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《数字信号处理》教学大纲

一、课程概述
《数字信号处理》是大学本科三年级通信工程专业本科生继《信号与系统》课程后的一门重要专业基础课。随着计算机技术和信息科学的发展，数字信号处理技术也获得了飞速的发展。数字信号处理已成为一门极其重要的学科和技术领域。
本课程是一门理论和实践要求都较高的课程，教学中要求采用理论推导和应用分析相结合的手段。通过理论学习和实验使学生掌握数字信号处理的基本原理和方法，初步培养学生能够从数学概念、物理概念及工程概念去分析问题和解决实际问题的能力，采用数字的数值计算方法（软件实现和硬件实现）处理以达到提取信息和便于应用的目的，为深入学习本专业有关课程及为以后从事专业工作打下良好的基础。
二、课程目标
1. 了解信号处理技术的发展趋势，以及信号处理在现代通信系统中的位置和作用。
2. 通过学习掌握数字信号处理的基础理论：信号的基本运算、傅氏分析和Z变换等；
3. 熟练掌握是数字滤波器的基本理论和设计方法：IIR数字滤波器、FIR滤波器的基本理论和设计方法；
4. 初步掌握是数字信号处理的技术实现：软、硬件实现方法；
三、课程内容和教学要求
这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下：
知道：是指对这门学科和教学现象的认知。
理解：是指对这门学科涉及到的概念、原理、策略与技术的说明和解释，能提示所涉及到的教学现象演变过程的特征、形成原因以及教学要素之间的相互关系。
掌握：是指运用已理解的教学概念和原理说明、解释、类推同类教学事件和现象，并能够用所学的内容分析、初步设计和解答与实际应用相关的问题
学会：是指能模仿或在教师指导下独立地完成某些教学知识和技能的操作任务，或能识别操作中的一般差错。
教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。
教学内容及教学要求表
教学内容
知道
理解
掌握
学会
1 绪言
1.１ 数字信号处理的基本概念
1.２ 数字信号处理的特点
1.３数字信号处理的实现方法

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2　离散信号和系统的时域分析
2.1时域离散信号分析
2.2时域离散系统分析
2.3时域离散系统的输入输出描述法
2.4模拟信号数字处理方法

√
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3　离散信号和系统的频域分析
3.1序列傅立叶变换的定义及性质
3.2周期序列的傅立叶级数及傅立叶变换表示
3.3时域离散信号的傅立叶变换与模拟信号的傅立叶变换之间关系
3.4序列的Z变换
3.5利用Z变换分析信号与系统的频域特性

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4　离散傅立叶变换（DFT）
4.1离散傅立叶变换的定义
4.2离散傅立叶变换的基本性质
4.3频率域采样
4.4DFT的应用举例

√

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5　快速傅立叶变换（FFT）
5.12FFT算法
5.2进一步减少运算量的措施
5.3分裂基FFT算法
5.4离散哈特莱变换（DHT）

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6 时域离散系统的基本网络结构与状态变量分析法
6.1信号流图表示网络结构
6.2无限长脉冲响应基本网络结构
6.3有限长脉冲响应基本网络结构
6.4状态变量分析法

√

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7 无限脉冲响应数字滤波器的设计
7.1滤波器的基本概念
7.2模拟滤波器的设计
7.3用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器
7.4用双线性变换法设计IIR数字滤波器
7.5IIR数字滤波器优化设计法

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8 有限脉冲响应数字滤波器的设计
8.1线性相位FIR数字滤波器的条件和特点
8.2窗函数法设计FIR滤波器
8.3频率采样法设计FIR滤波器
8.4切比雪夫逼近法设计FIR滤波器
8.5IIR和FIR滤波器的比较

√
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9 其它类型的数字滤波器
9.1几种特殊的滤波器
9.2格型滤波器
9.3简单整系数数字滤波器
9.4采样转换滤波器

