曲阜师范大学：电子信息工程专业《数字信号处理》课程教学大纲

数字信号处理”课程教学大纲教研室主任：黄勇坚执笔人：王玉德一、课程基本信息开课单位：物理工程学院课程名称：数字信号处理课程编号：072213英文名称：Digital SignalProcessing课程类型：专业基础课总学时：66理论学时：54实验学时：12学分：4开设专业：电子信息工程先修课程：复变函数与积分运算、信号与系统二、课程任务目标（一）课程任务本课程是电子信息工程、通信工程专业学生的一门专业基础课程。课程以离散时间信号与系统作为对象，研究对信号和系统进行各种处理与利用的技术。通过该课程的学习，使得学生牢固掌握确定性离散时间信号的谱分析的原理及快速实现方法，借助于数字滤波器的设计及实现，学生可掌握数字滤波系统的分析以及设计方法。数字信号处理是理论性和工程性都很强的学科，该课程注重“数字信号处理”的理论与工程应用的紧密结合，通过对该门课程的学习，能够使学生深入理解信号处理的内涵和实质。（二）课程目标在学完本课程之后，学生能够：1.理解时域和频域采样定理，掌握时域离散信号与时域连续信号以及周期信号和非周期信号之间的内在联系，弄懂连续时间信号进行离散化处理的基本思想和方法：2.掌握数字信号处理的基本理论，DFT及FFT算法：3.会应用DFT和FFT对信号和系统进行频谱分析4.会根据要求设计IIR冲激响应和FIR冲激响应滤波器，并能够实现信号的滤波处理：5.了解数字信号处理技术的实现方法，初步学会DSP开发技术。三、教学内容和要求

“数字信号处理”课程教学大纲 教研室主任：黄勇坚 执笔人：王玉德 一、课程基本信息 开课单位：物理工程学院 课程名称：数字信号处理 课程编号：072213 英文名称：Digital Signal Processing 课程类型：专业基础课 总 学 时： 66 理论学时：54 实验学时：12 学 分：4 开设专业：电子信息工程 先修课程：复变函数与积分运算、信号与系统 二、课程任务目标 （一）课程任务 本课程是电子信息工程、通信工程专业学生的一门专业基础课程。课程以离散时间信号与系统 作为对象，研究对信号和系统进行各种处理与利用的技术。通过该课程的学习，使得学生牢固掌握 确定性离散时间信号的谱分析的原理及快速实现方法，借助于数字滤波器的设计及实现，学生可掌 握数字滤波系统的分析以及设计方法。 数字信号处理是理论性和工程性都很强的学科， 该课程注重“数字信号处理 ” 的理论与工程 应用的紧密结合,通过对该门课程的学习，能够使学生深入理解信号处理的内涵和实质。 （二）课程目标 在学完本课程之后，学生能够： 1.理解时域和频域采样定理，掌握时域离散信号与时域连续信号以及周期信号和非周期信号之 间的内在联系，弄懂连续时间信号进行离散化处理的基本思想和方法； 2.掌握数字信号处理的基本理论，DFT 及 FFT 算法； 3.会应用 DFT 和 FFT 对信号和系统进行频谱分析； 4.会根据要求设计 IIR 冲激响应和 FIR 冲激响应滤波器，并能够实现信号的滤波处理； 5.了解数字信号处理技术的实现方法，初步学会 DSP 开发技术。 三、教学内容和要求

