武汉大学数字信号处理

武汉大学数字信号处理（14篇）

1.武汉大学数字信号处理 篇一

2018年北京交通大学920 数字信号处理参考书目、考试大纲

一、专业课代码及名称 920 数字信号处理

二、专业课参考书

1.《数字信号处理教程》，清华大学出版社（第三版），程佩青； 2.《数字信号处理》，高等教育出报社，陈后金

三、考试大纲

1、离散时间信号与系统。（1）离散时间信号（序列）：常用序列、序列基本运算、周期性等；（2）线性移不变系统：线性、移不变、因果性、稳定性；（3）连续时间信号抽样：理想抽样、实际抽样、抽样定理。

2、z变换。（1）z变换的定义与收敛域：z变换定义、右边序列、因果序列、左边序列、双边序列的收敛域；（2）z变换性质：线性、移位、尺度变换、微分、共轭、卷积、翻转、初值、终值等；（3）z反（逆）变换：部分分式展开法、典型序列的z变换及收敛域；（4）序列的z变换与连续信号的拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系；（5）序列的傅里叶变换：正变换与反变换定义，对称性质；（6）系统函数：系统函数与系统的稳定性、差分方程与系统函数、离散系统的频率响应、相位响应与群延时等。

3、离散傅里叶变换（DFT）。（1）傅里叶变换的四种形式；（2）周期序列的傅里叶级数：正反变换定义、性质；（3）离散傅里叶变换：正反变换定义；（4）离散傅里叶变换的性质：线性、圆周移位、共轭对称、圆周卷积、线性卷积与圆周卷积的关系；（5）频域抽样定理；（6）DFT应用的几个问题：混叠失真、频率泄漏、栅栏效应、频率分辨率。

4、快速傅里叶变换（FFT）。（1）DFT存在问题与改进途径；（2）时间抽取基-2FFT算法：算法原理、蝶形图、运算量、原位运算、倒序；（3）频率抽取基-2FFT算法：算法原理、蝶形图、运算量、原位运算；（4）离散傅里叶反变换（IFFT）：方法与蝶形图；（5）线性卷积的FFT算法。

5、数字滤波器。（1）数字滤波器结构表示方法：方框图与信号流图；（2）IIR高硕教育新祥旭考研

数字滤波器的基本结构：直接I型、直接II型、级联型、并联型；（3）FIR数字滤波器的基本结构：直接型、级联型、快速卷积结构、线性相位FIR滤波器的结构；（4）简单数字滤波器的频谱：一阶FIR与IIR低通、高通滤波器的频谱结构；滤波器类型的判断方法（几何确定法）等。

6、IIR数字滤波器设计。（1）全通系统：频谱响应特点、零极点位置、应用；（2）最小相位与最大相位系统：零极点位置、稳定性、因果性；（3）冲激响应不变法：变换原理、混叠失真、优缺点；（4）双线性变换法：变换原理、常数c选择、优缺点；（5）模拟低通滤波器设计：设计原理、巴特沃思低通滤波器特点及其设计、切比雪夫滤波器与椭圆滤波器特点；（6）IIR滤波器的两种频率变换法：低通低通、低通高通、低通带通、低通带阻。

7、FIR数字滤波器设计。（1）线性相位FIR滤波器的特点：线性相位条件、频率响应特点、零点位置、四种FIR滤波器的性质；（2）窗函数设计法：设计方法、吉布斯效应、各种窗函数特点；（3）频率抽样设计法：设计方法；（4）IIR与FIR比较。

8：功率谱估计。（1）随机信号的数字特征：均值、方差、自相关函数、互相关函数；（2）功率谱：定义、与相关函数之间的关系；（3）经典功率谱估计：直接法（周期图法）、间接法（相关法）。

