《数字信号处理》是电子信息类专业本科生的一门核心必修课程。学习本课程不仅能为深入理解和掌握机器学习、图像处理、通信原理、气象信息传输、气象雷达信号处理等相关专业知识打下坚实基础,也为今后从事信息处理、人工智能、通信技术等领域的学习与研究铺平道路。
本课程由一支具有海外留学背景、多年教学与科研经验的教师团队精心打造。教学内容融合国内外经典教材与名师课程的精华,体系结构完整、逻辑清晰,力求贴合学生的认知规律。课程分为绪论、基础理论篇、理论应用篇和实战篇,帮助学生逐步从数学与物理概念出发,掌握工程化的思维方式,培养理论联系实际的能力,并提升分析和解决复杂工程问题的素养。
在课程特色方面,我们注重学习兴趣与能力的结合:一方面,定期推出与教学内容相关的“趣味杂谈”,以故事化的方式激发学生学习兴趣,拓展对DSP应用领域的认识,并开展科研启蒙教育;另一方面,课程配备了仿真实验、工程案例和开放课题,让学生直观感受数字信号处理的流程与工程化实现。同时,为增强国际化学习体验,课程提供 中英文双语对照的PPT、作业与习题,不仅帮助学生牢固掌握知识点,也提高其查阅和理解外文资料的能力。
通过本课程的学习,学生将掌握数字信号处理的核心原理和应用方法,具备面向未来信息技术发展的基础能力,为学术研究与工程实践奠定坚实基础。
第1单元 绪论
1.1 信号(Signal)
1.2 信号处理(Signal Processing)
1.3 课程介绍(Course Introduction)
第1单元 绪论——单元测试
第1单元 绪论——作业
基础理论篇——第2单元 离散时间信号的产生
2.1 如何产生离散时间信号?—抽样(Sampling)
2.2 如何消除产生过程中的负面影响?—抽样定理(Sampling Theorem)
2.3 重构连续时间信号(Reconstruct Continuous Time Signal)
第2单元 离散时间信号的产生——单元测试
第2单元 离散时间信号的产生——作业
基础理论篇——第3单元 离散时间信号的时域分析
3.1 如何用数学方法在时域描述离散时间信号?(Representation of Discrete Time Signal in Time Domain)
3.2 序列的周期性(Periodicity of Sequence)
3.3 如何操作序列?——序列的运算1(Operations on Sequences)
3.4 如何操作序列?—序列的运算2:卷积(Convolution)
3.5 常用序列(Elementary Sequences)
离散时间信号的时域分析——单元作业
离散时间信号的时域分析——单元测验
基础理论篇——第4单元 离散时间系统的时域分析
4.1 离散时间线性系统(Discrete Time Linear System)
4.2 离散时间线性时不变系统(Discrete Time Linear Time-Invariant System)
4.3 单位冲激响应(Unit Impulse Response)
4.4 因果系统和稳定系统(Causal System and Stable System)
4.5 常系数线性差分方程(Linear Constant Coefficient Difference Equations)
4.6 系统输出的求解方法(Output of Linear Time Invariant System)
第4单元 离散时间系统的时域分析——单元作业
第4单元 离散时间系统的时域分析——单元测试
基础理论篇——第5单元 离散时间信号的频域分析
5.1 周期离散时间信号的频域分析—离散傅立叶级数(Discrete Fourier Series, DFS)
5.2 周期离散时间信号的频域分析——离散傅立叶级数(DFS)的性质(Properties of DFS)
5.3 非周期离散时间信号的频域分析—离散时间傅里叶变换(Discrete Time Fourier Transform , DTFT)
5.4 非周期离散时间信号的频域分析—离散时间傅里叶变换(DTFT)的性质(Properties of DTFT)
5.5 数字信号处理设备可运行的频域变换方法—离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform, DFT)
5.6 数字信号处理设备可运行的频域变换方法—离散傅里叶变换(DFT)的性质1(Properties of DFT)
5.7 数字信号处理设备可运行的频域变换方法—离散傅里叶变换(DFT)的性质2(Properties of DFT)
5.8 数字信号处理设备可运行的频域变换方法—如何借助数字信号处理设备利用变域法计算LTI系统的输出信号?(Circular Convolution)
5.9 频域采样定理(Sampling Theorem in Frequency Domain)
5.10 用DFT对连续时间信号作频谱分析(Spectrum Analysis of Continuous Time Signals by Using DFT)
5.11 用DFT对连续时间信号处理是应注意的问题(Spectrum Analysis of Continuous Time Signals by Using DFT)
5.12 直接计算DFT的问题(Complexity of DFT)
5.13 解决DFT问题的方法—快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform ,FFT)
5.14 按时间抽选的基-2FFT算法(Decimation-In-Time Radix-2 FFT,DIT-FFT)
5.15 按时间抽选的基-2FFT算法(DIT-FFT)的特点(Features of DIT-FFT)
5.16 按频率抽选的基-2FFT算法(Decimation-In-Frequency Radix-2 FFT, DIF-FFT)
5.17 按频率抽选的基-2FFT算法(DIF-FFT)的特点(Features of DIF-FFT)
5.18 离散傅立叶逆变换(IDFT)的快速算法(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)
第5单元 离散时间信号的频域分析——单元测验
第5单元 离散时间信号的频域分析——单元作业
基础理论篇——第6单元 离散时间信号的变域(z域)分析
6.1 z变换的定义(z-Transform)
6.2 z变换的收敛域(Region of Convergence of z-Transform)
6.3 序列类型对收敛域的影响(Region of Convergence of Different Sequences)