（一）理论教学的内容及要求绪论[教学内容]数字信号处理的基本概念：数字信号处理系统及其实现：数字信号处理的基本内容：数字信号处理的特点及应用。[教学要求]了解数字信号处理、系统以及信号等概念：掌握数字信号处理系统结构及其实现方法：了解数字信号处理的特点及应用。[教学重点]数字信号处理的概念；数字信号处理系统结构及实现方法。[教学难点]数字信号处理系统结构及实现方法。第一章时域离散信号与系统[教学内容]离散时间信号与信号运算：时域离散系统：线性离散系统的时域描述；连续时间信号与系统采样。[教学要求]掌握离散时间信号的表示方法及时域运算；会判断系统的线性、时不变性以及因果稳定性：熟练运用时域采样定理：了解常系数差分方程的求解方法。[教学重点]离散时间信号的表示方法及时域运算：系统的线性、时不变性以及因果稳定性；时域采样定理。[教学难点]时域采样定理第二章时域离散信号与系统频域分析[教学内容]序列的Z变换与连续信号的拉氏变换、傅里叶变换的关系：离散时间傅里叶变换；离散时间傅里叶变换性质：离散时间信号与系统分析。[教学要求]掌握序列的Z变换与连续信号的拉氏变换、傅里叶变换的关系；理解离散傅里叶变换的概念：掌握离散傅里叶变换变换的性质；了解零极点分布与系统的因果稳定的关系；能够应用MATLAB实现系统的频域和时域分析

（一）理论教学的内容及要求 绪论 [教学内容] 数字信号处理的基本概念；数字信号处理系统及其实现；数字信号处理的基本内容；数字信号 处理的特点及应用。 [教学要求] 了解数字信号处理、系统以及信号等概念；掌握数字信号处理系统结构及其实现方法；了解数 字信号处理的特点及应用。 [教学重点] 数字信号处理的概念；数字信号处理系统结构及实现方法。 [教学难点] 数字信号处理系统结构及实现方法。 第一章时域离散信号与系统 [教学内容] 离散时间信号与信号运算；时域离散系统；线性离散系统的时域描述；连续时间信号与系统采 样。 [教学要求] 掌握离散时间信号的表示方法及时域运算；会判断系统的线性、时不变性以及因果稳定性；熟 练运用时域采样定理；了解常系数差分方程的求解方法。 [教学重点] 离散时间信号的表示方法及时域运算；系统的线性、时不变性以及因果稳定性；时域采样定理。 [教学难点] 时域采样定理 第二章时域离散信号与系统频域分析 [教学内容] 序列的 Z 变换与连续信号的拉氏变换、傅里叶变换的关系；离散时间傅里叶变换；离散时间傅 里叶变换性质；离散时间信号与系统分析。 [教学要求] 掌握序列的 Z 变换与连续信号的拉氏变换、傅里叶变换的关系；理解离散傅里叶变换的概念； 掌握离散傅里叶变换变换的性质；了解零极点分布与系统的因果稳定的关系；能够应用 MATLAB 实现系统的频域和时域分析

[教学重点]序列的Z变换与连续信号的拉氏变换、傅里叶变换的关系：离散傅里叶变换的概念；离散傅里叶变换变换的性质。[教学难点]理解离散傅里叶变换的概念；零极点分布与系统的因果稳定的关系。第三章离散傅里叶变换及其快速算法[教学内容]傅里叶级数变换（DFS）：离散傅里叶变换（DFT）的定义与物理意义及其变换性质：DFT与序列Z变换、离散时间傅里叶变换、DFS变换间的关系；频域采样定理；快速傅里叶变换（FFT）；模拟信号的频谱分析。[教学要求]掌握傅里叶级数变换（DFS）的定义与性质：熟练掌握离散傅里叶变换（DFT)的定义与物理意义及其变换性质：理解DFT与序列Z变换、离散时间傅里叶变换、DFS变换间的关系：深入理解频域采样的有关理论：灵活运用快速傅里叶变换（FFT）实现模拟信号的频谱分析。[教学重点]离散傅里叶变换（DFT)的定义与物理意义及其变换性质：DFT与序列Z变换、离散时间傅里叶变换、DFS变换间的关系；频域采样定理；快速傅里叶变换（FFT）：模拟信号的频谱分析。[教学难点]快速傅里叶变换（FFT）；模拟信号的频谱分析。第四章数字滤波器的基本结构[教学内容]IIR数字滤波器的结构；FIR数字滤波器的结构；数字滤波器的格型结构。[教学要求]掌握IIR数字滤波器的结构和FIR数字滤波器的结构：了解数字滤波器的格型结构。[教学重点]IIR数字滤波器的结构：FIR数字滤波器的结构。[教学难点]数字滤波器的格型结构。第五章IIR数字滤波器的设计与MATLAB实现[教学内容]滤波器的概念与设计步骤；模拟滤波器的设计；IIR数字滤波器的设计：频率变换法设计IIR