高硕教育新祥旭考研

2.武汉大学数字信号处理 篇二

1 数字信号处理技术的特点

数字信号处理实际上就是对数据进行提取以及变换, 把信息从有干扰的环境里提取处理, 之后再进行转换, 变成便于识别的形式。较早的信号处理方法是模拟, 这种方法很难修改参数, 而且模拟器对周边环境变换不够敏感, 渐渐被淘汰。数字信号处理技术采用的是二值逻辑, 对电路噪音和温度有很强的适应能力。芯片技术的快速发展为数字信号处理技术带来了很多好处, 比如集成度高, 高速处理能力强, 带动了数字信号处理的能力。数字信号处理技术是把离散的符号或者数字进行处理, 主要的工作是剔除信号当中的干扰, 减少所采集信号的多余成分, 也被称为数字滤波。还可以把分散的信息结合在一起, 从而加强识别和分析。数字信号处理技术与模拟信号处理技术相比有更多的优势, 比如:信号处理的动态范围比模拟信号大几十倍, 更加精确;数字信号处理更加灵活, 能够快速处理、缓存以及重组数据, 可以灵活改变系统的参量, 实现可编程处理;数字信号处理过程中不产生其他的噪音, 信噪比更高;算法有直接的可实现性;良好的可靠性和预见性;可以对多径干扰和白噪音进行最佳处理。

2 数字信号处理的发展史

70年代DSP是基于数字滤波的信号处理, 由分立的小规模集成电路组成, 或者是使用计算机编程来实现, 受到当时计算机技术的限制, 主要是应用在医疗电子和生物电子等低频信号处理方面。80年代DSP进入到以快速傅立叶变换为主的信号处理阶段, 出现了通用信号处理芯片, 在雷达、地震以及语音通信方面得到应用, 但是芯片的价格比较贵, 还不能进入消费领域。90年代DSP技术发展到以非线性谱估计为代表的信号处理阶段, 能够使用高速的DSP处理技术提取更深层次的信息。硬件使用更加高速的芯片, 实现巨大的计算量, 每秒可以完成16亿次操作, 并且使用微电子工艺批量生产, 芯片的成本大大降低。在通信、数字电视和消费电子等领域开始广泛应用, 并且占有了巨大市场。

3 数字信号处理的应用

3.1 数字信号处理技术在短波通信当中的应用

在短波通讯领域当中, 数字信号处理技术主要应用在信道扫描、探测、数字化, 链路质量分析, 自适应呼叫, 音频信号处理以及扩频技术等等方面。使用信号处理技术模块, 是在模拟前端的射频信号处理之后, 中频信号在输入数字信号后对模块进行数字化处理, 之后再输出音频信号, AGC控制信号以及数字量化基带信号。AGC的控制信号反映到模拟前端的数字量的基带信号, 以便分析波形和频谱, 还可以供给终端设备, 避免模拟信号多次量化而引发的噪音。采用AD+PDC+DSP的模式来处理模块中的硬件构造, 放大滤波之后的中频信号被输入到高速模数进行量化, 然后再输入到可编程的变频器中降速, 在搬移频率和频谱之后输出I/O的分量, 之后经过基带信号到数模的转换之后, 完成解调信息, 输出最后的两路模拟量音频信号的任务。

3.2 数字信号处理技术在其他方面的应用

数字信号技术在测量仪表和测量仪器领域当中也被广泛运用, 取代了之前的高档单片机, 可以大幅度提高产品的功能, 简化仪器上硬件的电路, 实现测量的高精确度。数字信号处理技术在PC领域也被广泛应用, 实现音频和视频的转换。信号处理技术在数字电视方面也已经普及, 数字电视接收机已经有接收地面广播的数字电视机、接收有线电视广播的机顶盒、接收卫星数字电视广播的解码器。

4 数字信号处理技术的展望

今后DSP的发展领域将更加广泛, 通信、电视控制、家用电器等消费类电子产品的数字时代已经到来, 会迎来新的高潮。还可以开发大批专用的芯片, 与其他的集成电路融合在一起, 嵌入DSP内核的电路, 发展成为性价比高的专用芯片。新的单芯片系统, 不仅有大量的数字电路, 还要有大量的模拟电路、敏感元件、高速A/D和D/A, 所以芯片结构、算法、生产工艺以及生产规范等方面都会进入一个新阶段。

5 总结

现在数字信号技术不断发展, 如同一个巨大的宝藏等待人们不断的开发和挖掘。相比20年前, 数字信号处理的性能提高了1500倍以上。虽然消费者还有更多的其他技术可选择, 但数字信号处理技术的主导位置不会发生改变, 新型的数字信号处理技术装备以及高级编译器, 正向着高速、更低功耗、更大容量的道路迈开步子。

参考文献

[1]张炜, 魏永旺, 郝婧.浅谈数字信号处理的发展及其在图像处理中的应用[J].科技信息, 2008 (29) .

