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1、第24卷第2期基于Matlab的“数字信号处理”课程教学探索2007年6月基于Matlab的“数字信号处理”课程教学探索张刚贺利芳何方白罗小华(重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065)摘要:本文结台数字信号处理教学改革,根据目前“数字信号处理”课程教学的现状,提出并利用Matlab设计“数字信号处理”课堂教学示例,给出了软件实施方案。实践证明:利用该软件通过计算机仿真,不仅能够提高学生的学习效率与学习积极性、培养学生的创新能力,而且有助于学生掌握利用Matlab来分析问题的技巧与方法。关键词:数字信号处理;
2、Matlab;仿真;教学改革随着计算机和信息技术的飞跃式发展,“数字信号处理”来帮助学生理解课堂所学理论。技术日益成为一门成熟的学科,并在各种工程技术领域,特根据我校学生的实际情况,考虑到如果采用学生自己编别是新兴高技术产业内获得了越来越广泛的应用。在笔者程的方法,需要学生熟练掌握一种高级语言,并具有一定的担任校通信学院“数字信号处理”课程的教学中,经过探索与软件编程能力和技巧,而本课程的教学重点并不在于提高学实践,将讲授“数字信号处理”的理论知识和使用Matlab软生的软件编程能力,而是要求学生掌握数字信号处理的
3、基本件有机结合起来,一方面利用Matlab的强大的计算仿真功能概念、基本方法和基本技能,且大多数学生的高级语言编程和方便易用的图形绘制能力将抽象的数学和技术理论以易能力并不是很强。因此第一种形式显然不适合我校学生的于理解的可视化形式展示给学生;另一方面让学生真正体会实际,容易使学生在纯工程运算方面花费较多的时间,而忽该软件在科研计算中的重要作用,起到了良好的教学效果。视对一些重要的基本概念的理解和掌握。利用数字信号处[1-3]Matlab在欧美大学中早已成为重要的教学工具。理技术的开发装置通过DSP硬件来实现,要求
4、学校具有较为一、“数字信号处理”课程体系及特点介绍雄厚的经济基础,需要购置许多设备和DSP芯片等,这种形“数字信号处理”课程是电子信息工程、通信工程等学科式同样不适合我校。因此,笔者引入了大型工程设计仿真软专业本科生必选的技术基础课程。它介绍了“数字信号处件Matlab来满足现有教学的需要。理”的基本概念、基本分析方法和处理技术,主要讨论离散时三、基于Matlab的教学实践间信号和系统的基础理论、离散傅立叶变换DFT理论及其快鉴于“数字信号处理”课程的特点以及当前的教学现状,速算法FFT、IIR和FIR数字滤波器的
5、设计以及有限字长效笔者引入Matlab作为教学辅助工具,在讲解多媒体教学课件应。学生学习这门课,可掌握利用DFT理论对信号进行谱分的基础上,在课堂上穿插讲解用Matlab制作的示例和仿真,收到了很好的效果。下面特举几个经典例子加以说明。析,以及数字滤波器的设计原理和实现方法,为进一步学习11使用传递函数分析线性系统。由梳状滤波器和一个有关信息、通信等方面的课程打下良好的理论基础。一阶谐振子组成的低通滤波器,其传递函数为:这门课程的先修课程有高等数学、信号与系统、概率论-(nb+1)-1-2-nb1-ZY(Z)=1+
6、Z+Z+⋯+Z=与数理统计等,后续课程有DSP原理及开发应用及现代信号1-Z-1处理等。它是数字信号处理的入门理论课程,主要是介绍信现计算其频率响应。由信号傅里叶变换的知识可知:Y号处理的基础理论和基本算法,对相应的数学基础要求比较(z)可看作是一个矩形窗,它的傅里叶变换应该是混叠的高,如级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换等,与后续相关课程sinc函数,其解如图1所示。[4-7]联系紧密,如自适应滤波、功率谱估计等。二、当前教学现状我校早在2000年就开始了多媒体的教学,并收到一定的效果。目前开展该课程教学仿真的形式有
7、三种:一种是要求利用高级语言通过自己编程来实现,例如C、C++、BASIC等;另一种是利用数字信号处理的开发装置通过DSP的硬件来实现;第三种是利用现有软件生产商提供的Matlab、System[5,8]View等软件工具进行模拟仿真。由于“数字信号处理”课程的概念比较抽象,许多理论是基于较为繁琐的数学理论和数学推导,容易使学生感到乏味,纯粹把这门课当成是一图1频率响应解门数学课来学习,而没有真正与通信结合起来,达不到好的效果。因此,为了本课程的理论教学,需要有些示例和仿真附代码:·54·©1994-2008Chi
8、naAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第24卷第2期高等教育研究2007年6月b=ones(1,10);N=64;%取点数为64[h,f]=freqz(b,1);%计算数字滤波器的频率响应n=0∶63;plot(f/2/pi,abs(h)