[教学重点] 序列的 Z 变换与连续信号的拉氏变换、傅里叶变换的关系；离散傅里叶变换的概念；离散傅里 叶变换变换的性质。 [教学难点] 理解离散傅里叶变换的概念；零极点分布与系统的因果稳定的关系。 第三章离散傅里叶变换及其快速算法 [教学内容] 傅里叶级数变换（DFS）；离散傅里叶变换(DFT)的定义与物理意义及其变换性质；DFT 与序列 Z 变换、离散时间傅里叶变换、DFS 变换间的关系；频域采样定理；快速傅里叶变换（FFT）；模 拟信号的频谱分析。 [教学要求] 掌握傅里叶级数变换（DFS）的定义与性质；熟练掌握离散傅里叶变换(DFT)的定义与物理意义 及其变换性质；理解 DFT 与序列 Z 变换、离散时间傅里叶变换、DFS 变换间的关系；深入理解 频域采样的有关理论；灵活运用快速傅里叶变换（FFT）实现模拟信号的频谱分析。 [教学重点] 离散傅里叶变换(DFT)的定义与物理意义及其变换性质；DFT 与序列 Z 变换、离散时间傅里叶变 换、DFS 变换间的关系；频域采样定理；快速傅里叶变换（FFT）；模拟信号的频谱分析。 [教学难点] 快速傅里叶变换（FFT）；模拟信号的频谱分析。 第四章数字滤波器的基本结构 [教学内容] IIR 数字滤波器的结构；FIR 数字滤波器的结构；数字滤波器的格型结构。 [教学要求] 掌握 IIR 数字滤波器的结构和 FIR 数字滤波器的结构；了解数字滤波器的格型结构。 [教学重点] IIR 数字滤波器的结构；FIR 数字滤波器的结构。 [教学难点] 数字滤波器的格型结构。 第五章 IIR 数字滤波器的设计与 MATLAB 实现 [教学内容] 滤波器的概念与设计步骤；模拟滤波器的设计；IIR 数字滤波器的设计；频率变换法设计 IIR

数字滤波器：IIR数字滤波器的MATLAB实现。[教学要求]掌握IIR滤波器的设计方法：学会应用模拟域频带变换法和数字与频带变换法设计IIR数字滤波器；掌握模拟滤波器数字化的方法。[教学重点]模拟滤波器的设计：IIR数字滤波器的设计：频率变换法设计IIR数字滤波器。[教学难点]频率变换法设计IIR数字滤波器。第六章FIR数字滤波器的设计与MATLAB实现[教学内容]线性相位滤波器的特点：窗函数法设计FIR数字滤波器：频率采样法设计FIR滤波器：等纹波逼近法设计FIR滤波器；FIR滤波器与IIR滤波器的比较。[教学要求]掌握线性相位滤波器的特点及其零点位置的分布特点；学会使用窗函数法、频率采样法设计FIR数字滤波器：了解等纹波逼近法设计FIR滤波器。[教学重点]线性相位滤波器的特点；窗函数法设计FIR数字滤波器：频率采样法设计FIR滤波器。[教学难点]频率采样法设计FIR滤波器。第七章多采样率数字信号处理基础[教学内容]整数倍因子抽取：用整数I倍的插值：按照有理因子I/D的采样率的转换：采样率转换滤波器的高效实现及MATLAB实现。[教学要求]了解采样率转换的应用及采样率转换的分类：熟练掌握整数倍因子抽取的概念及整数倍因子抽取对频谱的影响：熟练掌握整数倍内插的概念及整数整数倍内插对频谱的影响；了解按照有理因子I/D的采样率的转换及采样率转换滤波器的高效实现。[教学重点]整数倍因子抽取：用整数I倍的插值：按照有理因子I/D的采样率的转换。[教学难点]整数倍因子抽取：用整数I倍的插值

