第1章：离散时间信号与系统1.ppt

教科书：吴镇扬，数字信号处理，高等教育出版社 参考书： 数字信号处理教程，程佩青，清华大学出版社 数字信号处理，王世一 ，北京理工大学出版社 数字信号处理---理论、算法与实现，胡广书， 清华大学出版社 离散时间信号处理，[美]A.V奥本海姆 R.W.谢弗编，科学出版社 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 l? 基础理论：离散时间信号与系统（ch1）l 离散傅立叶变换DFT（ch2） 快速傅立叶变换FFT（ch2） l?? 数字滤波器 无限长单位脉冲响应（IIR）滤波器(ch3) 有限长单位脉冲响应（FIR）滤波器(ch4) l??? 数字信号处理系统的实现（ch5） 数字信号处理器硬件（ch5）l 多采样率数字信号处理（ch6）  课程相关 基础课程：高等数学、信号与线性系统 学习方法：习题、实验，结合Matlab Signal Processing Toolbox 平时考核 考试 绪论 数字信号处理的基本概念 数字信号处理的特点 数字信号处理的发展 数字信号处理的实现 一、从模拟到数字的转换过程及其相关概念 1、信号：是传递信息的函数，也是独立变量的函数，这个变 量可以是时间、空间位置等。常见信号类型：语音、音乐、图像及视频等 2、连续信号：在某个时间区间，除有限间断点外所有瞬时均有 确定值。 3、模拟信号是连续信号的特例。时间和幅度均连续。 4、离散信号：时间上不连续，幅度连续。 5、数字信号：幅度量化，时间和幅度均不连续。 t是连续的{x是连续的?模拟信号 x是离散的? T是离散的{x是连续的?离散信号 x是离散的?数字信号 四、数字信号处理系统的实现 软件实现 硬件实现 片上系统（SOC, System on a Chip） 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。 数字信号处理的理论基础：离散线性时不变系统理论和离散傅里叶变换---复习数字信号处理的经典内容：FFT和数字滤波---重点介绍支撑工具：数字信号处理器和数字信号处理软件---必要介绍，Matlab实验目前DSP研究热点： 时变非线性系统、非平稳信号、 非高斯信号处理方法的发展：最优滤波理论、自适应滤波、 离散小波变换、 高阶矩分析、盲处理、分形、混沌理论、时频分析 第一章 离散时间信号与系统 离散时间信号 采样 离散信号的傅氏变换与Z变换 离散时间系统 系统函数 1.1 离散时间信号 （１）单位脉冲序列 （２）单位阶跃序列 （４）实指数序列 基于样本序号的序列运算 平移 反折 尺度变换 增加序列分类的内容 偶对称序列和奇对称序列 1.2 采 样 4．采样的恢复（恢复模拟信号） 1.3 离散信号的DTFT与z变换 数字序列的IDTFT变换定义 （3） 对实序列x(n)，X(j )一般为复数 由于 ，代入定义式后不难看出 由正余弦函数的奇偶性，不难得出实序列的DTFT实部为偶对称、虚部为奇对称，这与实模拟信号的傅里叶变换有同样的结论。 序列的DTFT 连续变量需要离散化 linspace(-8,8,1000) 按照定义求序列的DTFT 例：求有限长序列x(n)=[1,3,5,3,1]的DTFT。观察频谱的连续性和周期性；实序列频谱的对称性（3对应时刻0） 离散时间信号的频域分析DTFT 对于某些序列，其DTFT不存在：引入z变换，可拓展离散时间信号和系统的频域分析，可更加有效地实现离散LTI系统的描述和分析 解：由Roc判定x(n)是因果序列，用长除法展成z的负幂级数 留数定理法 对于有理z变换，围线积分可用留数定理来计算。设在有限z