数字信号处理复习要点

陕西省考研电子信息科学与技术复习资料数字信号处理基础知识总结数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是现代通信、音视频处理等领域中的重要技术之一。

随着科技的发展，数字信号处理已经在我们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。

本文将对陕西省考研电子信息科学与技术复习中数字信号处理的基础知识进行总结。

一、数字信号处理概述数字信号处理是指将连续的模拟信号转化为离散的数字信号，并在数字领域中进行处理与分析的技术。

其基本原理是利用数学工具对信号进行离散采样、量化和编码，通过数字计算手段实现信号的处理和分析。

二、数字信号的表示1. 离散时间信号：在时间域和幅度域都是离散的信号，常表示为x(n)，其中n为采样时刻。

2. 连续时间信号的离散化：通过采样和量化将连续时间信号转化为离散时间信号。

三、离散时间信号的操作1. 离散时间信号的加法和乘法：两个离散时间信号的加法是指两个信号对应的数值相加，乘法是指对应点的数值相乘。

2. 离散时间信号的时移和尺度变换：时移是指信号向左或向右平移，尺度变换是指改变信号的幅度。

四、线性时不变系统线性时不变系统（Linear Time-Invariant System，简称LTI系统）是数字信号处理中常见的一种系统。

通常用差分方程、频率响应等方式表示。

五、快速傅里叶变换快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，简称FFT）是一种高效的计算离散傅里叶变换的算法。

在数字信号处理中，常用于信号的频域分析、滤波等操作。

六、数字滤波器数字滤波器是对离散时间信号进行滤波处理的系统。

根据频率响应的不同，可以将数字滤波器分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。

七、信号重构与恢复当数字信号在传输或处理过程中丢失信息时，可以通过信号重构与恢复技术对信号进行还原。

常见的信号重构与恢复方法有插值、补零等。

八、数字信号处理的应用数字信号处理广泛应用于通信、音视频处理、图像处理、生物医学工程等领域。

数字信号处理知识点汇总数字信号处理是一门涉及多个领域的重要学科，在通信、音频处理、图像处理、控制系统等众多领域都有着广泛的应用。

接下来，让我们一同深入了解数字信号处理的主要知识点。

一、数字信号的基本概念数字信号是在时间和幅度上都离散的信号。

与模拟信号相比，数字信号具有更强的抗干扰能力和便于处理、存储等优点。

在数字信号中，我们需要了解采样定理。

采样定理指出，为了能够从采样后的信号中完全恢复原始的连续信号，采样频率必须至少是原始信号最高频率的两倍。

这是保证数字信号处理准确性的关键原则。

二、离散时间信号与系统离散时间信号可以通过序列来表示，常见的有单位脉冲序列、单位阶跃序列等。

离散时间系统则是对输入的离散时间信号进行运算和处理，产生输出信号。

系统的特性可以通过线性、时不变性、因果性和稳定性等方面来描述。

线性系统满足叠加原理，即多个输入的线性组合产生的输出等于各个输入单独作用产生的输出的线性组合。

时不变系统的特性不随时间变化，输入的时移会导致输出的相同时移。

因果系统的输出只取决于当前和过去的输入，而稳定系统对于有界的输入会产生有界的输出。

三、Z 变换Z 变换是分析离散时间系统的重要工具。

它将离散时间信号从时域转换到复频域。

通过 Z 变换，可以方便地求解系统的差分方程，分析系统的频率特性和稳定性。

Z 变换的收敛域决定了其特性和应用范围。

逆 Z 变换则可以将复频域的函数转换回时域信号。

四、离散傅里叶变换（DFT）DFT 是数字信号处理中的核心算法之一。

它将有限长的离散时间信号转换到频域。

DFT 的快速算法——快速傅里叶变换（FFT）大大提高了计算效率，使得在实际应用中能够快速处理大量的数据。

通过 DFT，可以对信号进行频谱分析，了解信号的频率成分和能量分布。

五、数字滤波器数字滤波器用于对数字信号进行滤波处理，分为有限冲激响应（FIR）滤波器和无限冲激响应（IIR）滤波器。

FIR 滤波器具有线性相位特性，稳定性好，但设计相对复杂。

陕西省考研电子信息工程复习资料数字信号处理基础知识解析数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）是一门研究如何对数字信号进行处理和分析的学科。

在电子信息工程的考研中，数字信号处理是一个重要的考试科目。

下面我们将对数字信号处理的基础知识进行解析，以帮助考生更好地准备考试。

一、数字信号处理的定义与分类数字信号处理是指对数字信号进行采样、量化、编码和处理的一系列技术和方法的总称。

根据处理的对象和处理的方式，数字信号处理可以分为以下几类：1. 离散时间信号处理（Discrete-Time Signal Processing，DTSP）：主要处理离散时间信号，如数字滤波器、快速傅里叶变换等。