数字滤波器；IIR 数字滤波器的 MATLAB 实现。 [教学要求] 掌握 IIR 滤波器的设计方法；学会应用模拟域频带变换法和数字与频带变换法设计 IIR 数字滤 波器；掌握模拟滤波器数字化的方法。 [教学重点] 模拟滤波器的设计；IIR 数字滤波器的设计；频率变换法设计 IIR 数字滤波器。 [教学难点] 频率变换法设计 IIR 数字滤波器。 第六章 FIR 数字滤波器的设计与 MATLAB 实现 [教学内容] 线性相位滤波器的特点；窗函数法设计 FIR 数字滤波器；频率采样法设计 FIR 滤波器；等纹波 逼近法设计 FIR 滤波器；FIR 滤波器与 IIR 滤波器的比较。 [教学要求] 掌握线性相位滤波器的特点及其零点位置的分布特点；学会使用窗函数法、频率采样法设计 FIR 数字滤波器；了解等纹波逼近法设计 FIR 滤波器。 [教学重点] 线性相位滤波器的特点；窗函数法设计 FIR 数字滤波器；频率采样法设计 FIR 滤波器。 [教学难点] 频率采样法设计 FIR 滤波器。 第七章多采样率数字信号处理基础 [教学内容] 整数倍因子抽取；用整数 I 倍的插值；按照有理因子 I/D 的采样率的转换；采样率转换滤波器 的高效实现及 MATLAB 实现。 [教学要求] 了解采样率转换的应用及采样率转换的分类；熟练掌握整数倍因子抽取的概念及整数倍因子抽 取对频谱的影响；熟练掌握整数倍内插的概念及整数整数倍内插对频谱的影响；了解按照有理 因子 I/D 的采样率的转换及采样率转换滤波器的高效实现。 [教学重点] 整数倍因子抽取；用整数 I 倍的插值；按照有理因子 I/D 的采样率的转换。 [教学难点] 整数倍因子抽取；用整数 I 倍的插值

第八章时域离散系统的实现与数字信号处理量化效应[教学内容]离散时间系统的实现：数学信号处理中的量化效应：FFT变换的有限字长效应。[教学要求]掌握时域离散系统网络结构编程实现的方法：熟练掌握数字信号处理过程中量化误差的分析与计算；会分析FFT算法的有限字长效应[教学重点]离散时间系统的实现：数学信号处理中的量化效应。[教学难点]数字信号处理中的量化效应。（二）实践教学的内容及要求实验一MATLAB基本命令|离散时间信号1.了解信号处理常用的MATLAB命令：2.编程实现信号处理运算并绘图，分析运算结果。实验二离散系统分析1.应用MATLAB软件表示离散时间系统；2.求解离散时间系统的时域解：3.按照指标要求设计滤波器并完成对指定信号的滤波。实验三离散傅里叶变换1.编程实现DFT和；2.编程实现对特定信号的高分辨率频谱分析和高密度频谱的求取，绘制频谱图并分析结果。实验四快速傅立叶变换及应用1.对指定信号应用FFT变换对其进行频谱分析；2.改变信号采样点数，观察信号采样点数对信号频谱的影响：3.改变信号采样点数、采样频率以及对离散时间信号进行补零处理，分析信号的频谱。实验五IIR数字滤波器的设计1.对给定的滤波器的指标要求，采用窗函数设计法设计并编程实现，分析滤波器的频谱：2.对给定的滤波器的指标要求，采用双线性变换法设计并编程实现，分析滤波器的频谱。实验六系统FIR数字滤波器的设计对给定的滤波器的指标要求，采用冲击响应不变法设计并编程实现，分析滤波器的频谱