3.数字信号处理课程教学探索 篇三

[关键词]数字信号处理；教学改革；学习积极性

[中图分类号] G423 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）06-0163-03

一、引言

随着信息科学和计算技术的迅速发展，数字信号处理的地位和作用越来越突出。数字信号处理课程已成为电子、通讯专业的一门专业必修课，其内容主要涉及数字信号的变换和数字系统的设计两大部分，其中数字信号的变换主要包括序列的傅里叶变换（DTFT）、Z变换、离散傅里叶变换（DFT）及它的快速算法FFT，数字系统的设计主要包括无限脉冲响应（IIR）和有限脉冲响应（FIR）数字滤波器的设计。数字信号处理的先修课程主要有信号与系统、工程数学、复变函数、数字电路、MATLAB语言等。近年来，数字信号处理在无线电通信、数字电视、生物医学、机器人控制、手机等无线终端等等关键技术领域产生着日益重要的影响。但该课程以数理为基础，综合性、理论性强，学生普遍反映公式多、内容抽象、难度较大。本文从数字信号处理课程的自身特点出发，重点就如何提高学生的学习积极性进行了一系列思索，着力提高该课程的教学质量。

二、上好第一堂课，强调课程重要性

学生在第一次上每一门课时，对任课教师和课程内容都是抱有强烈的好奇心的，这就要求任课教师一定要把握好第一堂课，激发学生的学习热情。在讲述具体课程内容前，要对本门课程进行客观综合分析，给学生一个对该课程全面的认识。告诉学生“为什么学习这门课程，如何学习，以及它在实际生活中有什么用途”。数字信号处理是现代信号处理增长最快的领域， 在许多以数字化应用为主的领域都有广泛应用。任课教师应强调现在是数字时代，对数字信号处理的前沿领域，包括图像处理、语音音频、无线电通信、生物医学、移动电话、数字电视等进行介绍，以提高学生对该课程的兴趣，同时帮助他们更好的认识该课程的学习内容。现在学生都比较“务实”，甚至有些急功近利，对马上用得着（包括考研、找工作）的课程投入精力大，反之就比较松散。因此在第一节课时，可以告诉大家，对想继续读研的同学，数字信号处理是电子、通讯相关专业笔试/面试的必考课程；而对于毕业就想工作的同学，凭借熟练掌握数字信号处理相关技术可以在应聘中脱颖而出，激发同学们的学习热情。同时可以请同学们举一反三，说出更多数字信号处理相关的应用，使他们感到自己所学的东西就在人们的日常生活中，而不是遥不可及、虚无缥缈的。

三、多种教学手段并行

为了上好复杂的数字信号处理课程，我们需结合传统板书、多媒体课件教学、Matlab仿真、DSP开发以及多样化课后作业。传统板书容易控制授课节奏，有利于师生互动，不会给学生照本宣科的感觉，学生容易跟随老师的思路，学起来也相对轻松[1]，此外还有利于学生记笔记，因此在习题课和一些基本原理、基本方法的推导和证明中，以及一些逻辑较强需要深入讲解的知识点，教师应采用课堂板书形式，给学生足够的时间领会。但对于一些较抽象的概念以及复杂的图、表，用板书难以表达，则需要借助多媒体课件（PPT），化抽象为形象，化枯燥为生动，增加课堂信息量，使学生把重点放到加深对抽象概念的理解上[2]。需要注意的是，PPT有其片断性特点，PPT的不断翻页，非常容易打断学生的视觉感知，使得对知识点的认识也出现片断性；此外PPT放映速度一旦过快，学生思路没跟上，很容易产生堆积效应，造成学习进度跟不上。所以在PPT讲解过程中，教师速度一定要放慢，讲一行放一行，切不可把所有内容一次都放出来，否则容易误导学生去费劲地阅读PPT上的文字。现代多媒体教学手段与传统的板书教学相融合，可以让两种手段优势互补，其实际效果比单独使用其中任何一种都要好。此外，在课堂中引入Matlab仿真和DSP演示，可以加深学生对基本概念、理论的理解，可以使抽象的内容生动、直观，从而提高学生的学习兴趣，事半功倍[1]。由于该门课程概念抽象，公式繁多，学生若光凭在课堂上听老师讲解，会造成似懂非懂，听完即忘的现象出现，因此每次课后教师需要给学生布置适量的课后习题加以练习，巩固所学知识。除此之外，任课教师还应找一些科普读物供学生课后阅读，比如知乎专栏上的“傅里叶分析之掐死教程”，这样不仅增加了学习的趣味性，也有利于学生对所学知识的理解。

