• 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。
讲授内容
1.绪论--DSP的发展和应用 2.离散时间信号分析DFT 3.快速付里叶变换FFT 4.数字滤波器(DF)的结构和实现方法 5.IIR DF的设计(无限长单位脉冲响应数字滤波器 的设计) 6.FIR DF 的设计(有限长单位脉冲滤波器的设计) 7.自适应数字滤波器 8.数字信号处理中有限字长效应[A/D 、 DF(主要 介绍)、 FFT 、D/A]
数字信号 处理器 DSP
D/A 变换器 DAC
模拟 模拟 滤波器 Ya(t) PoF
(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。
第一章 绪论
• 为何要上数字信号处理? 在过去的数十年中，数字信号处理 (DSP)的领域，无论在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。
第一节 什么是数字信号 处理
一、数字信号处理(DSP) (Digital Signal Processing)
x(t) 采样 x(tn) 模数 x(n)
t
保持
tn 转换
n
(3)确定性信号和随机信号
• 确定性信号：它的每一个值可以用有限个参量来唯 一地加以描述。 例：直流信号：仅用一个参量可以描述。 阶跃信号：可用幅度和时间两个参量描述。 正弦波信号：可用幅度、频率和相位三个参量 来描述。 随机信号：不能用有限的参量加以描述。也无 法对它的未来值确定地参预测。它 只能通过统计学的方法来描述(概率 密度函数来描述)。 例：许多自然现象所发生的信号、语音信号、图象 信号、噪声都是随机信号。它们具有幅度(能量)随 机性、或具有发生时间上的随机性或二都兼有之。
2.数字信号处理领域的理论基础
• 数字信号处理的基本工具：微积分，概 率统计，随机过程，高等代数，数值分 析，近代代数，复杂函数。 • 数字信号处理的理论基础：离散线性变 换(LSI)系统理论，离散付里叶变换(DFT)。
3.“数字信号处理”又成为一些 学科的理论基础
• 在学科发展上，数字信号处理又和最优 控制，通信理论，故障诊断等紧紧相连， 成为人工智能，模式识别，神经网络， 数字通信等新兴学科的理论基础。
4.信号处理
• • • • • 滤波 变换 压缩 估计 识别
二、数字信号处理的学科概貌
1.数字信号处理开端
• 在国际上一般把1965年由Cooley-Turkey 提出快速付里叶变换(FFT)的问世，作为 数字信号处理这一学科的开端。 • 而它的历史可以追溯到17世纪--18世纪， 也即牛顿和高斯的时代。
4.数字信号处理基本学科分支
• 数字信号滤波 分为经典滤波和现代滤波。经典滤波为本 科阶段学。主要为FIR 和IIR滤波器 • 数字信号频谱分析 FFT进行谱分析 统计频谱分析
三、数字信号处理系统的基本组成
• 以下所讨论的是模拟信号的数字信号处理系统.
模拟 前置预
Xa(t)
滤波器 PrF
A/D 变换器 ADC
1.信号(复习)
• 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)
3.信号分类
• 连续信号和离散信号 • 模拟信号和数字信号 • 确定性信号和随机信号
(1)连续信号和离散信号
• 连续信号：指随时间信号而连续变化的 信号。 • 离散信号：只有在离散的时间点有确定 的值。它通常都数字信号
• 模拟信号：指幅度连续的信号，通常指 时间和幅度上都是连续的信号。 • 数字信号：时间和幅度上都是离散的信 号。
教科书
数字信号处理教程 程佩青 清华大学出版社
参考书
1.数字信号处理 张元、汪元宝、方穗明编 北京工业大学出版社 2.数字信号处理 王世一 北京理工大学出版社 3.数字信号处理---理论、算法与实现 胡广书 清华大学出版社
参考书
4.离散时间信号处理 [美]A.V奥本海姆 R.W.谢弗编 科学出版社 2.Signal Processing 信号处理导论 Sophocles J.Orfanids(奥法尼索斯S.J) 清华大学出版社 3.基于Matlab的系统分析与设计--信号处理 楼顺天 李博菡 编著 西安电子科大出版社
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) 30-300kHz:Low frequency LF(潜水艇通信) 300~3000kHz:Medium frequency(调幅广播) 3-30MHz:High frequency(HF)(无线电爱好者，国际广播，军 事通信 无绳电话，电报，传真) 30-300MHz:Very High frequency(VHF)(调频FM，VHF电视) 0.3~3GHz:Ultra high frequency(UHF)(UHF电视，蜂窝电话， 雷达，微波，个人通信) 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) 频率20Hz~20KHz称为声波，Low frequency (处于LF) 频率>20KHz称为超声波 ，具有方向性，可以成束(处于LF)