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1、数字信号处理教学大纲一、课程基本信息课程名称数字信号处理Digital Signal Processing课程编码OSI222111030开课院部海洋与空间信息学院课程团队通信系统组学分3.0课内学时52讲授40实验0上机12实践0课外学时52适用专业通信工程授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、信号与系统课程简介（必修）数字信号处理课程是通信工程专业的一门重要的必修基础课。数字信号处理课程内容是信号与系统课程内容在离散域中的扩 展和延伸，主要讲授离散时间信号和系统的时域和频域分析、离散傅立叶变换（DFT）理论及应用、快速傅立叶变换（FFT）、无限长单位 脉冲响应（IIR）数字滤波器设计、有
2、限长单位脉冲响应（FIR）数字滤波器设计等内容。课程以离散傅里叶变换和数字滤波器为重点，强 调离散时间信号和系统的基本理论和分析方法，注重理论与工程应用的紧密结合。It is a compulsory course of communication engineering specialty. This course is the extension of signals and systems in the discrete domain. The main contents include: analysis of discrete time signal and system in li
3、me domain and frequency domain, theory and application of Discrete Fourier Transform, Fast Fourier Transform, design of the Infinite Impulse Response digital filter and Finite Impulse Response digital filter, etc. It focuses on DFT and digital filter, basic theory and analysis method of discrete tim
4、e signals and systems, especially the combination of theory and engineering application.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1 ：能运用离散信号和系统的频域分析方法、数字滤波器的知识对相关通信工程问题如谱分析及 滤波器的关键环节进行识别判断。是2.12M2目标2 ：能利用FFT基本原理及滤波器相关知识，对谱分析的实现方案及滤波器进行建模描述。是2.23M3目标3：能独立检索文献，并能基于文献研究，寻求解决数字信号处理领域复杂通信工程问题的可行 方案，是2.
5、34三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内 学时教学方式课外学时课外环节1第一章绪论（思政结合 点）介绍数字信号处理的特点，与传统的模拟技术相比存在的特 点、数字信号处理的应用领域、数字信号处理理论与应用的发 展概况和发展趋势。思政：通过介绍国家发展的 最新动态，引导学生关注国家最前沿技术，体验大国 工匠的精神实质，来激发学生的创新探索精神和民族 责任感，树立科学的价值观，引导学生担负起实现中 华民族伟大复兴的重任。Ml2讲授2自学2第二章时域离散信号和时 域离散系统本章重点难点：时域离散信号的定义和常用典型序列、周期性 序列周期的确定、时域离散系统的性质、抽样定理。/3/
6、3/32.1时域离散信号和系 统模拟信号、时域离散信号和数字信号三者的差别，时域离散信 号的常用典型序列；时域离散系统的线性、时不变性质及系统 的因果性和稳定性。Ml1.5讲授1.5作业42.22.2模拟信号数字 处理方法采样定理，理解数字信号转换为模拟信号的过程Ml1.5讲授1.5作业5第三章时域离散信号与系 统的频域分析本章重点难点：序列的傅里叶变换，周期序列的傅里叶级数及 傅里叶变换，序列的z变换，领会信号变换的本质和意义。/4/4/63.13.1时域离散信号 的傅里叶变换的定 义及性质傅里叶变换的正反变换定义、基本性质和定理；周期序列的两 种频域分析方法：离散傅里叶级数、傅里叶变换；典
