同学们好！,数字信号处理 (Digital Signal Processing),,信号与系统系列课程组 国家电工电子教学基地,主讲教师,hangzhou@ 办公室：9号教学楼南206室 办公：51688206 ：13520270413,周航,本课程评分准则,平时作业 10% 专题研讨 20% 期中考试 20% 期末考试 50%,补充说明:,期末考试40分以下不计平时成绩 每周一上课为上周作业固定上交时间（Deadline）恕不接受延期补交的作业 3. 写出创新思想的小论文可获加分主教材: 高等教育“十一五”国家级规划教材,,辅助教材:,数字信号处理（第二版） 陈后金，薛健，胡健 高等教育出版社，2008,数字信号处理学习指导和习题精解 陈后金，薛健，胡健 高等教育出版社，2005,,DSP绪论,本期数字信号处理课程体系及内容,DSP绪论,第1章 离散信号与系统分析 第2章 离散Fourier变换(DFT) 第3章 离散Fourier变换快速算法(FFT) 第4章 IIR数字滤波器的设计 第5章 FIR数字滤波器的设计 第6章 功率估计 第7章 多速率信号处理基础 第8章 信号时频分析与小波分析,本期数字信号处理课程体系及内容,DSP绪论,[1] Sanjit K.Mitra . Digital Signal Processing: A computer-based approach. McGraw-Hill Companies.北京清华大学出版社,2000 [2] John.Proakis, Digital Signal Processing: Principles, Algorithms and Application, 3rd edition, Prentice Hall, 1996 [3] L.B. Jackson. Digital filters and signal processing. 3rd edition ,Kluwer Academic Publishers, 1996 [4] P.P. Vaidyanathan, Multirate systems and filter banks, Prentice Hall, Englewood Cliffs NJ,1993 [5] N.J.Fliege, Multirate digital signal processing. John Wiley &Sons, NY,1994,主要参考书,DSP绪论,[6] 吴湘淇等. 信号、系统与信号处理（第2版）.北京电子 工业出版社,1999 [7] 吴湘淇等. 信号、系统与信号处理—软硬件实现， 北京电子工业出版社,2002 [8] 陈后金等. 信号分析与处理实验.北京高等教育出版社,2006 [9] A.V.奥本海姆.离散时间信号处理.西安西安交大出版社,1999 [10] 彭启琮等. DSP技术的发展与应用.高等教育出版社,2004 [11] 胡广书.数字信号处理.北京清华大学出版社,1997 [12] M.H.海因斯.数字信号处理习题集.北京科学出版社,2002.,主要参考书,DSP绪论,绪论,一.什么是数字信号处理 二.数字信号处理的基本组成 三.数字信号处理的学科概貌 四.数字信号处理的实现方法 五.数字信号处理的特点 六.数字信号处理的应用 七.数字信号处理的发展趋势,DSP绪论,数字信号处理(DSP,Digital Signal Processing) : 是20世纪60年代，随着信息学科和计算机学科的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。
数字信号处理是把信号用数字或符号表示成序列，通过计算机或通用（专用）信号处理设备，用数字的数值计算方法处理（例如：滤波、变换、增强、估计、识别等），达到提取有用信息便于应用的目的一.什么是数字信号处理,DSP绪论,凡是利用数字计算机或专用数字硬件、对数字信号所进行的一切变换或按预定规则所进行的一切加工处理运算 例如：滤波、检测、参数提取、频谱分析等 对于DSP：狭义理解可为Digital Signal Processor 数字信号处理器广义理解可为Digital Signal Processing 译为数字信号处理技术在此我们讨论的DSP的概念是指广义的理解一.什么是数字信号处理,DSP绪论,信号、系统和信号处理回顾,信号是一种物理体现在信号处理领域中，信号被定义为一个随机变化的物理量 例如：为了便于处理，通常都使用传感器把这些真实世界的物理信号----电信号，经处理的电信号-传感器-真实世界的物理信号 如现实生活中最常见的传感器是话筒、扬声器 话筒(将声压变化)-电压信号空气压力信号(扬声器),1.信号,信号: 信号是一个或多个独立变量的函数, 该函数含有物理系统的信息 ，或表示物理系统状态或行为。
e.g.: i(t),v(t),g(x,y)) 独立变量: 时间、距离、速度、位置、温度和压力等DSP绪论,（1）信号分类,同一种信号，如电信号，可从不同角度进行分类： （a）一维信号、二维信号、矢量信号 （b）周期信号和非周期信号 （c）确定性信号和随机信号 （d）能量信号和功率信号 （e）连续信号、离散信号 （f）模拟信号和数字信号,DSP绪论,——按独立变量个数分： 1-D 信号：单个独立变量的一维函数, e.g. 语音信号 2-D 信号：两个独立变量的二维函数, e.g. 图像信号 M-D 信号：多个独立变量的多维函数, e.g. 彩色视频信号(RGB) 波形: 信号幅度随独立变量变化的函数，通常1-D 信号的独立变量 为时间 ——按独立变量连续性分（ Continuous-Time Signals→Analog Signals; Discrete-Time Signals →Digital Signals）： 连续时间信号 (CTS) ：独立时间变量连续有定义 离散时间信号 (DTS) ：独立时间变量在离散时间点有定义 模拟信号 (AS) ：独立时间变量连续有定义，且信号幅值连续有定义。
