数字信号处理课程简介

课程编号15102308《数字信号处理》教学大纲Digital Signal Processing一、课程基本信息二、本课程的性质、目的和任务《数字信号处理》课程是信息工程本科专业必修课，它是在学生学完了高等数学、概率论、线性代数、复变函数、信号与系统等课程后，进一步为学习专业知识打基础的课程。

本课程将通过讲课、练习使学生建立“数字信号处理”的基本概念，掌握数字信号处理基本分析方法和分析工具，为从事通信、信息或信号处理等方面的研究工作打下基础。

三、教学基本要求1、通过对本课程的教学，使学生系统地掌握数字信号处理的基本原理和基本分析方法，能建立基本的数字信号处理模型。

2、要求学生学会运用数字信号处理的两个主要工具：快速傅立叶变换（FFT）与数字滤波器，为后续数字技术方面课程的学习打下理论基础。

3、学生应具有初步的算法分析和运用MA TLAB编程的能力。

四、本课程与其他课程的联系与分工本课程的基础课程为《高等数学》、《概率论》、《线性代数》、《复变函数》、《信号与系统》等课程，同时又为《图像处理与模式识别》等课程的学习打下基础。

五、教学方法与手段教师讲授和学生自学相结合，讲练结合，采用多媒体教学手段为主，重点难点辅以板书。

六、考核方式与成绩评定办法本课程采用平时作业、期末考试综合评定的方法。

其中平时作业成绩占40%，期末考试成绩占60%。

七、使用教材及参考书目【使用教材】吴镇扬编，《数字信号处理》，高等教育出版社，2004年9月第一版。

【参考书目】1、姚天任,江太辉编，《数字信号处理》（第二版），华中科技大学出版社，2000年版。

2、程佩青著，《数字信号处理教程》（第二版），清华大学出版社出版，2001年版。

3、丁玉美,高西全编著，《数字信号处理》，西安电子科技大学出版社，2001年版。

4、胡广书编，《数字信号处理——理论、算法与实现》，清华大学出版社，2004年版。

5、Alan V. Oppenheim, Ronald W. Schafer，《Digital Signal Processing》，Prentice-Hall Inc, 1975.八、课程结构和学时分配九、教学内容绪论（1学时）【教学目标】1. 了解：什么是数字信号处理，与传统的模拟技术相比存在哪些特点。

《数字信号处理》课程教学大纲（Digital Signal Processing）编写单位：计算机与通信工程学院计算机科学与系（教研室）编写时间：2021 年 7 月《数字信号处理》课程教学大纲一、基本信息课程名称：数字信号处理英文名称：Digital Signal Processing课程类别：专业教育课程课程性质：选修课课程编码：08100J0257学分：2总学时：32学时。

其中，讲授学时20学时，实验学时12，上机学时0适用专业：计算机科学与技术、计算机科学与技术专业卓越工程师先修课程与知识储备：人工智能基础、信号与系统、MATLAB建模与仿真技术二、课程简介：该课程系统介绍了数字信号z域分析技术z变换，数字信号连续w域分析技术DTFT，数字信号离散w域分析技术DFT，以及数字IIR滤波和FIR滤波器的设计方法及实现结构。

通过本课程学习，学生能够掌握数字信号处理的基本原理和技术，为学习后续专业课程和从事数字信号处理算法研究及其工程实现技术打好基础。

三、教学目标1、课程思政教学目标：通过数字信号处理技术在国家民众生产生活中的影响，培养学生的爱国意识和对新技术的研究探索精神。

2、课程教学总目标：使学生掌握数字信号处理的基本分析方法和分析工具，为从事通信、信息或信号处理等方面的研究工作打下基础。

3、课程目标与学生能力和素质培养的关系：课程思政目标将科学研究精神与爱国主义有机融合，有利于培养德才兼备的通信专业人才；课程教学目标使学生掌握数字信号处理的分析和研究方法，培养学生独立分析问题与解决问题的能力，提高科学素质。

四、课程内容及学时分配本课程内容、建议学时以及知识单元如表1所示。

表1 课程内容及学时分配五、教学方法及要求1、教学方法要求要求任课教师具有通信工程专业背景；严格按照教学大纲执行教学计划，教材选择贴合教学大纲，体现教学目标；采用线上+线下混合式教学，课堂教学结合图形动画视频等多媒体资源，调动学生多种学习感官；课后利用微信、QQ、网络教学平台等多种线上资源，扩大学生的学习空间和形式；并通过一定的上机操作提高学生的动手实践能力，进一步加深理论知识；在讲授过程中，淡化公式推导，注重物理意义，去繁求简，抓住主线，由点到线，由线到面。

