数字信号处理绪论数字信号处绪论理绪论.ppt

数字信号处理 主讲：李敏 E_mail:cassie_li@163.com 电子信息类专业重要的专业基础课 电子信息类专业的考研专业基础课 绪 论 1、数字信号处理的核心问题 2、数字信号处理系统 3、研究对象 4、处理方式 5、DSP系统基本功能部件 6、DSP系统的优点 7、DSP系统的缺点 8、应用 9、发展趋势 10、课程介绍 1、数字信号处理的核心问题 用数学的方法和数字系统对信号进行处理，包括两个方面： ①信号处理的数学模型--各种算法，误差分析√ ②算法的实现，包括： 软件实现：（例如MATLAB） 硬件实现：专用计算机系统。 片上系统（SOC, System on a Chip）：单片机、专用DSP芯片、通用DSP芯片、FPGA等。 片上系统（SOC, System on a Chip） 随着大规模集成电路的发展，一个复杂数字信号处理系统已可以集成在一个芯片上。SOC包含有数字和模拟电路、模拟和数字转换电路、微处理器、微控制器以及数字信号处理器等。与传统的集成电路不同的是，嵌入式软件的设计也被集成到了SOC的设计流程中，SOC的设计方法将以组装为基础，采用自上至下的设计方法，在设计过程中大量重复使用自行设计或其他第三方拥有知识产权的IP(Intelligent Property)模块。SOC要充分考虑如何合理划分软件和硬件所实现的系统功能以及如何实现软、硬件之间的信息传递。SOC将是数字信号处理系统的一个新型的实现方法。 信号的分类及关系 物理分类 信号处理 完成 信号的过滤和检测 参数的提取和估计 频谱分析等 使信号更便于使用，更容易识别。 信号处理系统分类： 模拟信号处理：主要建立在连续时间信号(模拟信号)及连续时间系统(模拟系统)的基础上； 数字信号处理：针对数字信号和数字系统，用数值计算的方法，完成对数字信号的处理(检测、滤波、参数估计）； 　 2、数字信号处理系统 以下所讨论的是模拟信号的数字信号处理系统. (1)前置滤波器 也称为抗混叠滤波器，将输入信号xa(t)中高于某一频率(称折叠频率，等于抽样频率的一半)的分量加以滤除。 (2)A/D变换器 由模拟信号产生一个二进制流。 在A/D变换器中每隔T秒(抽样周期)取出一次xa(t)的幅度，抽样后的信号x(n)称为离散信号。 (3)数字信号处理器(DSP) 按照预定要求， 对数字信号序列x(n) 按一定的要求加工处理（滤波、运算等）,得到输出信号y(n). (4)D/A变换器 由一个二进制流产生一个阶梯波形，是形成模拟信号的第一步。 (5)后置滤波器 把阶梯波形平滑成预期的模拟信号。 以滤除掉不需要的高频分量，生成所需的模拟信号ya(t). 数字信号处理系统的典型框图 3、研究对象 数字序列（输入、输出都是数字序列） 4、处理方式 数字序列的加工和运算 5、DSP系统基本功能部件 存储单元（存储器、寄存器）等 加法器 乘法器 逻辑控制器 6、DSP系统的优点（与模拟系统比较） DSP的研究对象和处理方式，决定了它比模拟系统具有许多优点。 1) 高精度 模拟系统，如模拟滤波器 ，是利用电阻、电容、电感等元器件实现的，元器件精度要达到10-3精密器件以上已很不容易，受此限制，模拟系统的精度很难提高。 数字系统，若采用16位字长，计算精度可达10-5 量级；采用字长32位，精度可达10-10量级，所以在很多高精度测量中，数字技术是非常有效的工具，有时甚至为了满足精度要求，一定要采用数字系统。 2) 高稳定性 模拟系统中，元器件值会随环境条件变化（如R、L、C随温度变化），造成系统性能不稳定。 数字系统，只有“0”和“1”两种电平，一般不随环境条件(如温度、电磁感应等)变化，工作稳定。 3) 高度灵活性 模拟系统，系统特性取决于其中的各个元件，要改变系统特性，必须改变其中的元件。 数字系统与之