数字信号处理,是面向电子信息学科的专业基础课,它的基本概念、基本分析方法已经渗透到了人工智能、信息与通信工程、集成电路、软件工程、生物医学工程、电气工程、航空工程等领域。本课程是信号与系统的后续课程,以离散信号与系统分析为理论基础,课程核心内容可以归结为“变换+滤波”,主要讨论Z变换、离散时间傅里叶变换(DTFT)、离散傅里叶变换(DFT)、快速傅里叶变换(FFT),IIR滤波器设计和FIR滤波器设计,这些变换和滤波在工程上既有基本的实际应用,又是解决复杂工程问题算法的基础。
数字信号处理是支撑现代信息处理技术的基石,是人工智能、集成电路、云计算、通信系统等领域算法研究的理论基础,本课程汲取团队在无人驾驶领域多年的研究成果,将前沿的工程应用技术引入教学过程,体现前沿性是本课程的特色之一。
数字信号处理课程在学习内容上以变换和滤波为核心,每一种变换或者滤波都是一个单独的知识点,彼此之间又有一定的关联,如离散时间傅里叶变换(DTFT)、离散傅里叶变换(DFT)与Z变换之间联系紧密,可以看作是Z变换的特例,而DFT又是DTFT的等间隔采样。本课程定位于培养应用型人才,在教学内容和教学方法上以工程应用为引,不纠缠于理论背后繁琐晦涩的数学逻辑推导,深入浅出、抽丝剥茧式的讲授课程知识点,以基本理论为支撑,以应用为靶点,以学生对于知识要点的理解和应用为核心关注点。教学过程中引入典型工程案例,设计具有工程代表意义的实验内容,以期更好的促进各知识节点的融会贯通,帮助学生形成概念,掌握规律,形成工科逻辑思维,熟悉在工程应用上的技术要点,提升数字信号处理知识体系的完备性。重视工程应用性是本课程的另一特色。
不拘泥于课程内容本身,而是深入挖掘数字信号处理中变换、滤波的原理、方法中所蕴含的一般性道理,传达更为重要的设计思想、看待问题、分析问题的方法和视角,以期为学生拓宽思路、提升视野、直达本质,掌握发现问题、解决问题的规律。另一方面,在自然辩证法的基本思想、中国优秀传统文化和国内外时事中深入挖掘思政元素,以类比的方式在传授专业知识的同时,隐形融入思政元素,潜移默化的向学生传递正能量。课程思政也是构成本课程特色的重要组成部分。
前沿性、工程应用性、课程思政三大要素共同构建了本课程的特色。
1绪论
绪论
2 离散时间信号与系统
2.1.1 离散时间信号与序列运算(1)
2.1.2 离散时间信号与序列运算(2)
2.2. 几种常用序列
2.3. 线性移不变系统及单位抽样响应
2.4. 线性移不变系统的性质和因果稳定性
2.5. 线性常系数差分方程
2.6. 连续时间信号抽样的概念
2.7. 理想抽样的Nyquist抽样定理
2.8. 抽样的恢复
第二单元测验
第二单元作业
3 Z变换与离散时间傅立叶变换
3.1. Z变换的定义及收敛域
3.2. Z反变换
3.3. Z变换的基本性质和定理
3.4. Z变换与拉氏变换、傅氏变换的关系
3.5. 离散时间傅里叶变换
3.6. 离散系统的系统函数及频率响应
实验一
第三单元测验
第三单元作业
4 离散傅立叶变换
4.1. 傅里叶变换的四种可能形式
4.2. 周期序列的离散傅里叶级数(DFS)
4.3. 离散傅里叶级数的性质
4.4. 离散傅里叶变换(DFT)
4.5. 离散傅里叶变换的性质
4.6. 抽样Z变换——频域抽样理论
4.7. 用DFT逼近模拟信号的傅里叶变换
第四单元测验
第四单元作业
5 快速傅立叶变换
5.1. FFT的由来
5.2. 直接计算DFT算法存在的问题及改进途径
5.3. 基-2按时间抽取的FFT算法-库利-图基算法
5.4. FFT算法的概念与特点
5.5. FFT算法运算量及其他形式
5.6. 按频率抽取(DIF)的基 -2 FFT算法
5.7. 离散傅立叶反变换(IDFT)的快速计算方法
实验二
第五单元测验
第五单元作业
6 数字滤波器的基本结构
6.1. 数字滤波器结构的表示方法
6.2. 数字滤波器的分类
6.3. IIR DF的基本结构类型与直接型结构
6.4. IIR DF的级联结构与并联结构
6.5. FIR DF的结构
第六单元作业
第六单元测验
7 IIR数字滤波器的设计方法
7.1. 数字滤波器的基本概念
7.2. IIR滤波器设计方法概述
7.3. 用冲激响应不变法设计IIR数字滤波器
7.4. 双线性变换法的变换原理和特点
7.5. 双线性变换法的优缺点
7.6. 双线性变换法模拟滤波器的数字化方法
7.7. 设计IIR滤波器的频率变换法
7.8. 模拟域频带变换法设计数字低通、高通滤波器
7.9. 模拟域频带变换法设计数字带通、带阻滤波器
实验三
第七单元测验
第七单元作业
8 FIR数字滤波器的设计方法
8.1. 设计FIR滤波器的意义
8.2. FIR滤波器的线性相位特点
8.3. FIR滤波器的幅度响应特性
8.4. 用窗函数法设计FIR滤波器
8.5. 常用窗函数
实验四
选作实验
第八单元作业
第八单元测验
信号与系统,高等数学,大学物理,线性代数
为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项:
1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
1. 《数字信号处理教程(第五版)》,程佩青,清华大学出版社,2017
2.《数字信号处理(第3版)》,陈后金,薛健,胡健,李艳凤,高教出版社,2018
3.《数字信号处理实验》,赵知劲,浙江大学出版社,2007第一版
4.《数字信号处理-使用MATLAB》,[美]恩格尔,西安交通大学出版社,2006年第一版