数字信号处理(DSP)及应用概论

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1、数字信号处理（DSP）及应用-------------------概论天津工业大学信息与通信学院吴涛数字信号处理概论1.1数字信号处理概论1.2信号、系统和信号处理1.3数字信号处理系统的基本组成1.4数字信号处理的学科概貌1.5数字信号处理的特点1.6数字信号处理的应用数字信号处理（DSP）及应用概论1.1数字信号处理概论数字信号处理（DSP，digitalsignalprocessing）是从20世纪6O年代以来，随着信息学科和计算机学科的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。它的重要性日益在各个领域的应用中表现出来。简言之，数字信号处理是把信号用数字或符号表示的序

2、列，通过计算机或通用（专用）信号处理设备，用数字的数值计算方法处理（例如滤波、变换、压缩、增强、估计、识别等），以达到提取有用信息便于应用的目的。1.2信号、系统和信号处理1）信号：信号是信息的物理表现形式，或说是传递信息的函数，而信息则是信号的具体内容。例如，交通红绿灯是信号，它传递的信息是：红——停止，绿——通行。根据载体的不同，信号可以是电的、磁的、声的、光的、机械的、热的等各种信号。数字信号处理（DSP）及应用----概论2）一维信号、二维信号、矢量信号：信号的变量可以是时间，也可以是频率、空间或其他的物理量。若信号是一个变量（例如时间）的函数，则称为一维信号；

3、如图1.“away”语音；2.“ooo”语音；3.虎鲸4.256hz声音；5.脑电图；6.风。数字信号处理（DSP）及应用----概论若信号是两个变量（例如空间坐标x，y）的函数，则称为二维信号；若信号是多个（例如M个，M＞2）变量的函数，则称为多维（M维）信号。数字信号处理（DSP）及应用----概论（2）周期信号和非周期信号：若信号满足x（t）=x（t＋kT），k为正整数；或x（n）=x（n＋kN），k，N皆为正整数，n＋kN为任意整数，则x（t）和x（n）都是周期信号，周期分别为T和N；否则就是非周期信号。数字信号处理（DSP）及应用----概论（3）确定信号和随

4、机信号：若信号在任意时刻的取值能精确确定，则称它为确定信号；若信号在任意时刻的取值不能精确确定，或说取值是随机的，则称为随机信号。数字信号处理（DSP）及应用----概论（5）连续时间信号、离散时间信号和数字信号：变量的取值方式有连续与离散两种。若变量（一般都看成时间）是连续的，则称为连续时间信号；若变量是离散数值，则称为离散时间信号。信号幅值的取值方式又分为连续与离散两种方式（幅值的离散称之为量化），因此，组合起来应该有以下四种情况：①连续时间信号：时间是连续的，幅值可以是连续的也可以是离散（量化）的。②模拟信号：时间是连续的，幅值是连续的，这是上一种信号的特例。③离

5、散时间信号（或称序列）：时间是离散的，幅值是连续的。④数字信号：时间是离散的，幅值是量化的。由于幅值是量化的，故数字信号可用一序列的数来表示，而每个数又可表示为二进制码的形式。数字信号处理（DSP）及应用----概论3．信号处理信号处理是研究用系统对含有信息的信号进行处理（变换），以获得人们所希望的信号，从而达到提取信息、便于利用的一门学科。信号处理的内容包括滤波、变换、检测、谱分析、估计、压缩、识别等一系列的加工处理。随着大规模集成电路以及数字计算机的飞速发展，加之从60年代未以来数字信号处理理论和技术的成熟和完善，用数字方法来处理信号，即数字信号处理，己逐渐取代模拟

6、信号处理。数字信号处理（DSP）及应用----概论三、数字信号处理的学科概貌自从1965年库利（Cooley）和图基（Tukey）在《计算数学》（《MathematicsofComputation》上发表了“用机器计算复序列傅里叶级数的一种算法”即“快速傅里叶变换算法”以来，数字信号处理这一学科蓬勃发展，逐渐形成了一整套较为完整的学科领域和理论体系。数字信号处理（DSP）及应用----概论数字信号处理学科包含有：（1）离散时间线性时不变系统分析。（2）离散时间信号时域及频域分析、离散傅里叶变换（DFT）理论。（3）信号的采集。包括A／D，D／A技术，抽样，多率抽样，量化

7、噪声理论等。（4）数字滤波技术。（2）谱分析与快速傅里叶变换（FFT），快速卷积与相关算法。（6）自适应信号处理。（7）估计理论，包括功率谱估计及相关函数估计等。（8）信号的压缩，包括语音信号与图信号的压缩。（9）信号的建模，包括AR，MA，ARMA，CAPON，PRONY等各种模型。（10）其他特殊算法（同态处理、抽取与内插、信号重建等）。（11）数字信号处理的实现。（12）数字信号处理的应用。数字信号处理（DSP）及应用----概论四、数字信号处理的特点数字信号处理系统具有以下一些明显的优点：（1）精度高：模拟网络的精度由元器件决定，