数字信号处理讲义--第1章 绪论

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1、第1章 绪 论[教学目的]1．介绍数字信号课程的应用、历史、发展趋势2．复习信号与系统中的相关知识点[教学重点与难点]重点：前沿领域的介绍。难点：概述性的介绍和知识的回顾，无难点。一、本课程简介数字信号处理(DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。数字信号处理是围绕着数字

2、信号处理的理论、实现和应用等几个方面发展起来的。数字信号处理在理论上的发展推动了数字信号处理应用的发展。反过来，数字信号处理的应用又促进了数字信号处理理论的提高。而数字信号处理的实现则是理论和应用之间的桥梁。数字信号处理是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛。例如，在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具，与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。近来新兴的一些学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与数字信号处理密不可分。可以说，数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基

3、础。数字信号处理（DSP）是一门正在生气勃勃迅速发展的学科。随着超大规模集成电路（VLSI）的出现和迅猛发展，DSP在理论和应用方面不断地发展和完善，在越来越多的应用领域中迅速取代传统的模拟信号处理方法，并且还开辟出许多新的应用领域。基于高速数字计算机和超大规模数字集成电路的新算法、新实现技术、高速器件、多维处理和新的应用成为DSP学科发展方向和研究热点。由于DSP应用非常广泛（如，生物医学工程，声学，雷达，地震，通信等），各个领域都需要大量高素质的DSP研究开发人才，所以数字信号处理课程得到学术界和大专院校的高度重视，并达到高度发展和逐步完善的水平。数字信号处理是用数字或符号的序列来表示信

4、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、检测和识别等都是数字信号处理的研究对象。DSP学科的基本理论是基于经典的数值分析技术和20世纪40—50年代发展起来的采样理论发展完善，并已经自成体系，成为一门独立的学科。自从1969年第一本数字信号处理专著出版以来，陆续出版了许多数字信号处理著作和教材，数字信号处理课程也陆续在一些世界著名大学开设。目前，国内所有大学的电子信息、通信和计算机应用等专业的本科生和硕士研究生都开设数字信号处理课程。而

5、且是相关专业本科生的主要必修课和研究生的学位课。是电子信息类大多数专业博士生的入学考试课程之一。二、数字信号的应用，历史与发展趋势2．1一些基本概念：数字信号处理――用数字的方式对数字形式的信号进行处理；数字信号－－用数字或符号的序列表示信号；数字方式――在Computer或ASIC中用数字计算的方法对数字信号进行处理（如：滤波、检测、参数提取、频谱分析等）；目的――将信号改变成某种需要的形式。DSP――狭义理解可为数字信号处理器（DigitalSignalProcessor）；广义理解可为数字信号处理技术（DigitalSignalProcessing）。本课程我们讨论的DSP的概念是指广

6、义的理解。2．2数字信号的应用在过去的数十年中，数字信号处理(DSP)的领域，无论理论上还是技术上都有非常重要的发展。由于工业上开发和利用廉价的硬件和软件，使不同领域的新工艺和新应用现在都想利用DSP算法，使它成为本科教学内容。其应用领域有：1、滤波——选频滤波如：多正弦信号：2．回波对消（来自远方的输入信号既耦合至耳机，又耦合至话筒传回去，产生回声）对消方法：（将输入一方面输入混合线圈，另一方面又输入自适应滤波器与泄露至话筒的回声进行对消）3．语音处理v均衡;v编码与压缩v多声道模拟、混响效果4.信号预测5.语音传输6.图象处理:边沿检测另外在通信电视雷达声纳–有源声纳信号处理–无源声纳信

7、号处理地球物理学生物医学信号处理音乐等其它领域也有广泛的应用2．3DSP的发展历史1．理论基础（经典数值计算or计算数学）：17thCentury->18thCentury中叶发展起来；2．DSP独立学科的形成：20thCentury40～50Generations，迅速发展：60年代中期；3．FFT对DSP迅速发展起了极大的推动作用：1965年，J.W.Cooley&J.W.Tukey提出了FFT（Fast