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數字信號處理
（北京交通大學提供的慕課）
鎖定
- 中文名
- 數字信號處理
- 外文名
- Digital Signal Processing
- 類 別
- 慕課課程
- 提供院校
- 北京交通大學
- 授課平台
- 中國大學MOOC
- 開課時間
- 2020年8月24日
- 授課教師
- 陳後金、胡健、李豔鳳、薛健、黃琳琳、陶丹、李居朋、彭亞輝、周航、申豔、陳紫微、彭亞輝、錢滿義
數字信號處理課程性質
數字信號處理課程定位
數字信號處理課題背景
數字信號處理適應專業
數字信號處理開課信息
開課次數 | 開課時間 | 授課教師 | 學時安排 | 參與人數 |
|---|---|---|---|---|
第1次開課 | 2017年2月28日—2017年7月15日 | 陳後金、胡健、李豔鳳、薛健、黃琳琳、陶丹、李居朋、彭亞輝、周航 | 3-5小時/周 | |
第2次開課 | 2017年08月29日— 2017年12月19日 | 陳後金、李豔鳳、薛健、黃琳琳、陶丹、李居朋、彭亞輝、周航、申豔、彭亞輝、錢滿義 | ||
第3次開課 | 2018年02月27日—2018年06月19日 | |||
第4次開課 | 2018年08月21日—2018年12月31日 | |||
第5次開課 | 2019年02月19日—2019年06月11日 | 陳後金、胡健、李豔鳳、薛健、黃琳琳、陶丹、李居朋、彭亞輝、周航 | ||
第6次開課 | 2019年08月26日—2020年01月05日 | 陳後金、李豔鳳、薛健、黃琳琳、陶丹、李居朋、彭亞輝、周航、申豔、彭亞輝、錢滿義 | ||
第7次開課 | 2020年02月10日—2020年06月09日 | 4小時/周 | ||
第8次開課 | 2020年08月24日—2020年12月28 | 陳後金、胡健、李豔鳳、薛健、黃琳琳、陶丹、李居朋、彭亞輝、周航、申豔、陳紫微、彭亞輝、錢滿義 |
數字信號處理課程簡介
“數字信號處理”涉及數字信號分析和數字濾波器設計，闡述了信號分析與處理的數字化技術。DFT是實現信號數字化分析的核心技術，FFT是提高DFT運算效率的重要算法。信號分析是信號處理的基礎，而數字濾波器設計則是信號處理的具體實現
[1]
。該課程以離散信號和系統分析為理論基礎，主要討論與學習離散Fourier變換（DFT）及其應用，快速Fourier變換算法、IIR數字濾波器設計、FIR數字濾波器設計、數字濾波器實現、多速率信號簡介、小波分析簡介以及數字信號處理的應用。
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數字信號處理課程大綱
01 離散信號與系統分析基礎 課時 0-1 為什麼學習數字信號處理 0-2 課程體系教學要求參考資料0-3信號與系統回顧 1-1-1 基本離散信號 1-1-2 序列基本運算 1-1-3 序列相關運算及其應用 1-2-1 離散LTI系統的時域描述 1-2-2 離散LTI系統響應的分析 1-3-1 為何引入信號的頻域分析 1-3-2 離散週期信號DFS的表示 1-3-3 離散週期信號DFS的性質 1-3-4 離散非週期信號的頻域表示 1-3-5 離散時間傅里葉變換的性質 1-3-6 頻域抽樣定理 1-4-1 離散LTI系統的頻域描述與響應的頻域分析 1-4-2 理想數字濾波器 1-5-1 雙邊z變換及收斂域 1-5-2 雙邊z變換性質及反變換 1-6 離散系統的複頻域分析 1-7-1 全通濾波器 1-7-2 最小相位系統 1-7-3 全通濾波器與最小相位系統應用 1-8-1 連續時間信號時域抽樣引入 1-8-2 連續時間信號時域抽樣定理 1-8-3 連續時間信號抽樣工程應用 1-8-4 信號的重建1-8-5連續信號的離散處理 1-9 利用MATLAB實現離散信號和系統分析 02 離散傅里葉變換（DFT） 課時 2-1-1 DFT引入及定義 2-1-2 DFT舉例 2-1-3 DFT性質 2-1-4 DFT性質 22-2-1 DFT計算線性卷積的步驟 2-2-2 DFT計算長序列和短序列線性卷積 2-3-1 DFT計算連續時間信號頻譜的原理 2-3-2 DFT計算頻譜出現的現象 2-3-3 混疊現象與泄漏現象 2-3-4 泄漏現象（續） 2-3-5 柵欄現象及參數選擇 2-4 DFT計算信號頻譜的應用舉例 2-5 DFT 分析信號頻譜Matlab實現 03 快速傅里葉變換（FFT） 深刻理解FFT算法基本原理，掌握FFT算法的應用。具體內容包括：掌握基2時間抽取FFT和基2頻率抽取FFT的算法，FFT算法中的對稱性，FFT算法的應用；瞭解基4與混合基FFT算法思想。 