2. 实时数字信号处理（Real-Time DSP）：对输入的信号进行实时处理，并及时输出结果，如数字滤波、降噪等。

3. 非实时数字信号处理（Non-Real-Time DSP）：可以对已采集到的信号进行离线处理，如语音压缩、图像处理等。

二、数字信号处理的基本原理数字信号处理的基本原理包括以下几个方面：1. 采样和量化：将连续时间信号转换为离散时间信号，采样是指按照一定的时间间隔对信号进行采样，量化是指将采样到的信号值映射到一组离散的量化级别。

2. 数字滤波：使用数字滤波器对信号进行滤波处理，可以实现去噪、波形变换等功能。

常用的数字滤波器包括有限冲激响应滤波器（FIR）和无限冲激响应滤波器（IIR）。

3. 快速傅里叶变换：傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的方法，可以分析信号的频谱特性。

快速傅里叶变换（FFT）是对离散信号进行傅里叶变换的快速算法。

三、数字信号处理的应用领域数字信号处理在各个领域都有广泛的应用，其中包括：1. 通信系统：数字信号处理在通信系统中起到重要的作用，可以进行信号调制解调、多址技术、信道编码等处理。

2. 音频处理：数字信号处理可以应用于音频信号的降噪、音频编码解码等方面，提高音频质量。

数字信号处理知识点总结《数字信号处理》辅导一、离散时间信号和系统的时域分析 （一） 离散时间信号（1）基本概念信号：信号传递信息的函数也是独立变量的函数，这个变量可以是时间、空间位置等。

连续信号：在某个时间区间，除有限间断点外所有瞬时均有确定值。

模拟信号：是连续信号的特例。

时间和幅度均连续。

离散信号：时间上不连续，幅度连续。

常见离散信号——序列。

数字信号：幅度量化，时间和幅度均不连续。

（2）基本序列（课本第7——10页）1）单位脉冲序列 1,0()0,0n n n δ=⎧=⎨≠⎩2）单位阶跃序列 1,0()0,0n u n n ≥⎧=⎨≤⎩3）矩形序列 1,01()0,0,N n N R n n n N ≤≤-⎧=⎨<≥⎩ 4）实指数序列 ()n a u n5）正弦序列 0()sin()x n A n ωθ=+ 6）复指数序列 ()j n n x n e e ωσ= （3）周期序列1）定义：对于序列()x n ，若存在正整数N 使()(),x n x n N n =+-∞<<∞ 则称()x n 为周期序列，记为()x n ，N 为其周期。

注意正弦周期序列周期性的判定（课本第10页）2）周期序列的表示方法： a.主值区间表示法 b.模N 表示法 3）周期延拓设()x n 为N 点非周期序列，以周期序列L 对作()x n 无限次移位相加，即可得到周期序列()x n ，即()()i x n x n iL ∞=-∞=-∑当L N ≥时，()()()N x n x n R n =当L N <时，()()()N x n x n R n ≠（4）序列的分解序列共轭对称分解定理：对于任意给定的整数M ，任何序列()x n 都可以分解成关于/2c M =共轭对称的序列()e x n 和共轭反对称的序列()o x n 之和，即()()(),e o x n x n x n n =+-∞<<∞并且1()[()()]2e x n x n x M n *=+-1()[()()]2o x n x n x M n *=--（4）序列的运算 1）基本运算2）线性卷积：将序列()x n 以y 轴为中心做翻转，然后做m 点移位，最后与()x n 对应点相乘求和——翻转、移位、相乘、求和定义式：1212()()()()()m y n x m x n m x n x n ∞=-∞=-=*∑线性卷积的计算：A 、图解B 、解析法C 、不进位乘法（必须掌握）3）单位复指数序列求和（必须掌握）/2/2/2/2/2/21/2/2/2/2/2/2(1)/21()()/(2)1()()/(2)sin(/2)sin(/2)j N j N j N j N j N j N j N N j nj j j j j j j n j N e e e e e e e j ee e e e e e e j N e ωωωωωωωωωωωωωωωωωω------------=-----===---=∑如果2/k N ωπ=，那么根据洛比达法则有sin(/2)(0)(0)(()())sin(/2)N N k N N k N ωδδω===或可以结合作业题3.22进行练习（5）序列的功率和能量能量：2|()|n E x n ∞=-∞=∑功率：21lim |()|21NN n NP x n N →∞=-=+∑（6）相关函数——与随机信号的定义运算相同（二） 离散时间系统1．系统性质 （1）线性性质定义：设系统的输入分别为1()x n 和2()x n ，输出分别为1()y n 和2()y n ，即1122()[()],()[()]y n T x n y n T x n ==统的输对于任意给定的常数a、b ，下式成立1212()[()()]()()y n T ax n bx n a y n by n =+=+则该系统服从线性叠加原理，为线性系统，否则为非线性系统。

