《信号综合处理实践》讲义

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1、DSP实践环节讲义大连理工大学电子工程系2004年5月编者的话数字信号处理问世以来，已经为众多科学工作者所关注，并将其应用于自己的研究领域。数字信号处理的广泛应用和其取得的巨大成功也成为其被深入研究的直接动力。毫不夸张地说，数字信号处理技术和模拟电子线路、FPGA技术等一样，是当代电子信息工程专业大学生必须掌握的。基于此，从2004年开始，我校本科教学计划中规划了数字信号处理实践环节。本实践环节是独立的电子信息工程专业培养过程教学环节之一，面向即将毕业的大学四年级学生。主要为设计性实验，通过本环节，能加深学生对数字信号处理基本原理、DSP芯片的基本结构、DSP编程技巧等知识的理

2、解和巩固，把抽象的理论知识转化为与实际相结合的知识和能力，通过本环节的锻炼，使学生能够掌握典型的DSP芯片的编程和数字信号处理算法的实现过程，进一步提高学生理论联系实际，分析问题、解决问题的能力，提高综合素质。DSP实践环节的基本内容主要包括以下几方面：1、数字信号处理基本理论2、DSP芯片的原理及基本结构3、典型数字信号处理算法的DSP实现(1)快速Fourier变换(FFT)的DSP实现(2)FIR滤波器的DSP实现(3)IIR滤波器的DSP实现(4)DTMF信号的产生与检测(5)DSP程序优化本实践环节实验报告为半统一格式。教学以课堂讲授和实验相结合方式进行。实验采取预习

3、、实验方案设计、实际调试等方式，得出相关结论。考核方式分为三部分：1、教师以提问方式对学生预习和实验情况进行现场考核（20％）2、学生在实验过程的实验操作能力（30％）3、实验报告（50％）数字信号处理涉及众多学科，同时又应用于众多学科。其完善的理论体系，世界规模的产业都预示着及其美好的应用前景。希望同学们能珍惜这次学习机会，进一步完善自己的知识结构。囿于编者水平，本讲义定有一些瑕疵，望发现的同学不吝指正。编者2004年5月于大工1第一章数字信号处理的相关背景知识数字信号处理DSP(DigitalSignalProcessing)是一门新兴的高科技技术，它广泛地用于雷达、语音、

4、通信、图像处理、生物医学仪器、机器人等方面。1、信号表现形式：通信信号，雷达信号，地震信号，语音信号，图像信号等。2、信号数学表示：独立时间变量的函数。例：x(t)=sin(t);3、信号分类：(1)模拟信号：时间变量和幅度均连续(2)连续信号：时间变量连续，幅度可连续，也可离散(3)离散信号：时间变量离散，幅度可连续也可离散(4)数字信号：时间变量和幅度均离散4、系统：处理信号的设施。相应于系统的输入、输出，可分为：(1)模拟系统；(2)数字系统；(3)混合系统5、数字信号处理：利用计算机或专用处理设备对数字信号进行分析、变换、检测、估计与识别等处理加工的学科。例如：滤波、变

5、换、调制、解调、均衡、增强、压缩、估计、检测、谱分析。数字信号处理系统组成示意图如下。6、数字信号处理的方式与特点：(1)软件方式：按数字模型及功能要求编程上机。特点：灵活方便可靠、但速度慢、实时性差。(2)硬件方式：全部信号处理系统为硬件设备。特点：设备利用率高、速度快、灵活性受限制。(3)软硬件结合方式：特点：硬件与通用机之间的数据码的传递和操作比较复杂。7、数字信号处理与模拟信号处理方法比较：优点：(1)精度高；(2)灵活性好；(3)可靠性好；(4)便于大规模集成；(5)可以实现时分复用；(6)可进行二维和多维信号处理；(7)可以逼近非因果系统2缺点：(1)速度不高；(2

6、)系统复杂；(3)价格昂贵8、应用领域：数字信号处理技术是随着计算机和大规模集成电路的发展而形成的一门新兴学科。主要应用领域如下：生物医学工程、声学、声纳、雷达、地震学、语音通信、电话、核科学、图像处理等等。9、数字信号处理的基本理论讲授内容分为五部分：(1)数字信号处理基本概念(2)Fourier变换、z变换(3)离散Fourier变换(4)快速Fourier变换(5)经典数字滤波器理论10、数字信号处理的基本理论讲授达到目标：数字信号处理理论提供数字信号处理的基础知识，其目标是使学生在实验中使用数字信号处理的理论时，不至于无从下手。同时使学生可以检索、阅读数字信号处理的技术

7、文献。11、参考书目：程佩青、宗孔德、胡广书、邹理和、Oppenheim等著的数字信号处理书3第二章数字信号处理基本概念2.1离散时间信号与系统1、离散时间信号及系统的相关理论是数字系统分析和设计的基础。离散时间信号就是时间上量化，幅度上没有误差的信号。因此，离散时间信号是时间上不连续的一个序列。通常所说的数字信号处理多指离散时间信号处理，而不是真正的数字信号处理。2、序列表示方法：(1)表达式方式：序列中的第n个数字记作x(n)。全部信号序列为x={x(n)}，-∞