時不變系統、因果系統等。4.快速算法FFT、DCT、快速卷積、相關算法等。5.數字濾波技術IIRDF、FIRDF分析與設計。6.信號統計分析與估值隨機信號相關計算、功率譜預計等。7.特殊算法反卷積、信號重構、調制與解調等。8.數字信號處理實現：軟件、硬件實現技術…..0課程介紹－基本內容1第17頁0課程介紹－章節內容關系數字信號處理離散時間信號離散時間系統表示產生時域頻域采樣DFSDFTFFT-Ch3/4Nq.ThDCTDST-Ch8抽取/插值經典、當代譜預計-Ch11/12表示結構(設計)時域頻域FIR/IIR-Ch5h(n)H(k)IIR數字濾波器-Ch6FIR數字濾波器-Ch7數字量化效應-Ch13數字信號處理硬件實現-Ch14DSP中若干經典算法-Ch9離散時間信號與系統、Z變換、隨機信號-Ch1/2/10離散時間信號時頻表示-STFT、WT181第18頁1、數學性強微積分，概率統計，隨機過程，高等代數，數值分析，積分變換，復變函數等數學工具。網絡理論、信號與系統是本課程理論基礎。2、學科性強與最優控制、通信理論、故障診療、計算機、微電子技術不可分，又是人工智能、模式識別、神經網絡等新興學科理論基礎之一。（外連親密）信號采集、離散信號時域頻域時頻域分析、估值與建模、快速算法及特殊算法，系統分析、濾波器設計，DSP實現，技術應用。（自成體系）0課程介紹－本課程特點1第19頁1、課時安排

Ch1/2（信號與系統-基礎，4課時）；Ch3/4（離散時間信號變換及快速算法，12課時）；Ch5（離散時間系統相位、結構，2課時）；Ch6/7（IIR、FIR數字濾波器設計，10課時）；Ch8/9（DSP慣用正交變換、經典算法，4課時）；Ch10-12（隨機信號統計處理，12課時）；Ch13/14（量化效應、DSP硬件實現，2課時）；時頻分析專題（STFT、WT等，6課時）；習題課（基于MatlabDSP實現，8課時）。0課程介紹－相關提議和說明1第20頁2、參考書

1）A.V.Oppenheim，“DigitalSignalProcessing”,1975.中譯本有各種。2）S.J.Orfanidis,Introductiontosignalprocessing,Copyright1996byPrenticeHellComp.

3）程乾生，信號數字處理數學原理，石油工業出版社（第2版），1993。4）徐伯勤等，信號處理中數學變換和預計方法，清華大學出版社，。

0課程介紹－相關提議和說明1第21頁3、學習方法

1）概念、原理、理論－算法－實現－應用。點、面、體；（了解是基礎、應用很主要、堅持要到底）

2）聽課、看書、做作業。被動到主動，了解到貫通；（Ilisten,andIforget.Isee,andIremember.Ido,andIlearn）

3）勤用Matlab。實現和應用是目標。0課程介紹－相關提議和說明4、作業和考試

1第22頁

離散時間信號基本概念信號分類噪聲

信號空間基本概念

離散時間系統基本概念

LSI系統輸入輸出關系

LSI系統頻率對應

確定性信號相關函數1離散時間信號與離散時間系統1第23頁

1.1離散時間信號基本概念1.1.1離散時間信號

信號是傳輸信息函數，是信息物理表現形式，是信息載體；信息產生、傳輸和處理都是經過信號形式實現。

放大、濾波A/D變換數字信號處理D/A變換濾波y(n)y(t)

時間信號

隨時間變換信號。－時域信號。

離散時間信號

數字信號1第24頁-30123435474nT2T-11第25頁y(n)01234n0y(t)1第26頁1.1.2經典離散信號

1、單位抽樣信號、序列

δ(t)0t1-2-1012n1-2-101kn1第27頁2、脈沖串信號、序列

上式即為連續信號抽樣數學模型1第28頁1第29頁3、單位階躍信號、序列

4、正弦信號、序列

5、復正弦信號、序列

1第30頁6、指數信號、序列

1第31頁1第32頁1.1.3離散信號運算延遲（移位）、相加、相乘、翻折、累加、差分等1第33頁信號時間尺度改變（信號壓縮或延展）1第34頁1第35頁信號分解信號變換1第36頁

1.2信號分類依載體：

電信號、磁信號、聲信號、光信號、熱信號、機械信號等等。依某屬性：

模擬、數字信號；連續、離散信號；能量、功率信號；周期、非周期信號；確定、隨機信號；一維、二維、多維信號；等等1第37頁1第38頁

1.3噪聲白噪聲：含有全部頻率成份噪聲。認識：

通常有害、不可防止，相對性和隨機性。起源：

電源、電磁輻射、器件熱噪聲、抽樣量化噪聲、運算舍入噪聲等。分類：

加法性噪聲、乘法性噪聲；白噪聲、有色噪聲。用途：

模擬客觀對象，檢驗算法有效性。信噪比（SNR）：1第39頁

1.4信號空間基本概念一、信號范數與賦范線性空間1范數：信號某個測量特征或參數。

2賦范線性空間。二、信號距離和度量空間1距離2度量空間定義了距離空間。1第40頁

1.4信號空間基本概念三、信號內積和內積空間1內積2內積空間引入內積賦范線性空間。四、距離與范數關系五、許瓦茲不等式1第41頁

1.5離散時間系統基本概念一、定義

系統實際上可抽象表示為對輸入信號一個運算、變換或映射。

離散時間系統就表示對輸入序列運算，y(n)=T[x(n)]T[x(n)]x(n)y(n)1第42頁1第43頁

1.5離散時間系統基本概念二、系統單位抽樣響應系統輸入信號為單位抽樣信號時系統輸出，即為系統單位抽樣響應。h(n)=y(n)=T[]四、與離散時間系統幾個概念

1、線性

含有均勻性和迭加性系統稱為線性系統。

2、移（時）不變性假如T[x(n)]=y(n)，則T[x(n-m)]=y(n-m)，滿足這么性質系統稱作移不變系統。即系統參數不隨時間改變系統，亦即輸出波形不隨輸入加入時間而改變系統。三、按h(n)對系統進行分類FIR、IIR。1第44頁1第45頁

1.5離散時間系統基本概念

3、因果性一個LSI系統，假如其任意時刻輸出y(n)，只取決于現在時刻和以前輸入，而和未來輸入無關，則稱該LSI系統為因果系統。因果系統單位抽樣響應h(n)在n＜0時恒為零。

4、穩定性若系統輸入有界時，輸出亦有界，則稱該系統為穩定系統。1第46頁

1.6LSI系統輸入輸出關系一、LSI系統描述

二、LSI系統輸入輸出間線性卷積關系

1第47頁

1.6LSI系統輸入輸出關系三、線性卷積計算步驟

1第48頁x[k]h[k]x[k]h[-k]y[0]x[k]h[1-k]y[1]x[k]h[2-k]y[2]x[k]h[3-k]y[3]x[k]h[4-k]y[4]y[n]=δ[n]+2δ[n-1]+3δ[n-2]+2δ[n-3]+δ[n-4]

x[n]=h[n]=δ[n]+δ[n-1]+δ[n-2]1第49頁y[n]=

1x[n]+

2x[n-1]+

3[n-2]+

4x[n-3]1第50頁

1.6LSI系統輸入輸出關系四、LSI系統穩定性判據

充要條件：單位抽樣響應可和。1第51頁

1.7LSI系統頻率響應一、LSI系統特征函數、頻率響應

表達了系統時域特征表達了系統頻域特征1第52頁

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