一、典型序列1. 单位取样序列δ(n)，任何序列可表示成∑∞-∞=-=k k n k x n x )()()(δ，常常反用该公式2. 阶跃序列u(n)3. 矩形序列R N （n ）=u(n)-u(n-N)4. 指数序列a n5. 正弦序列sin(ωn) 二、周期序列周期序列必须满足x(n+N)=x(n),对任意n ，周期为N 对正弦序列sin(ωn)，2π/ω为有理数时，是周期序列 三、对称序列1． 偶对称序列 )()(n x n x -=;奇对称序列)()(n x n x --= (实序列) 2． 共轭对称序列 )(*)(n x n x e e -=; 共轭反对称序列)(*)(n x n x o o --=任意序列可以分解成共轭对称序列分量和共轭反对称分量之和。

即：)()()(n x n x n x o e +=， 可分别从原序列中得出2)](*)([)(n x n x n x e -+=，2)](*)([)(n x n x n x o --=3． 有限长共轭对称序列 )(*)(n N x n x ep ep -=；有限长共轭反对称序列)(*)(n N x n x op op --= 长度为N 的任意序列也可以分解成其共轭对称分量和共轭反对称分量之和，即)()()(n x n x n x op ep += 可分别从原序列中得出2)(*)()(n N x n x n x ep -+=,2)(*)()(n N x n x n x op --=； )(n x 、)(n x ep 、)(n x op 三序列长度相同四、序列的线性卷积和循环卷积 线性卷积：)()()(n h n x n y *==∑∞∞=--k )()(k n h k x = ∑∞-∞=-k k n x k h )()(如果x(n)的非0区间是N 0≤n ≤N 1 ，长度Lx=N 1-N 0+1 h(n)的非0区间是N 2≤n ≤N 3 ,长度Lh=N 3-N 2+1则y(n)的非0区间是N 0+N 2≤n ≤N 1+N 3 ,长度Ly=Lx+Lh-1 x (n)*h(n)= h(n)*x(n)(x(n)*h1(n))*h2(n)= x(n)*(h1(n)*h2(n))x(n)*(h1(n)+h2(n))= x(n)* h1(n)+x(n)*h2(n) 循环卷积:y(n)=x(n)○h(n)==)(m))-x(m)h((n 1N n R N N m ∑-= 长度为N, 三序列长度相同线性卷积求法: 1. 图解法2. Z 变换法 FT 法3. 循环卷积法：均补0到Ly=Lx+Lh-1点(循环卷积和线性卷积相等的条件)DFT 法：x （n ），h （n ）分别作Ly=Lx+Lh-1点DFT ，频域相乘，再IDFT 。

数字信号处理总复习要点考试题型第一题填空题（28/30分）第二题判断题（选择题）（10/15分）第三题简答题、证明题（10分）第四题计算题（40-50分）总复习要点绪论1、数字信号处理的基本概念2、数字信号处理实现的方法：硬件实现、软件实现、软硬件结合实现3、数字信号处理系统的方框图，前后两个低通的作用4、数字信号处理的优缺点第一章离散时间信号与系统1、正弦序列的周期性2、折叠频率3、抗混叠滤波器4、原连续信号的谱，对应的采样信号的谱第二章离散时间傅立叶变换（DTFT ）1、 z 变换的定义，2、 DTFT 、IDTFT 的定义（作业）3、序列的频谱(幅度谱、相位谱)4、序列谱的特点：时域离散、频谱连续，以2π为周期。

5、 DTFT 的性质，见P78表2－3时移性质、频移性质、指数加权、线性加权、卷积定理对称性1、对称性2 （共轭对称、共轭反对称）()[()]()j j nn X e DTFT x n x n eωω∞==∑1()[()]()2j j j nx n IDTFT X e X e e d πωωωπωπ-==6、序列的傅立叶变换和模拟信号傅立叶变换之间的关系（指Xa(j Ω)、Xa(j Ω)、和X(e j ω)三者之间的关系）模拟频率fs 对应数字频率2π，折叠频率fs/2对应数字频率π。

7、周期序列的离散傅立叶级数（DFS ）8、周期序列的傅立叶变换9、离散时间系统的差分方程、H(z)，H(e jw)，h(n)。

第三章离散傅立叶变换（DFT ）1、周期序列离散傅立叶级数(DFS)的性质2、离散傅立叶变换的定义（N ≥M ）1?()()a a s k Xj X j jk T∞=-∞Ω=Ω-Ω∑()()|j TX eXaωΩ==Ω12()()j a k X eX jjk TTTωωπ∞=-∞=-∑211()[()]()N jknNk x n ID FS X k X k e Nπ-===∑21[()]()N j knNn D FS x n xn e π--===∑ ()X k 22()()k X k k Nππδω∞=-∞=-∑[()]DTFT xn 11()[()]()N knNk x n ID FT X k X k W N--===∑1()[()]()N knNn X k DFT x n x n W -===∑3、DFT 的特点：时域离散、频域离散。