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四、课程实施
（一）课时安排与教学建议
数字信号处理是计算机通信工程专业本科生必修课程，系主干课程。可以安排72学时，也可以安排54学时，具体安排如下：
课时安排与教学方法表
教学内容
课时建议
教与学的方法建议
72课时
54课时
1 绪言
1.１ 数字信号处理的基本概念
1.２ 数字信号处理的特点
1.３数字信号处理的实现方法
4课时
4课时
讲述
2　离散信号和系统的时域分析
2.1时域离散信号分析
2.2时域离散系统分析
2.3时域离散系统的输入输出描述法
2.4模拟信号数字处理方法
6课时
6课时
讲述、实验
3　离散信号和系统的频域分析
3.1序列傅立叶变换的定义及性质
3.2周期序列的傅立叶级数及傅立叶变换表示
3.3时域离散信号的傅立叶变换与模拟信号的傅立叶变换之间关系
3.4序列的Z变换
3.5利用Z变换分析信号与系统的频域特性
6课时
6课时
讲述、实验
4　离散傅立叶变换（DFT）
4.1离散傅立叶变换的定义
4.2离散傅立叶变换的基本性质
4.3频率域采样
4.4DFT的应用举例
6课时
6课时
讲述、实验
5　快速傅立叶变换（FFT）
5.12FFT算法
5.2进一步减少运算量的措施
5.3分裂基FFT算法
5.4离散哈特莱变换（DHT）
8课时
8课时
讲述、实验
6 时域离散系统的基本网络结构与状态变量分析法
6.1信号流图表示网络结构
6.2无限长脉冲响应基本网络结构
6.3有限长脉冲响应基本网络结构
6.4状态变量分析法
6课时
6课时
讲述
7 无限脉冲响应数字滤波器的设计
7.1滤波器的基本概念
7.2模拟滤波器的设计
7.3用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器
7.4用双线性变换法设计IIR数字滤波器
7.5IIR数字滤波器优化设计法
10课时
10课时
讲述、实验
8 有限脉冲响应数字滤波器的设计
8.1线性相位FIR数字滤波器的条件和特点
8.2窗函数法设计FIR滤波器
8.3频率采样法设计FIR滤波器
8.4切比雪夫逼近法设计FIR滤波器
8.5IIR和FIR滤波器的比较
8课时
8课时
讲述、实验
9 其它类型的数字滤波器
9.1几种特殊的滤波器
9.2格型滤波器
9.3简单整系数数字滤波器
9.4采样转换滤波器
6课时

合计：72课时，讲授60学时，实验12；54学时，讲授54学时

（二）教学组织形式与教学方法要求
1. 打破传统的教学模式，注意教学方法的灵活性，建立多种教学媒体综合运用的运行机制，逐步建立适合学生个别化自主学习的支持服务体系和质量保证体系。
2. 注重实验的教学，加强算法的计算机仿真。
3. 充分发挥学生的主动性，并能激发学生的学习热情，使学生会学和主动学。
4. 培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力和探究意识。
六、教材及参考书目：
1. 建议教材：
《Digital Signal Processing》电子工业出版业, 蔡坤宝编,2007年8月２.
主要参考书目：
《数字信号处理教程》程佩清 清华大学出版社　（第三版）（2007年８月）
《数字信号处理（第三版》, 丁玉美主编. 西安电子科技大学出版社.2008.1
《数字信号处理》修订版  王世一 编著 北京理工大学出版社 1997年
七、课程评价
1．这门学科的评价依据是本课程标准规定的课程目标、教学内容和要求。
2．考试时间：120分钟。
3．考试方式、分制与分数解释
学生本课程的总成绩由形成性考核成绩和期末考试成绩两部分组成。形成性考核成绩占20%，期末考试成绩占80%，最终总成绩达到60分为通过。形成性考核成绩包括教学内容考核成绩和教学管理考核成绩两部分。教学内容考核成绩占80%（包括平时作业成绩占70%、实验成绩占30%），教学管理考核成绩占20%（包括辅导课出勤率和学习小组活动参加率等部分）。
期末考试采用闭卷、笔试的方式，以百分制评分，满分为100分。
4．题型比例（试题类型及试卷结构）
单选题20%，填空题20%，证明题20%，计算题４0%，
5．样题与目标定位示例
A．单选题：
例：一个采样频率为fs的N点序列X(n),其N点DFT结果X(2)代表___________的频谱。     （ ）
A.　fs/N 　　　　 B.　2fs/N 　　C.　　fs/2N
B． 填空题：
例：N=2M点基2FFT，共有__列蝶形，每列有__个蝶形。
C． 证明题：
例：y(n)=4x(n)+5所代表的系统不是线性的。
D． 计算题：
例：求F(ω)=jπSgn(ω)的IFT。

备注：在教学中，可根据学生的实际情况和学科的发展对本课程标准的一些地方（上课时，教学内容等）作一定的修改，从而达到在掌握本学科知识的同时提高能力，适应时代的发展。

制定该课程标准小组成员：
审核者：