数字信号处理课程大纲1. 课程大纲：数字信号处理一、引言数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）是一门研究数字信号与数字系统之间相互转换、传输、处理等基本理论和方法的学科。

本课程旨在介绍DSP的基本概念、原理及其在通信、图像处理、音频处理等领域中的应用。

二、课程目标1. 了解数字信号处理的基础知识，掌握相关的数学理论和算法；2. 熟悉数字信号的特性，掌握信号的采样、量化以及傅里叶变换等基本概念；3. 掌握数字滤波器的设计与实现方法；4. 理解数字信号处理在通信、图像处理、音频处理等领域中的应用；5. 能够使用相关工具进行数字信号处理的仿真和实验。

三、教学大纲1. 数字信号处理导论- 数字信号处理的定义和应用领域；- 数字信号与模拟信号的对比；- 信号的采样与量化；- 离散时间信号与连续时间信号的关系。

2. 时域分析基础- 离散时间信号与连续时间信号的表示；- 离散时间系统的线性时不变性；- 离散时间卷积；- 线性时不变系统的脉冲响应。

3. 频域分析基础- 离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT）； - 快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）；- 傅里叶变换与信号频谱分析；- 离散时间傅里叶反变换（Inverse DFT，IDFT）。

4. 数字滤波器设计与实现- 常见滤波器类型及其特点；- FIR滤波器设计方法：窗函数法、频率采样法；- IIR滤波器设计方法：脉冲响应不变法、双线性变换法； - 数字滤波器的实现与性能评估。

5. 数字信号处理应用- 数字通信系统中的信号处理；- 数字图像处理中的信号处理；- 数字音频处理中的信号处理；- 数字信号处理在其他领域中的应用案例。

四、教学方法1. 理论讲解：结合示例和图解，讲解数字信号处理的基本理论和概念，帮助学生建立牢固的理论基础。

2. 数学推导：对一些重要的数学定理和推导过程进行详细的解释和推导，增强学生对相关算法的理解。

数字信号处理Digital signal processing物联网工程复变函数、线性代数、信号与系统2484816《数字信号处理》是物联网工程专业基础必修课。

主要研究如何分析和处理离散时间信号的基本理论和方法，主要培养学生在面对复杂工程问题时的分析、综合与优化能力，是一门既有系统理论又有较强实践性的专业基础课。

课程的目的在于使学生能正确理解和掌握本课程所涉及的信号处理的基本概念、基本理论和基本分析方法，来解决物联网系统中的信号分析问题。

培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。

助力学生树立正确的价值观，培养思辨能力、工程思维和科学精神。

培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

它既是学习相关专业课程设计及毕业设计必不可少的基础，同时也是毕业后做技术工作的基础。

运用时间离散系统的基本原理、离散时间傅里叶变换、 Z 变换、离散傅里叶变换(DFT)、快速傅里叶变换(FFT)、时域采样定理和频域采样定理等工程基础知识，分析物联网领域的复杂工程问题。

培养探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。

助力学生树立正确的价值观，培养思辨能力、工程思维和科学精神。

说明利用DFT 对摹拟信号进行谱分析的过程和误差分析、区分各类网络的结构特点；借助文献研究运用窗函数法设计具有线性相位的FIR 数字滤波器，分析物联网领域复杂工程问题解决过程中的影响因素，从而获得有效结论的能力。

培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

第一章 时域离散信号与系统(1)时域离散信号表示； (2)时域离散系统；(3)时域离散系统的输入输出描述法； * (4)摹拟信号数字处理方法；：数字信号处理中的基本运算方法，时域离散系统的线性、时不变性及系统的因果性和稳定性。

时域采样定理。

培养探索未知、 追求真理、 勇攀科学高峰的责任感和使命感。

：时域离散系统的线性、时不变性及系统的因果性和稳定性、时域采样定理。

《数字信号处理》课程教案数字信号处理课程教案第一部分：课程概述数字信号处理是现代通信和信号处理领域中的重要学科，本课程旨在介绍数字信号处理的基本概念和理论，并探讨其在实际应用中的应用和技术。