課時 3-1 FFT引入 3-2-1 時間抽取基2-FFT算法原理與流圖 3-2-2 時間抽取基2-FFT特點與複雜度 3-3 頻率抽取基2-FFT 3-4 其他基時間抽取-FFT 3-5 混合基FFT 3-6 FFT算法對稱性分析 3-7 FFT應用 04 IIR數字濾波器設計掌握IIR數字濾波器設計的基本原理和方法 課時 4-0 緒論 4-1-1 BW型模擬低通濾波器設計 4-1-2 CB、橢圓型模擬低通濾波器設計及三種比較 4-2-1 模擬域頻率變換 4-2-2 模擬非低通濾波器設計 | 4-3-1 脈衝響應不變法提出及設計原理 4-3-2 脈衝響應不變法設計步驟 4-4-1 雙線性變換法提出及設計原理 4-4-2 雙線性變換法設計步驟 4-5 利用IIR數字濾波器處理脈搏信號 4-6 利用MATLAB設計IIR濾波器 04 IIR數字濾波器設計掌握IIR數字濾波器設計的基本原理和方法 課時 4-0 緒論4-1-1BW型模擬低通濾波器設計 4-1-2 CB、橢圓型模擬低通濾波器設計及三種比較 4-2-1 模擬域頻率變換 4-2-2 模擬非低通濾波器設計 4-3-1 脈衝響應不變法提出及設計原理 4-3-2 脈衝響應不變法設計步驟 4-4-1 雙線性變換法提出及設計原理 4-4-2 雙線性變換法設計步驟 4-5 利用IIR數字濾波器處理脈搏信號 4-6 利用MATLAB設計IIR濾波器 05 FIR數字濾波器設計掌握FIR數字濾波器設計的基本原理 課時 5-0 引論 5-1-1 線性相位FIR濾波器的充要條件和時域特性 5-1-2 線性相位系統的頻域特性 5-1-3 線性相位系統的零點分佈 5-2-1 窗函數法設計線性相位FIR濾波器 5-2-2 矩形窗函數設計線性相位FIR濾波器 5-2-3 加權窗和可調窗函數設計線性相位FIR濾波器 5-2-4 窗函數法設計線性相位FIR濾波器舉例 5-3 頻率取樣法設計線性相位FIR濾波器 5-4-1 線性相位FIR濾波器的優化設計1 5-4-2 線性相位FIR濾波器的優化設計2（最大最小準則） 5-5 FIR與IIR數字濾波器的比較 5-6-1 利用MATLAB實現FIR DF窗函數法和頻率取樣法 5-6-2 利用MATLAB實現FIR濾波器優化設計和應用舉例 06 數字濾波器實現 課時 6-1-1 IIR濾波器直接型結構 6-1-2 IIR濾波器級聯和並聯型結構 6-2 FIR濾波器直接型結構 6-3-1 有限字長-輸入量化誤差 6-3-2 有限字長-係數量化誤差 6-3-3 有限字長-乘積運算量化誤差 6-4 MATLAB實現數字濾波器 07 多速率信號處理基礎 課時 7-1 為什麼進行多速率信號處理 7-2 多速率信號處理的基本單元 7-3-1 抽取濾波器 7-3-2 內插濾波器 7-4-1 數字濾波器結構的多相分解1 7-4-2 數字濾波器結構的多相分解2 7-5 兩通道濾波器組的基本概念 7-6 利用MATLAB實現多速率信號處理 08 小波分析基礎 課時 8-1 短時Fourier變換 8-2 小波展開與小波變換 8-3-1 小波變換與多分辨分析1 8-3-2 小波變換與多分辨分析2 8-4 小波變換分解與重構算法 8-5 基於小波的信號處理 |
數字信號處理課前預備
數字信號處理預備知識
數字信號處理學習資料
1、陳後金，薛健，胡健, 數字信號處理（第2版）.（高等教育”十一五”國家級規劃教材）高等教育出版社，2008
2、陳後金等譯, 數字信號處理及MATLAB仿真，機械工業出版社，2015
3、S.K. Mitra,數字信號處理（第4版）清華大學出版社, 2012
4、A.V.Oppenheim. 離散時間信號處理（第3版）（英文版）,電子工業出版社, 2011
5、V.K. Ingle. 數字信號處理: 應用MATLAB（第3版）（英文影印版）,科學出版社, 2012
6、 胡廣書.數字信號處理.清華大學出版社（第3版）,2012.
7、P.P. Vaidyanathan, Multirate systems and filter banks, Prentice Hall, Englewood Cliffs NJ,1993.
8、N.J.Fliege, Multirate digital signal processing. John Wiley &Sons, NY,1994.
9、I.Daubechies, 小波十講（修訂版）,國防工業出版社,2011
數字信號處理授課目標
1、掌握離散信號和系統的時域、頻域和複頻域的分析方法，掌握信號抽樣和重建的數學模型及頻域特徵。能靈活應用不同域的分析方法描述離散系統特性，為離散系統的設計和應用奠定基礎。
2、掌握DFT的基本概念，深刻理解FFT算法基本原理，學會用利用DFT近似計算各類信號頻譜；
3、掌握數字濾波器設計的基本原理和方法方法，包括IIR濾波器設計、FIR濾波器設計，瞭解數字濾波器的結構及有限字長效應。
4、瞭解多速率系統分析中所需的基本概念和方法，瞭解應用小波變換處理信號的基本方法。
數字信號處理課程特色
- 參考資料
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- 1. 數字信號處理第一次開課 ．中國大學MOOC[引用日期2020-09-10]
- 2. 黃允凱. 《電氣工程專業“數字信號處理”課程改革》[J]. 電氣電子教學學報, 2015.
- 3. 李影. 《淺析數字信號處理的發展與應用》[J]. 信息技術, 2015.
- 4. 數字信號處理第二次開課 ．中國大學MOOC[引用日期2020-09-17]
- 5. 數字信號處理第三次開課 ．中國大學MOOC[引用日期2020-09-17]
- 6. 數字信號處理第四次開課 ．中國大學MOOC[引用日期2020-09-17]
- 7. 數字信號處理第五次開課 ．中國大學MOOC[引用日期2020-09-17]
- 8. 數字信號處理第六次開課 ．中國大學MOOC[引用日期2020-09-17]
- 9. 數字信號處理第七次開課 ．中國大學MOOC[引用日期2020-09-17]
- 10. 數字信號處理第八次開課 ．中國大學MOOC[引用日期2020-09-17]
