西交大数字信号处理课件-0绪论

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1、绪论一.数字信号处理的基本概念二.数字信号处理的学科概貌（研究内容）三.数字信号处理系统的基本组成四.数字信号处理的特点五.本课程的特点六.讲授内容与参考书一.数字信号处理的基本概念1.信号2.信号分类3.模拟信号4.数字信号5.二者关系6.数字信号处理一、数字信号处理的基本概念数字信号处理是当前信息处理技术中十分活跃的一个分支。传统的信号处理：连续时间信号与系统数字信号处理：基于离散时间信号与系统，对样本序列进行处理，即信号的波形用样本序列表示，并用数字的方式去处理这些序列。具体来说，凡是用数字的方式对信号

2、进行滤波、变换、解调、增强、压缩、估计、识别等处理都属于数字信号处理的范畴。数字信号处理作为一门新的学科而真正出现却是在1965年Cooley和Tukey提出快速傅里叶变换(FastFourierTransform,FFT)之后。FFT算法与莱维逊(Levinson)自回归谱估计算法形成了数字信号处理现代算法的两大支柱。数字信号处理的基础理论中引入了自动控制领域中的采样数据控制(SampledDataControl)的变换分析方法为了描述采样控制系统的输入输出特性，用拉普拉斯变换在s平面上分析连续时间信号与系

3、统的特性利用z变换可以得到离散时间系统在z平面上的特性，使得我们能通过模拟滤波器变换来设计数字滤波器。对输入样本序列进行时域或频域的处理可以实现有限冲击响应数字滤波器的设计，进而形成数字滤波器完整的设计体系。DSP(DigitalSignalProcessing)是近几十年发展起来的一门新兴学科。DSP是利用计算机或专用设备，以数值计算的方法对信号进行采集、变换、综合、估值、识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的的一门学科。1、信号信号是传输信息的函数，是信息的物理表现形式；而信息是信号的具体内容，

4、通俗地讲，信息就是有用的消息。信息是一个十分抽象而又复杂的概念，它包含在消息之中，是通信系统中传送的对象，是客观世界的第三要素；其特点是无形的，可共享的，无限的，可度量的。消息不等于信息，同一消息可含有不同的信息量。2、信号的分类依载体：电信号、磁信号、声信号、光信号、热信号、机械信号。依变量个数：一维、二维、多维（矢量）信号。依周期性：周期信号x(t)=x(t+kT);非周期信号。依是否为确定函数：确定信号；随机信号。依能量或功率是否有限：能量信号；功率信号。无论是用模拟方法还是用数字方法，都是将所研究的信

5、号先变成电信号，即所谓模拟信号。因此，可把信号分为模拟信号和数字信号两类。3.模拟信号用电压或电流去模拟其他物理量，如声音、温度、压力、图象等所得到的信号。4.数字信号在时间上和幅度上都是离散的信号。它可由模拟信号经离散和量化得到，亦可客观存在。本质上，它只是一系列的“数”。5.两者关系模拟经A/D变换得数字；数字经D/A变换得模拟。6.数字信号处理通俗地讲，处理就是加工，因数字信号常表示成序列，加工实际上就是相加、相乘和位移。二.数字信号处理的学科概貌（研究内容）1.信号的采集实现信号的数字化，包括取样、量

6、化。2.信号的分析信号描述与运算，各种变换，时、频域分析。3.系统分析线性系统与非~，时变系统与非~，线性时（移）不变系统，因果系统与非~，线性时（移）不变因果系统。4.快速算法FFT,WFT,快速卷积、相关算法。5.数字滤波技术(1)IIR数字滤波器的分析与设计；(2)FIR数字滤波器的分析与设计。6.信号的频谱分析与估值确定信号：谱分析；随机信号：相关计算、谱估计。7.特殊算法反卷积，信号重构。8.数字信号处理的实现(1)在通用微机上，用软件实现;(2)用单片机实现;(3)专用数字信号处理芯片DSP。三.

7、数字信号处理系统的基本组成1.框图前置预滤波器A/D变换器数字信号处理器D/A变换器模拟滤波器y(n)y(t)2.各单元的作用前置预滤波器：滤除高于某一频率的信号，防混迭。A/D变换器：完成抽样和量化，实现数字化。如下图所示：-30123435474nT2T-1数字信号处理器：y(n)01234nD/A变换器：模拟滤波器：0y(t)四.数字信号处理的特点精度高模拟系统：由元器件确定（10-3）；数字系统：由字长确定。2.灵活性高数字系统的性能主要由乘法器的系数决定。3.可靠性高只有“0”和“1”两个电平，受温

8、度噪声影响小。4.容易集成规范性高，电路参数要求不高。5.时分复用数字信号处理器同步多路开关多路开关输出输入......6.可获得高性能指标如频谱分析：模拟方法10Hz;数字方法10-3Hz.7.便于二维与多维处理用存储一帧或数帧图象信号，实现二、多维处理。8.速度不够高，工作频率也不够高几十MHz以下。五.本课程的特点1.数学工具多微积分，概率统计，随机过程，高等代数，数值分析，积分变换，复变函数