数字信号 (DS) ：独立时间变量在离散时间点有定义、信号幅值仅 取离散值，且通常用二进制编码表示1）信号分类,DSP绪论,1. 连续时间信号：CTS(Continuous Time Signal/Analog Signal )—x(t),2. 离散时间信号：DTS (Discrete Time Signal/Sequence)— x[k],（在离散时间点上取值）,DSP绪论,（2）信号的最基本的参数,频率和幅度 3-30kHz:Very low frequency VLF(潜水艇导航)甚低频 30-300kHz:Low frequency LF(潜水艇通信)低频 300~3000kHz:Medium frequency(调幅广播)中频 3-30MHz:High frequency(HF)(无线电爱好者，国际广播，军事通信 无绳，电报，)高频 30-300MHz:Very High frequency(VHF)(调频FM，甚高频电视) 0.3~3GHz:Ultra high frequency(UHF)(UHF电视，蜂窝，雷达，微波，个人通信)超高频 频率低20Hz范围，称为次声波，它不能被听到，当强度足够大，能被感觉到。
处于VLF Very low frequency)甚低频 频率20Hz~20KHz称为声波，Low frequency (处于LF)低频 频率20KHz称为超声波 ，具有方向性，可以成束(处于LF),DSP绪论,系统：处理信号的物理设备或者说，凡是能将信号加以变换以达到人们要求的各种设备称之 系统分类：大小之分，一个大系统可细分为若干个小系统 实际上，因为系统是完成某种运算（操作）的，因而我们还可把软件编程也看成一种系统的实现方法2.系统,DSP绪论,（1）系统分类,按所处理的信号种类的不同可将系统分为四类： （a）连续时间系统 （b）离散时间系统 （c）模拟系统 （d）数字系统,DSP绪论,（a）连续时间系统,连续时间系统：处理连续时间信号 系统输入、输出均为连续时间连续幅度的模拟信号DSP绪论,（b）离散时间系统,离散时间系统：处理离散时间信号（序列） 系统输入、输出均为连续时间信号DSP绪论,（c）模拟系统,模拟系统：处理模拟信号 系统输入、输出均为连续时间连续幅度的模拟信号DSP绪论,（d）数字系统,数字系统：处理数字信号 系统输入、输出均为数字信号 以上系统可以是线性的或非线性的，时不变或时变的。
DSP绪论,3.信号处理,信号处理是研究系统对含有信息的信号进行处理（变换），以获得人们所希望的信号，从而达到提取信息、便于利用的一门学科系统,,处理,y(t),x(t),DSP绪论,(1)信号处理的内容,滤波 变换 检测 谱分析 估计 压缩 识别 等一系列的加工处理DSP绪论,（2）数字信号处理的引入,多数科学和工程中遇到的是模拟信号 以前都是研究模拟信号处理的理论和实现 模拟信号处理缺点：难以做到高精度，受环境影响较大，可靠性差，且不灵活等 随着大规模集成电路以及数字计算机的飞速发展，加之从60年代末以来数字信号处理理论和技术的成熟和完善，用数字方法来处理信号，即数字信号处理，已逐渐取代模拟信号处理 随着信息时代、数字世界的到来，数字信号处理已成为一门极其重要的学科和技术领域DSP绪论,模拟信号的数字信号处理系统:,,前置预 滤波器,,A/D 变换器,,数字信号 处理器,,D/A 变换器,,模拟 滤波器,,模拟,xa(t),PrF,ADC,DSP,DAC,PoF,模拟,ya(t),x(n),y(n),二.数字信号处理的基本组成,DSP绪论,(1)前置滤波器,将输入信号xa(t)中高于某一频率(称折叠频率，等于抽样频率的一半)的分量加以滤除。
t,xa(t),0,DSP绪论,(2)A/D变换器,由模拟信号产生数字信号（一个二进制流）其有两个过程：抽样和保持 抽样：每隔T秒(抽样周期)取出一次xa(t)的幅度，此信号称为离散信号它只表示时间点0，T,2T…,kT,…上的值xa(0),xa(T),xa(2T)…,xa(kT)… 保持：在保持电路中将抽样信号变换成数字信号，因为一般采用有限位二进制码，所以它所表示的信号幅度就是有一定限制的 经过A/D变换器后，不但时间离散化了，幅度也量化了，这种信号称为数字信号用x[k]表示DSP绪论,例子,如4位码，只能表示24=16种不同的信号幅度，这些幅度称为量化电平 当离散时间信号幅度与量化电平不相同时，就要以最接近的一个量化电平来近似它 所以经过A/D变换器后，不但时间离散化了，而且幅度也量化了，产生一个二进制流DSP绪论,,,,t,0,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,xa(t),,,0,x[k]的二进制数,0011,0110,,,,,,,,0011,0110,0111,0010,1100,1001,1001,0010,,,,抽样,量化,k,,,x[k],k,,,,,,,,,,,,,,DSP绪论,(3)数字信号处理器(DSP),按照预定要求，在处理器中将信号序列x[k]进行加工处理得到输出信号y[k]。
k,,,,,,,,,,,,,,,y[k],DSP绪论,(4)D/A变换器,经过D/A变换器，将数字信号序列反过来变换成模拟信号，这些信号在时间点0,T,2T…kT,…上的幅度应等于序列y[k]中相应数码所代表的数值大小 即由一个进制流产生一个阶梯波形，是形成模拟信号的第一步DSP绪论,(5)后置滤波器,把阶梯波形平滑成预期的模拟信号 以滤除掉不需要的高频分量，生成所需的模拟信号ya(t).,,,,t,ya(。