6.4 z逆变换(Inversion of the z-Transform)
6.5 z变换的性质(Properties of z-Transform)
第6单元 离散时间信号的变域(z域)分析——单元作业
第6单元 离散时间信号的变域(z域)分析——单元测试
基础理论篇——第7单元 离散时间系统的变域(z域和频域)分析
7.1 系统函数(System Functions)
7.2 因果系统和稳定系统(Causal System and Stable System)
7.3 系统频率响应(Frequency Response)
7.4 离散时间线性时不变系统的滤波特性(Filtering Characteristics of Discrete Time Linear Time Invariant Systems)
第7单元 离散时间系统的变域(z域和频域)分析——单元测试
第7单元 离散时间系统的变域(z域和频域)分析——单元作业
理论应用篇——第8单元 IIR(Infinite Impulse Response)数字滤波器的设计方法
8.1 数字滤波器的概述(Digital Filters)
8.2 数字滤波器的分类
8.3 数字滤波器的设计步骤(Design of Digital Filter)
8.4 用模拟滤波器数字化设计IIR数字滤波器1—过渡模拟滤波器的数字化过程(Analog Domain to Digital Domain Transformation)
8.5 用模拟滤波器数字化设计IIR数字滤波器2—冲激响应不变法(Impulse Invariance)
8.6 用模拟滤波器数字化设计IIR数字滤波器3—双线性变换法(Bilinear Transformation)
8.7 常用模拟滤波器特性(Analog Filters)
8.8 用模拟滤波器数字化设计数字滤波器-例题
8.9 模拟域频率变换法设计IIR数字滤波器1—数字低通、高通滤波器(\tFrequency Transformation in the Analog Domain—Digital Low Pass Filter, Digital High Pass Filter)
8.10 模拟域频率变换法设计IIR数字滤波器2—数字带通、带阻滤波器(\tFrequency Transformation in the Analog Domain—Digital Band Pass Filter, Digital Band Stop Filter)
8.11 数字域频率变换法设计IIR数字滤波器1—数字低通、高通滤波器(Frequency Transformation in Digital Domain—Digital Low Pass Filter, Digital High Pass Filter)
8.12 数字域频率变换法设计IIR数字滤波器2—数字带通、带阻滤波器(Frequency Transformation in Digital Domain—Digital Band Pass Filter, Digital Band Stop Filter)
第8单元 IIR(Infinite Impulse Response)数字滤波器的设计方法——单元测试
第8单元 IIR(Infinite Impulse Response)数字滤波器的设计方法——单元测试
理论应用篇——第9单元 FIR(Finite Impulse Response)数字滤波器的设计方法
9.1 FIR数字滤波器的介绍(Finite Impulse Response Digital Filter)
9.2 线性相位的条件(Linear Phase)
9.3 线性相位FIR数字滤波器的特点1(Linear Phase FIR Digital Filter)
9.4 线性相位FIR滤波器的特点2(Linear Phase FIR Digital Filter)
9.5 窗函数设计法1—原理(Design of FIR Filters By Using Windows)
9.6 窗函数设计法2—截断效应(Truncation Effect)
9.7 窗函数设计法3—常用窗函数1(Window Function)
9.8 窗函数设计法4—常用窗函数2(Window Function)
9.9 窗函数设计法5—设计步骤(Design of FIR Filters By Using Windows)
9.10 频率抽样设计法1(Design of FIR Filters by Using Sampling in Frequency Domain)
9.11 频率抽样设计法2—线性相位FIR滤波器设计(Design of FIR Filters by Using Sampling in Frequency Domain)
9.12 频率抽样设计法3-设计误差(Design of FIR Filters by Using Sampling in Frequency Domain)
9.13 频率抽样设计法4—设计步骤与实例(Design of FIR Filters by Using Sampling in Frequency Domain)
第9单元 FIR(Finite Impulse Response)数字滤波器的设计方法——单元测试
第9单元 FIR(Finite Impulse Response)数字滤波器的设计方法——单元作业
理论应用篇——第10单元数字滤波器的实现结构
10.1 数字滤波器实现结构的表示方法(Structure for Digital Filters)
10.2 基本IIR数字滤波器结构1(Structures for IIR Filters)
10.3 基本IIR数字滤波器结构2(Structures for IIR Filters)
10.4 基本FIR数字滤波器结构(Structures for FIR Filters)
第10单元数字滤波器的实现结构——单元作业
第10单元数字滤波器的实现结构——单元测试
理论应用篇——第11单元 理论设计与实际处理间的误差
11.1 A/D量化误差1(Quantization of Analog/Digital Conversion)
11.2 A/D量化误差2(Quantization of Analog/Digital Conversion)
11.3 系数量化误差和运算误差(3.\tQuantization of Filter Coefficients and Operational Error)
实战篇——第12单元 离散信号处理系统的设计步骤与实例
12.1 实例1
12.2 实例2
12.3 实例3

