《数字信号处理总纲》精选课件.ppt

数字信号处理（Digital Signal Processing：DSP） 张旭东 清华大学电子工程系 数字信号处理的发展 计算机的诞生，为信号的数字处理提供了实现的可能. 20世纪初至50年代有许多前期的研究工作,从采样定理的建立到声码器的数字仿真实验等,奠定了理论基础. 1965年FFT的提出，是DSP发展的里程碑 (但其源头可追溯到高斯时代) 离散变换的进展：65年FFT，70年代余弦变换，80年代中后期小波变换 滤波器设计技术：IIR、FIR数字滤波器，多采样处理和滤波器组理论，专用滤波器设计,小波滤波 统计和自适应信号处理，阵列处理等, 从统计学引入信号处理发展的另一条主线--现代信号处理 器件和系统的发展对数字信号处理有积极推动 数字信号处理（Digital Signal Processing:DSP）教学的演变 1969年Rader和Gold第一本DSP书 1975年OppenheimSchafer第一本有广泛影响的教科书，主要面向研究生 1989年OppenheimSchafer的《离散时间信号处理》（Discrete Time Signal Processing）出版，1999年修订版 我国也出版了大量DSP教材 内容的基本原理部分基本稳定，原理部分以适当的速度有所更新和扩充，应用领域不断扩大 从研究生进入本科生阶段，重要的专业基础课 教材和参考书 教材： A. V. Oppenheim，R. W.Schafer, Discrete-Time Signal Processing, Prentice-Hill, 1999, Second Edition(清华出版社影印) 应启珩等著，离散时间信号分析和处理，清华大学出版社，2001版 参考书 1. S. K. Mitra, Digital Signal Processing: A Computer-Based Approach, Second Edition, Mcgraw-Hill,2001 2. 胡广书，数字信号处理：理论、算法与实现，清华大学出版社，2003 3. J. G. Proakis, D. G. Manolakis, Digital Signal Processing: Principles, Algorithms, and applications, PH,1996 考试要求 平时作业：15％ 课程报告：15％ 期末考试：70％ 期末考试为开卷考试 课程名称：数字信号处理（OR）离散时间信号处理 离散时间信号处理：不考虑样本的量化效应，不考虑系数与运算过程的有限字长效应的影响。 用离散信号处理的概念，易于导出各种理论结果，有各种闭式的分析工具，具有指导性的分析和设计方法。当考虑了量化效应和有限字长的计算和存储效应后，就变成数字信号处理 两个课程名称：数字信号处理/离散时间信号处理 都是合适的，强调了该课程的两个方面。 从应用方面看，除特殊场合下用声表面波器件或开关电容网络直接做离散信号处理外，绝大多数离散信号处理的实现是通过数字系统实现的。 第1章：时域离散信号和系统 1.1 引言 一个处理连续时间信号的离散时间系统 C/D:Continuous/Discrete Converter 连续时间信号的数字处理系统 第1个要注意的参数T 由连续信号获得离散信号时，采样周期T（或采样频率F）是必须有记录的参数，由T结合DSP结果，一般才能给出正确的物理解释 例： 第1个要注意的参数T（续） 可以看到，两个频率相差很大的连续信号，用不同频率采样后，得到完全相同的离散信号。 第1个要注意的参数T（续） 将会看到，用DSP进行信号分析时，其频率是归一化的，要得到对连续信号的正确物理解释，需要参数T。 分析例子可以看到，连续角频率和离散角频率的关系 数字信号处理的优缺点（优点） 不敏感于元器件的外部容限参数，例如温度、老化等 容易进行比较准确的精度控制 多系统共享单处理器（分时处理） 容易自适应地、实时地控制和改变系统参数 容易实现模拟系统很困难、甚至不能实现的复杂运算 长时间、大容量、无损地保留信息 数字系统比较容易处理甚低频信号，例如地球物理信号，模拟系统需要大尺寸的电感和电容 数字信号处理的优缺点（缺点） 系统可能更加复杂 处理速度和频率限制（例：音频级、视频级、雷达、声纳等，超高速） 数字信号处理系统一般采用有源器件，模拟系统可能采用无源器件实现，一般数字系统需要更多的功耗。（例如：数码相机必须采用大容量或专用充电电池） 功能简单的系统，仍以模拟为主，复杂系统采用数字系统实现。 例－－模拟：普通收音机，指针式万用表。数字：手机、数码相机，MP3。电视：从模拟向数字迈进。 发展与挑战 VLSI的发展，不断突破人们原