数字信号处理.pptxVIP

0.1数字信号处理概述0.2数字信号处理的优点

1.数字信号处理的定义

数字信号处理是研究如何用数字或符号序列来表示信号以及对这些序列做处理的一门学科，即对含有信息的信号进行处理，以提取人们所希望得到的信息。0.1数字信号处理概述

2.数字信号处理系统的组成

数字信号处理系统是多种多样的，但对于一般系统，其组成框图如图0.1.1所示。模拟信号通过前置预滤波器滤除高频成分，输出xa(t)。随后在模/数(A/D)转换器的取样器中每隔时间T(取样周期)取出一次当前输入信号的幅度，按照量化电平，将信号转换成二进制数，得到数字信号x(n)。x(n)通过数字信号处理器，得到输出的数字信号y(n)。y(n)通过数/模(D/A)转换器变成模拟信号y(t)，最后通过一个模拟低通滤波器，滤除不需要的高频成分，平滑成所需的模拟信号ya(t)。

图0.1.1数字信号处理系统组成框图

各部分的输出波形如图0.1.2所示。

实际数字信号处理系统并不一定要包括图0.1.1中所示的所有框图，如系统只需要数字输出，则可以直接以数字形式显示或打印，就不需要D/A变换器和输出滤波;如系统输入

为数字量，就不需要A/D变换器;如系统的输入、输出均是数字量，则只需要数字处理器这一核心部分即可。

图0.1.2数字信号处理系统各部分的输出波形

3.数字信号处理的基本内容

数字信号处理主要涵盖以下几个方面的内容：

(1)信号的采集：A/D转换、采样定理、多速率信号处理、量化误差分析、非等间隔采样等。

(2)离散时间信号分析：时域及频域的分析、各种变换技术、信号特征的描述等。

(3)离散时间线性时不变(LTI，LinearTimeInvariant)系统描述：因果稳定、系统单位脉冲响应h(n)，系统函数H(z)，系统频率响应H(ejω)等。

(4)信号处理中的快速算法及其实现：FFT、卷积与相关等。

(5)滤波技术：IIR(无限脉冲响应)、FIR(有限脉冲响应)数字滤波器的设计及实现。

(6)信号处理中的特殊算法：信号的抽取、插值，反卷积，基于幅度谱和相位谱的信号重构技术等。

(7)信号的估值：各种估值理论、相关函数与功率谱估计等。

(8)信号的建模：最常用的有AR(自回归)、MA(移动平均)、ARMA(自回归-移动平均)等模型。

(9)通信信号处理：信号的设计、信道检测与估计、信道均衡、OFDM(正交频分复用)、MIMO(多输入多输出)、

数字复用与分集技术、智能天线等。

(10)非线性信号处理：盲信号处理、神经网络、RLS(递归最小平方)算法、LMS(最小均方)算法等。

(11)信号处理技术的实现及应用。

数字信号处理的理论、算法和实现方法之间是密不可分的。将一个好的信号处理理论应用于工程实现，需要相应的算法，以便使信号处理高速高效，并使实现系统简单易行。

4.数字信号处理的实现方法

数字信号处理的最终目的是能够将研究成熟的算法应用于实际当中。算法的实现通常有两种，即软件实现和硬件实现，它们各自有着不同的应用环境。

软件实现主要是指在通用计算机上调用一些通用的软件包或者自己编程来实现某些数字信号处理算法。软件实现方式速度慢，一般不能做到实时处理，因此主要应用于教学、科学研究和一些非实时处理场合。

目前，有关信号处理的典型软件工具是Matlab

相关软件包，其中与数字信号处理有关的工具箱有

SignalProcessingToolbox(信号处理工具箱)、

FilterDesignToolbox(滤波器设计工具箱)、

WaveletToolbox(小波工具箱)、

ImageProcessingToolbox(图像处理工具箱)、

HighOrderSpectralAnalysisToolbox(高阶谱分析工具箱)和

CommunicationToolbox(通信工具箱)等。

Matlab提供了一个强大的数值计算环境和数据可视化软件平台，绝大多数数字信号处理算法都可以很方便地在该环境下得到理论验证和仿真。

数字信号处理的另一种实现方法则是基于特定的硬件，如DSP芯片、可现场编程门阵列FPGA等。硬件实现的特点是速度快、专用性强，一般能够实时处理。目前市场上的DSP芯片以TI和ADI两大公司的产品为主。ADI公司2004年必威体育精装版推出TigerSHARC系列的TS201，其主频达到了600MHz，处理能力为3.6GFLOPS(每秒109次浮点运算)，是当前处理能力最强的浮点DSP芯片之一。TI公司2