数字信号处理
Digital Signal Processing
课程简介：任课教师
主讲/指导教师：刘志文/4-311、68911432 zwliu@
参与指导教师：何冰松/4-425/318、 68912606-320
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数字信号系统基本组成
前置滤波
A/D变换
数字处理器
检测、估计、滤波、变 换、增强、识别、 ...
数字信号处理系统组成
D/A变换 低通滤波
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DSP实现方法
从事单纯技术工作。
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注：摘自“查建中等著.中国工程教育三大战略.北理工版，2009”
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课程简介：背景-OBE教学模式
OBE(Outcome-based Education): 工程教育新模式
成果导向教育,也叫能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育。
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绪论
数字信号、系统与信号处理概念
第一、二章：离散时间信号与系
统分析基础
§2-1 §2-2 §2-3 §2-4
信号的取样和抽样定理 离散时间信号的表示及运算规则 离散时间线性非时变系统 有关序列和系统的一些概念
绪论
§1-1 数字信号 §1-2 数字系统 §1-3 数字信号处理
- 大/巨/微型计算机 - 单片机/嵌入式系统（ARM） - 通用DSP芯片 - 专用DSP芯片
- FPGA、ASIC
- 多核、……
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DSP优点
- 精度高_模拟元器件v.s.字长 - 可靠性高_binary, VLSI - 灵活性强_乘法器系数易于调整，可编程性 - 易于大规模集成_高度规范，体积、重量（低频） - 时分复用_利用时域波形冗余同时处理多路信号 - 抗干扰能力强_高分辨低频谱分析，线性相位FIR-DF - 其它（可实现多维处理，如滤波等）
快速付里叶变换(FFT)（第3-5组）
数字滤波器(DF)
- DF结构（第6-7组）
- IIR DF设计（第8-10组）
- FIR DF设计（第11-13组）
( 具体分工明细表)
课程学时
课堂教学＋课程设计项目研究：48＋8学时
第1~16周，周一上午/3-5节/信3006
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• 第16次课，专题大作业交流展示与课程设计项目介绍
• 8求个的实课验程学设时计，项拟目集。中安排，学生自主完成满足一8 /定30要 • 课程设计项目答辩(PPT报告、设计项目演示与答辩)。
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课程简介：考核方式
本课程取消传统的期末笔试为主的课程考核做法，实行 模块化的教师与学生评价相结合的课程成绩考核评定办法。
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DSP发展趋势
- 多：DSP种类、应用越来越多 - 快：运算速度越来越快 - 好：性价比越来越高 - 省：功耗越来越低 - ……
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第1-2章：离散时间信号与系统分析基础
习，包括课堂讲授、提出问题与讨论。同时鼓励给
出课后习题建议。
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课程简介：课程内容与课程学时
课程内容与分组
课程简介与绪论、1-2章 (2次课)
专题大作业交流展示与课程设计项目介绍(1次课)
离散付里叶变换(DFT)（第1-2组）
OBE要求学生通过具有挑战性的任务，例如提出项目建议、完成项目策划、 开展案例研究和进行口头报告等，来展示他们的能力。
这样的任务，能让学生展示思考、质疑、研究、决定和呈现的能力。因此，OBE 是将学生置于发展他们的设计能力到完成一个完整过程的环境之中。OBE更加关注高 阶能力，例如创造性思维的能力、分析和综合信息的能力、策划和组织能力等。
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§1-3 数字信号处理概述
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§1-3 数字信号处理概述
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库利 & 图基
James.W.Cooley John.W.Tukey "An algorithm for the machine calculation of complex Fourier series,“ Mathematics of Computation, 19 (1965), 297-301
通过学习和完成项目，培养学生的获取知识能力(自学)、运用知 识能力(实践/问题求解)、共享知识能力(团队合作)、发现新知识能 力(创新)，以及传播知识能力(交流沟通)，即通过“做中学”得到真 才实学。
工程教育目标：工程技术专家/卓越工程师
具有企业家精神、远见和管理能力，要有创新能力，要理解多元
文化和了解国际事务，能与世界各地的同事和客户合作，而不是只能
课程简介：教学安排
• 本课程理论教学为48学时，每次课3学时，共计16次 课。另有8个实验学时。具体安排如下：
• 前2次课，教师负责介绍课程及课程教学安排，讲授数 字信号处理1-2章部分内容。
• 从第3次课开始直到第15次课，由13个专题小组依次 负责13个专题的研究学习，包括课堂讲授与讨论。在 此期间，教师将针对每个小组和每个学生的研究学习 与讲解情况，适时补充讲授相关内容，并适时对研究 学习情况给出评议，与学生一起讨论。
具体考核评定办法： • 专题学习：30分（小组得分）
- 讲授 25分（其它小组评价占20分，教师评价占5分） - 团队合作 5分（教师评价）
• 专题学习课堂提问：5分（小组得分，教师评价） • 积极参与课堂讨论：10分（个人得分，教师评价） • 专题仿真实验项目：25分（个人得分，教师评价） • 课程设计项目(含答辩)：30分(个人得分，教师评价)
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课程简介：背景-CDIO教学模式
CDIO:一种工程教育新模式
将工业产品、生产流程或生产系统的生命全周期抽象为： “构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement) 、运行 (Operate) ”四个阶段。以全生命周期为载体，组织课程和建立课程 间的关联。
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§1-1 数字信号
信号：信息、消息 模拟信号：xa (t) 连续时间信号： 离散时间信号： 数字信号：
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连续时间信号v.s.模拟信号
continuous-time signal
analog signal
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这种能力可以通过以团队的形式完成某些比较复杂的任务来获得5 。/ 30
注：摘自“李志义等(大连理工大学).高等工程教育研究.2014年第2期”
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课程简介：专题小组与组员的任务
• 负责所承担专题的研究学习，包括课堂专题知识讲 解、提出问题与讨论。同时，鼓励提出专题研究型 仿真实验项目（大作业）建议。
（1965、1969、1975、1982）
生存、发展
数字信号处理的一般组成：
一维数字信号处理：DFT/FFT，DF，谱分析,…
多维数字信号处理：图像处理，M-D DF/谱分析,…
用VLSI实现的数字系统硬件与算法结构：DSP,ASIC,FPGA
数字信号处理系统与实现：
优点： 发展趋势：
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数字系统：
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摩斯（Morse)电报机（1837/1844）
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数字系统举例
采样
压缩
传输
接收
解压缩
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§1-3 数字信号处理概述
信号处理：观测 信息 决策 数字信号处理：
西安：西安交通大学出版社，2001. [3] J. G. Proakis,D.G. Manolakis.数字信号处理(第四版)[M]. 北京：
电子工业出版社, 2007. [4] 丁玉美等. 数字信号处理[M].西安:西安电子科技大学出版社，
2005. [5] 程乾生. 数字信号处理[M]. 北京：北京大学出版社，2003. 11 / 30 [6] 吴镇扬. 数字信号处理[M]. 北京：高等教育出版社，2004.
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答疑时间：周一晚上9:00-10:00/4-311/423(暂定)
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
课程简介：教材与参考书
教材：
程佩青.数字信号处理教程(第四版)简明版，清华大学出版社，2013
参考书：
[1] 王世一. 数字信号处理. 北京理工大学出版社，2006 [2] A. V. 奥本海姆, R. W. 谢弗, J. R. 巴克.离散时间信号处理[M].