7、型序列的 傅里叶变换；时域离散信号的傅里叶变换与模拟信号傅里叶变 换之间的关系。MI,M2, M43.5讲授3.5作业73.2序列的Z变换复习信号与系统课程中序列z变换定义，各种序列Z变换收敛 域的特点；Z变换的基本性质和基本定理；因果稳定性系统的Ml0.5讲授0.5自学是2.4目标4：能利用DFT、IIR和FIR数字滤波器的相关知识，借助文献研究，综合考虑相关因素和指 标，进行谱分析及滤波器功能的有效性分析。系统函数零极点分布及收敛域的特点。8第四章离散傅里叶变换 (DFT)本章重点难点：离散时间傅里叶变换及其性质，掌握离散傅里 叶变换物理意义及特性，理解离散傅里叶变换与周期序列的离 散傅里
8、叶级数之间的关系，掌握利用循环卷积计算线性卷积的 方法，学习频域抽样定理，领会DFT的应用。/8/8/94.1离散傅里叶变换的 定义及物理意义离散傅里叶变换的正反变换的定义、物理意义；离散傅里叶变 换、序列傅里叶变换、Z变换以及离散傅里叶级数之间的关 系；Ml2讲授2作业104.2离散傅里叶变换的 基本性质线性性质；循环移位性质；循环卷积定理；循环卷积的计算； 复共辗序列的DFT ； DFT的共趣对称性。Ml,M32讲授2自学114.3频率域采样频域抽样定理的内容及物理意义。Ml,M3, M41讲授1作业124.4DFT的应用举例用DFT计算线性卷积：循环卷积与线性卷积的关系、用DFT 计算线
9、性卷积的方法；用DFT对信号进行谱分析：使用DFT 进行频谱分析的方法；谱分析时的误差问题：混叠现象、栅栏 效应、截断效应。Ml,M3, M43讲授3作业13第五章快速傅里叶变换 (FFT)本章重点难点：FFT原理；基2FFT实现方法；进一步减小运 算量的措施。/8/8/145.1时域抽取法基2FFT算法(思政 结合点)时域抽取法基2FFT基本原理，FFT与直接计算DFT运算的差 别，DIT-FFT的运算规律及编程思路。思政：在讲授快速傅里 叶变换与傅里叶变换时，对比两种方法的复加时间，提醒学生注意两 种方法计算出的时间虽仅仅相差几微秒，但两者的差 别却十万八千里，从而树立学生踏实、遵循标准和
10、规 范，严谨细致的工作作风。MI,M2, M45讲授5作业155.2频域抽取法基2FFT算法频域抽取法基2FFT的基本原理，IDFT的高效算法。Ml,M2, M42讲授2作业165.3进步减小运算皿：实序列的FFT算法。Ml,M2,1讲授1作业的措施M417第八早无限脉冲响应数字 滤波器的设计本章重点难点：数字滤波器的基本概念；模拟滤波器的设计； 用脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR数字低通滤波器。/8/8/186.1数字滤波器的基本 概念数字滤波器的分类、数字滤波器的技术指标。M1,M41讲授1作业196.2模拟滤波器的设计模拟低通滤波器的设计指标及逼近方法，巴特沃斯低通滤波器 的设计过
11、程，频率变换与模拟高通、带通、带阻滤波器的设 计。M1,M42讲授2作业206.3用脉冲响应不变法 设计IIR数字低通 滤波器脉冲响应不变法设计IIR数字低通滤波器的原理及步骤。Ml,M3, M42讲授2作业216.4用双线性变换法设 计IIR数字低通滤 波器双线性变换法设计HR数字低通滤波器的原理及步骤。MI,M3, M42讲授2作业226.5数字高通、带通和 带阻滤波器的设计数字高通、带通和带阻滤波器的设计思想MI,M3, M41讲授1作业23第七章有限脉冲响应数字 滤波器的设计本章重点难点：线性相位FIR数字滤波器的条件和特点；利用 窗函数法设计FIR数字滤波器。/7/7/247.1线性
12、相位FIR数 字滤波器的条件和 特点线性相位FIR数字滤波器的定义；线性相位FIR数字滤波器的 时域约束条件；线性相位FIR滤波器幅度特性的特点；线性相 位FIR数字滤波器的零点分布特点。MI,M3, M42讲授2作业257.2利用窗函数设计法 设计FIR滤波器窗函数设计法设计FIR滤波器的思想及步骤。Ml,M3, M42讲授2作业267.3利用频率采样法设 计FIR滤波器频率采样法设计FIR滤波器的基本思想；逼近误差及其改进措 施；频率采样法设计fir滤波器的步骤。Ml,M3, M42讲授2作业277.4IIR和FIR数字 滤波器的比较IIR和FIR滤波器各自的优劣分析Ml,M3, M41讲
