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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。
数字信号处理中信噪比影响因素分析孙书良;解剑;罗显志;刘亮【摘要】针对实际信号处理系统信噪比相比理论仿真存在较大恶化的问题,分析了AD器件对数字信号处理结果的影响,以及AD器件的信噪比和有效位数之间的关系;基干简单的信号处理模型,仿真分析了数字信号处理过程中,本地信号的量化位数对信号处理结果的信噪比、信噪谐波比和有效位数的影响.分析结果表明,量化位数增加会提高信噪比,数字信号处理过程中2 bit量化和12 bit量化信噪比相差30 dB 左右.针对AD器件选择和信号处理过程设计方面提出了获得较高信噪比的建议.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2019(049)001【总页数】4页(P38-41)【关键词】信噪比;信噪谐波比;有效位数;数字信号处理;模数转换器【作者】孙书良;解剑;罗显志;刘亮【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所, 河北石家庄 050081;卫星导航系统与装备技术国家重点实验室, 河北石家庄 050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所, 河北石家庄 050081;卫星导航系统与装备技术国家重点实验室, 河北石家庄 050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所, 河北石家庄 050081;卫星导航系统与装备技术国家重点实验室, 河北石家庄 050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所, 河北石家庄 050081;卫星导航系统与装备技术国家重点实验室, 河北石家庄 050081【正文语种】中文【中图分类】TP3110 引言数字信号处理在信号表达形式上可分为2个阶段：模拟信号数字化阶段和数字信号处理阶段。
模拟信号数字化需要采用模数转换器(Analog Digital Converter，ADC)实现，而数字信号处理主要基于数字信号处理芯片实现。
模拟信号在经过ADC数字化后，其信噪比会发生变化，这主要是因为AD器件本身存在量化误差等问题，导致ADC性能不够理想。
数字滤波器实现中的有限字长效应分析在数字信号处理中，数字滤波器是一种重要的工具，用于对信号进行去噪、提取频率成分等操作。
然而，在数字滤波器的实现过程中，由于计算机的有限字长表示导致了一系列的数值误差和效应，称之为有限字长效应。
有限字长效应是指在数字滤波器的离散运算过程中，由于数字信号的幅度和精度受到数字表示的限制，会导致输出信号与理想信号之间存在误差。
这种误差主要体现在量化误差和舍入误差两个方面。
首先，量化误差是由于数字信号的离散表示，而导致信号的幅度无法被无限细分。
在数字滤波器的计算过程中，信号的幅度会被量化到一个有限的位数，从而引入了量化误差。
量化误差会使得滤波器的频率响应发生变形，尤其在高频区域表现更为明显。
其次，舍入误差是由于数字信号的精度有限，使得计算结果无法完全精确表示。
在数字滤波器的计算过程中，各个组成部分的计算结果需要进行舍入操作，将小数部分近似为整数，从而引入了舍入误差。
舍入误差会使得滤波器的频率响应与理想滤波器之间存在差别，进而影响滤波器的性能。
为了减小有限字长效应带来的误差，常用的方法有以下几种：1. 增加数字信号的表示精度：将数字信号的表示精度增加到更高的位数，可以减小量化误差和舍入误差的影响。
这种方法可以通过使用更多的二进制位数来表示数字信号，从而提高数字滤波器的计算精度。
2. 使用浮点数运算：浮点数运算可以提供更高的计算精度，相比于定点数运算更能减小有限字长效应带来的误差。
然而，由于浮点数运算的计算量较大，相应的计算机硬件要求也较高。
3. 优化滤波器结构和算法：通过优化滤波器的结构和算法，可以在减小有限字长效应的同时，降低计算复杂度。
例如，使用一阶滤波器级联或并联的结构，可以有效降低量化误差；采用更高阶的滤波器可以提高滤波器的抑制比，减小对有限字长效应的敏感度。
综上所述，有限字长效应是数字滤波器实现中不可避免的问题，会导致输出结果与理想结果之间存在一定的误差。
为了降低这种误差，可以通过增加数字信号的表示精度、使用浮点数运算以及优化滤波器结构和算法等方法来改善效果。
定点FFT量化误差模型及性能分析作者：赵敏张权来源：《现代电子技术》2011年第21期摘要：介绍了快速傅里叶变换(FFT)的基本原理，针对硬件实现中的定点运算，分析推导出了不同FFT长度和不同量化位数带来的误差模型，并进行了实验验证。
结果表明，相同量化位数条件下，FFT长度越长误差越大;相同FFT长度条件下，量化位数越多，误差越小。
实验结果为FFT设计提供了参考。
关键词：FFT; 定点运算; 误差模型; FFT长度; 量化位数中图分类号：TN911.72-34文献标识码：A 文章编号：1004-373X(2011)21-0083-03Quantification Error Model of Fixed-point FFT and Its Performance AnalysisZHAO Min, ZHANG Quan(National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)Abstract： The basic theory of fast Fourier transform (FFT) is introduced. An error model with different FFT length and different quantification bit width is analyzed according to the fixed-point calculation of hardware realization. The experimental results indicate that the longer FFT length is, the bigger error will be in the condition of the same quantification bit width, and the wider quantification bit width is, the smaller error will be in the condition of the same FFT length. The results provide a reference for FFT design.Keywords： FFT; fixed-point calculation; error model; FFT length; quantification bit width数字信号处理是信号与信息处理的一个分支学科，在现今的信息时代一直起着中流砥柱的作用，它的核心算法是离散傅里叶变换(DFT)。
