数字信号处理教程(1).pptx

数字信号处理教材：《数字信号处理教程》（第三版）程偑青编著清华大学出版社参考书：《数字信号处理》冷建华等国防工业出版社《数字信号处理》A．V．奥本海姆，R.W.谢弗，科学出版社，1983《离散时间信号处理》A．V．奥本海姆，R.W.谢费，科学出版社，1998《数字信号处理》丁玉美等西安电子科技大学出版社基于Matlab的系统分析与设计--信号处理楼顺天李博菡编著西安电子科大出版社课程简介《信号与系统》主要解决的问题：同一种信号，如电信号，可从不同角度进行分类：（a）一维信号、二维信号、矢量信号（b）周期信号和非周期信号（c）确定性信号和随机信号（d）能量信号和功率信号（e）连续信号、离散信号（f）模拟信号和数字信号确定性信号：若信号在任意时刻的取值能精确确定，则称它为确定信号；它的一个值可以用有限个参量来唯一地加以描述。例：直流信号：仅用一个参量可以描述。阶跃信号：可用幅度和时间两个参量描述。正弦波信号：可用幅度、频率和相位三个参量来描述。随机信号：若信号在任意时刻的取值不能精确确定，或说取值是随机的，即它不能用有限的参量加以描述。也无法对它的未来值确定性地预测。它只能通过统计学的方法来描述(概率密度函数来描述)。例：许多自然现象所发生的信号、语音信号、图象信号、噪声都是随机信号。它们具有幅度(能量)随机性、或具有发生时间上的随机性或二都兼有之。信号功率P可表示为系统：处理信号的物理设备。或者说，凡是能将信号加以变换以达到人们要求的各种设备称之系统。系统分类：大小之分，一个大系统可细分为若干个小系统。实际上，因为系统是完成某种运算（操作）的，因而我们还可把软件编程也看成一种系统的实现方法。《信号与系统》主要解决的问题：1.数字信号的频谱及快速计算(FFT)五十年代：信号处理用模拟系统来完成；应用领域ASIC：（ApplicationSpecificIntergratedCircuits）即专用集成电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。目前用CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程逻辑阵列）来进行ASIC设计是最为流行的方式之一，ASIC的特点是面向特定用户的需求，品种多、批量少，要求设计和生产周期短，它作为集成电路技术与特定用户的整机或系统技术紧密结合的产物，与通用集成电路相比具有体积更小、重量更轻、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。通用DSP芯片：内部带有乘法器，累加器，采用流水线工作方式及并行结构，多总线速度快。配有适于信号处理的指令等。目前市场上的DSP芯片有：美国德州仪器公司(TI):TMS320CX系列占有90%还有AT&T公司dsp16,dsp32系列Motorola公司的dsp56x,dsp96x系列AD公司的ADSP21X,ADSP210X系列④信号处理中的快速算法：FFT、卷积与相关等前置预滤波器A/D变换器D/A变换器4.DSP系统的优点（P5-6）在模拟系统中，它的精度是由元件决定，模拟元器件的精度很难达到10-3以上。而数字系统中，17位字长就可达10-5精度，所以在高精度系统中，有时只能采用数字系统。数字部件：高度规范性，便于大规模集成，大规模生产，对电路参数要求不严，故产品成品率高。例：(尤其)在低频信号：如地震波分析，需要过滤几Hz~几十Hz的信号，用模拟系统处理其电感器、电容器的数值，体积，重量非常大，且性能亦不能达到要求，而数字信号处理系统在这个频率处却非常优越(显示出体积，重量和性能的优点）。例：对信号进行频谱分析模拟频谱仪在频率低端只能分析到10Hz以上频率，且难于做到高分辨率(也即足够窄的带宽)。但在数字的谱分析中，已能做到10-3Hz的谱分析。又例：有限长冲激响应数字滤波器，则可实现准确的线性相位特性，这在模拟系统中是很难达到的。六、本课程的基本内容与安排1.离散时间信号与系统（Ch1）2.Z变换与离散时间傅里叶变换（Ch2）3.离散付里叶变换DFT（Ch3）4.快速付里叶变换FFT（Ch4）5.数字滤波器(DF)的结构和实现方法（Ch5）6.IIR数字滤波器的设计（Ch6）7.FIR数字滤波器的设计（Ch7）学习目标一、《DigitalSignalProcessing》的研究内容信号是一种物理体现。在信号处理领域中，信号被定义为一个随机变化的物理量。例如：为了便于处理，通常都使用传感器把这些真实世界的物理信号------>电信号，经处理的电信号--->传感器--->真实世界的物理信号。如现实生活中最常见的传感器是话筒、扬声器话筒(将声压变化)--->电压信号-->空气压力信号(扬声器)若信号满足：x(t)=x(t+kT),k为正整数；或x(n)=x(n+kN)k,N皆为正整数，n+kN为任意整数，则x(t)和x(n)