13、授1复习281上机实验一（思政 结合点）用于信号处理的MATLAB基本操作。思政：学生需要上机进行 实际操作，遵守实验室的一些规定，如实验器材要摆放整齐、 进入实验室要穿戴鞋套等问题，学生对这些细节问题能否注 意，都是职业素养的具体体现。Ml2上机2自学292上机实验二序列的傅里叶变换和离散傅里叶变换及其关系MLM2, M42上机2自学303上机实验三DFT共辗对称性和循环卷积定理在OFDM系统中的应用Ml,M2, M42上机2自学314上机实验四FFT及其在卷积计算和谱分析中的应用Ml,M2, M3,M43上机3自学325上机实验五IIR数字滤波器设计及在FDM复用信号滤波中的应用Ml,M2
14、, M3,M43上机3自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1作业作业提交情况、作业正确率情况20%2上机实验预习情况、实验完成情况、实验报告撰写质量20%3期末考试卷面得分60%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml上机实验40%A,B,C,D=90-100,75-89,60-74,0-59A-利用Matlab建立研究对象的模型正确，参数设计及功能满足要求，设计方案合理。B.利用Matlab建立研究对象的模型正确，参数设计基本满足要求，设计方案基本合理。C-利用Matlab建立研究对象的模型基本正确，参数设计及功能满足要求，设计方案基本合理。D-利用Matlab建立研究
15、对象的模型不止确，参数设计不能满足要求.设计方案不合理2Ml期末考试60%卷面成绩3M2上机实验20%A,B,C,D=90-l 00,75-89,60-74,0-59A-利用Matlab建立研究对象的模型正确，参数设计及功能满足要求，设计方案合理。B.利用Matlab建立研究对象的模型正确，参数设计基本满足要求，设计方案基本合理。C-利用Matlab建立研究对象的模型基本正确，参数设计及功能满足要求，设计方案基本合理。D-利用Matlab建立研究对象的模型不止确，参数设计不能满足要求，设计方案不4M2作业20%A,B,C,D=90-l 00,75-89,60-74,0-59A-作业提交及时，正
16、确率95%-100%B-作业提交较及时，正确率85%-95%C-作业提交不及时，正确率75%-85%D-作业提父不及时或正确率低于75%以下5M2期末考试60%卷面成绩6M3作业50%A,B,C,D=90-l 00,75-89,60-74,0-59A-作业提交及时，正确率95%-100%B-作业提交较及时，正确率85%-95%C-作业提父小及时，正确率75%-85%D-作业提父不及时或正确率低于75%以下7M3上机实验50%A,B,C,D=90-100,75-89,60-74,0-59A-利用Matlab建立研究对象的模型正确，参数设计及功能满足要求，设计方案合理。B-利用Mallab建立研究
17、对象的模型正确，参数设计基本满足要求，设计方案基本合理。C-利用Matlab建立研究对象的模型基本正确，参数设计及功能满足要求，设计方案基本合理。D-利用Matlab建立研究对象的模型不止确，参数设计不能满足要求，设计方案不8M4作业20%A,B,C,D=90-100,75-89,60-74,0-59A-利用Matlab建立研究对象的模型正确，参数设计及功能满足要求,设计方案合理。B-利用Mallab建立研究对象的模型正确，参数设计基本满足要求，设计方案基本合理。C-利用Matlab建立研究对象的模型基本正确，参数设计及功能满足要求，设计方案基本合理。D-利用Mallab建立研究对象的模型不止
18、确，参数设计不能满足要求，设计方案不9M4上机实验20%A,B,C,D=90-l 00,75-89,60-74,0-59A-作业提交及时，正确率95%-100%B-作业提交较及时，正确率85%-95%C-作业提父不及时，正确率75%-85%D-作业提父不及时或正确率低于75%以下10M4期末考试60%卷面成绩评分等级说明：A,B,C,D,E=90-100,80-89,70-79,60-69,0-59;A,B,C,D=90-100,75-89,60-74,0-59;A,B,C=90-100,75-89,60-74,0-59;M,N=80-100,0-79六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1数字信号处理，高西全丁H美，西安电子科技大学出版社.（*主教材）2图书1数字信号处理教程，程佩青，清华大学出版社.