第八章时域离散系统的实现与数字信号处理量化效应 [教学内容] 离散时间系统的实现；数字信号处理中的量化效应；FFT 变换的有限字长效应。 [教学要求] 掌握时域离散系统网络结构编程实现的方法；熟练掌握数字信号处理过程中量化误差的分析与 计算；会分析 FFT 算法的有限字长效应 [教学重点] 离散时间系统的实现；数字信号处理中的量化效应。 [教学难点] 数字信号处理中的量化效应。 （二）实践教学的内容及要求 实验一 MATLAB 基本命令\离散时间信号 1.了解信号处理常用的 MATLAB 命令； 2.编程实现信号处理运算并绘图，分析运算结果。 实验二离散系统分析 1.应用 MATLAB 软件表示离散时间系统; 2.求解离散时间系统的时域解； 3.按照指标要求设计滤波器并完成对指定信号的滤波。 实验三离散傅里叶变换 1.编程实现 DFT 和; 2. 编程实现对特定信号的高分辨率频谱分析和高密度频谱的求取，绘制频谱图并分析结果。 实验四快速傅立叶变换及应用 1.对指定信号应用 FFT 变换对其进行频谱分析； 2.改变信号采样点数，观察信号采样点数对信号频谱的影响； 3.改变信号采样点数、采样频率以及对离散时间信号进行补零处理，分析信号的频谱。 实验五 IIR 数字滤波器的设计 1.对给定的滤波器的指标要求，采用窗函数设计法设计并编程实现，分析滤波器的频谱； 2. 对给定的滤波器的指标要求，采用双线性变换法设计并编程实现，分析滤波器的频谱。 实验六系统 FIR 数字滤波器的设计 对给定的滤波器的指标要求，采用冲击响应不变法设计并编程实现，分析滤波器的频谱

四、学时分配各教学环节学时分配章次实上课小计讲授习题讨论备注验机外22绪论64第一章时域离散信号与系统第二章时域离散信号与系统频域86分析第三章离散傅里叶变换及其快速10162算法44第四章数字滤波器的基本结构第五章IIR数字滤波器的设计与1482MATLAB实现第六章FIR数字滤波器的设计与88MATLAB实现第七章多采样率数字信号处理基44础44第八章时域离散系统的实现与数字信号处理量化效应6650合计2五、考核说明本课程考试方式为闭卷、笔试，成绩评定采用平时的作业、实验成绩占总评成绩的10%，期中考试占总评成绩的20%，期末考试成绩占总评成绩的70%六、主要教材及教学参考书目（一）主要教材1.王玉德主编.数字信号处理（第1版），北京大学出版社2011.2.程佩青主编.数字信号处理（第3版），清华大学出版社，2008（二）主要参考书目1.程佩青.数字信号处理（第3版），清华大学出版社，2008

四、学时分配 章 次 各教学环节学时分配 小计 讲授 实 验 上 机 习题 讨论 课 外 备 注 绪论 2 2 第一章时域离散信号与系统 6 4 2 第二章时域离散信号与系统频域 分析 8 6 2 第三章离散傅里叶变换及其快速 算法 16 10 4 2 第四章数字滤波器的基本结构 4 4 第五章 IIR 数字滤波器的设计与 MATLAB 实现 14 8 4 2 第六章 FIR 数字滤波器的设计与 MATLAB 实现 8 8 第七章多采样率数字信号处理基 础 4 4 第八章时域离散系统的实现与数 字信号处理量化效应 4 4 合 计 66 50 1 2 4 五、考核说明 本课程考试方式为闭卷、笔试，成绩评定采用平时的作业、实验成绩占总评成绩的 10%，期中 考试占总评成绩的 20%，期末考试成绩占总评成绩的 70% 六、主要教材及教学参考书目 （一）主要教材 1.王玉德主编.数字信号处理（第 1 版）,北京大学出版社 2011. 2.程佩青主编.数字信号处理（第 3 版），清华大学出版社,2008. （二）主要参考书目 1.程佩青.数字信号处理（第 3 版），清华大学出版社,2008

2.高西全，丁玉美主编.数字信号处理（第3版），西安电子科技大学，2008.3.王玉德主编.数字信号处理，北京大学出版社，2011

2.高西全，丁玉美主编.数字信号处理（第 3 版），西安电子科技大学，2008. 3.王玉德主编.数字信号处理，北京大学出版社，2011