第二部分：教学目标1. 理解数字信号处理的基本原理和基础知识；2. 掌握数字信号的采样、量化和编码技术；3. 了解常见的数字滤波器设计方法；4. 学习数字信号处理中的快速傅里叶变换（FFT）算法；5. 探讨数字信号处理在音频、图像和视频信号处理中的应用。

第三部分：教学内容1. 数字信号处理基础知识1.1 数字信号与模拟信号的比较1.2 采样和量化1.3 数字信号编码1.4 常见信号的时域和频域表示2. 离散时间信号和系统2.1 离散时间信号的表示和性质2.2 线性时不变系统2.3 离散时间系统的性质和分类3. 离散时间系统的频域分析3.1 离散时间信号的傅里叶变换3.2 离散频域系统的频率响应3.3 滤波器的设计和实现4. 数字滤波器设计4.1 IIR滤波器的设计方法4.2 FIR滤波器的设计方法4.3 改进的滤波器设计方法5. 快速傅里叶变换（FFT）算法5.1 傅里叶变换的基本概念及性质5.2 离散傅里叶变换（DFT）及其性质5.3 快速傅里叶变换算法及其应用6. 数字信号处理在多媒体中的应用6.1 音频信号处理技术6.2 图像信号处理技术6.3 视频信号处理技术第四部分：教学方法1. 理论讲授与案例分析相结合，通过实际应用案例来深化理解；2. 课堂互动，鼓励学生提问和参与讨论；3. 实验操作，通过实际操作提升学生的实践能力；4. 小组合作，鼓励学生进行小组项目研究和报告。

第五部分：教学评估1. 平时表现：出勤、课堂参与和作业完成情况；2. 期中考试：对课程前半部分内容的回顾和检验；3. 实验报告：根据实验内容，撰写实验报告并提交；4. 期末考试：综合检验对整个课程的掌握情况。

第六部分：教材与参考书目主教材：《数字信号处理导论》（第四版），作者：约翰·G·普罗阿基斯；参考书目：1. 《数字信号处理》（第四版），作者：阿兰·V·奥泽；2. 《数字信号处理：实用方法与应用》（第三版），作者：埃密里奥·马其尔夏兰德。

数字信号处理课程大纲1. 引言1.1 课程背景1.2 目标与重要性2. 基本概念与原理2.1 数字信号处理的定义2.2 数字信号与模拟信号的区别2.3 采样与量化2.4 傅里叶变换与离散傅里叶变换2.5 系统与滤波器2.6 ADC与DAC3. 信号处理算法与技术3.1 时域信号处理3.1.1 卷积与相关3.1.2 窗函数方法3.2 频域信号处理3.2.1 频域滤波器设计3.2.2 快速傅里叶变换（FFT） 3.2.3 频谱分析3.3 时频域信号处理3.3.1 短时傅里叶变换（STFT） 3.3.2 小波变换3.3.3 Wigner-Ville变换3.4 数字滤波器设计方法3.4.1 FIR滤波器设计3.4.2 IIR滤波器设计4. 数字信号处理应用领域4.1 语音信号处理4.1.1 语音信号的采集与处理4.1.2 语音合成与识别技术4.1.3 语音编码与压缩4.2 图像与视频信号处理4.2.1 图像与视频的数字化表示 4.2.2 图像与视频的增强与滤波4.2.3 图像与视频的压缩与编码 4.3 生物医学信号处理4.3.1 EEG信号处理4.3.2 ECG信号处理4.3.3 医学图像处理4.4 视频与音频编码标准4.4.1 MPEG视频编码标准4.4.2 MP3音频编码标准5. 实验与项目5.1 实验室实践5.1.1 信号采集与处理实验5.1.2 数字滤波器设计实验5.1.3 声音合成与识别实验5.2 课程项目5.2.1 图像处理项目5.2.2 视频编码与传输项目5.2.3 生物医学信号处理项目6. 考核与评价6.1 实验报告与成绩6.2 课程论文撰写与评审6.3 期末考试形式6.4 课堂表现与参与度6.5 综合评价与反馈7. 参考书目7.1 数字信号处理教材7.2 相关学术论文7.3 专业参考书籍8. 结语以上为《数字信号处理课程大纲》的内容，通过本课程的学习，学生将掌握数字信号处理的基本概念与原理，了解数字信号处理算法与技术，并能在不同的应用领域中运用所学知识解决实际问题。