四、教学互动，杜绝填鸭式课堂

在实际教学中，教师要善于站在学生的立场上，找到学习每个知识的最好切入点。课堂上加强与学生互动，让学生主动思考，积极参与到课堂里来，避免填鸭式教学。如在讲“用DFT对信号进行谱分析”时，可以从物理含义（公式）角度出发，对之前所有的傅里叶变换进行一个总结，先给出图1的第一行5个变量，让学生回答从左至右两两变量之间经过的是什么变换处理；然后看第一行每个变量进行各种傅里叶变换后的结果是什么？（得到底下一行的值）；最后看底下一行两两之间的关系。经过这样的课堂提问，可以让学生主动对以前知识进行查漏补缺，比教师直接对着图1进行解释讲解效果好得多。通过课堂提问与课后作业批改，教师能及时检验学生的学习效果，据此再在教学中作适当调整，这样有利于教师学生的双向交流，提高学生的学习效率。

五、加强实验教学

实践教学应本着“知识-能力-素质”协调发展的教育理念，鼓励学生通过实验、实践去探求新知，切实提高学生综合运用知识解决实际问题的能力，培养学生的创新意识。目前， 国内外针对数字信号处理这门课程的改革， 主要沿着两条途径[3]： 一是使用MATLAB 等工具软件， 实现算法仿真； 另一途径就是引入DSP 器件， 对算法进行实现， 特别是实时实现。针对我校学生的实际情况，本门课程主要和“草稿纸”式的语言MATLAB结合[4]，包括1）教学过程中，MATLAB演示覆盖了绝大部分教学内容，包括傅里叶分析、卷积运算、滤波器设计等，还适当引入了MATLAB处理信号的实例，如对音频信号的处理等，激发学生的学习兴趣；2）实验课，针对理论知识点的内容，主要完成五个基本实验[5]，包括系统响应及系统稳定性、时域采样与频域采样、用FFT对信号作频谱分析、IIR数字滤波器设计及软件实现、FIR数字滤波器设计与软件实现。这些实验对难理解的课堂内容，起了非常好的帮助作用。对于所涉及的实验教学内容，任课教师可以给出相应的参考程序，让学生将精力放在计算结果的分析上，突出对实验结果背后隐藏的“物理意义”的理解。明白实验的目的是帮助深入理解课堂知识，而不是编程能力的提高。除了课堂教学，学生如果在实验过程中发现对某个实验感兴趣，任课老师应当鼓励并帮助其进行深入研究，以此作为大四的毕业设计内容均可。

六、完善考试模式

考核是人才培养过程中一个不可缺少的环节，以往本门课程的成绩考核采取传统“3+7”模式，即由平时表现（包括考勤、作业）占30%、期末笔试成绩占70%综合计算。这样的考核方式简单易操作，但这也是一些学生不重视实验、不注重如何应用所学知识解决实际问题的原因之一，结果造成理论联系实际和解决实际问题的能力差[2]。完善化考试模式，学生所有的学习， 包括实验实践环节的MATLAB上机考试、课程设计以及参与学习的过程都要进行考核， 改变过去重视理论知识，忽视实践能力的做法，能极大地强化学生的自主学习能力及动手实践能力。

七、提高教师素养，高度提炼知识点

以上五点都是从教学手段出发，着重从学生积极性的培养来考虑课程改革。还有非常关键的一点，就是对我们任课教师的要求：一方面，在这个知识爆炸的时代，教师必须对学科前沿知识有敏锐的洞察力，形成宽广而深厚的知识视野，这样才能站得高，看得远，将教材上那些抽象深奥的理论通俗易懂形象地讲授给学生；另一方面，也是最基本的，必须对所讲内容高度熟悉，能帮助学生提炼知识点，抓住问题的关键。如在讲DFT的时候，因为它不符合根据傅里叶变换的一般规律：1）信号在时域、频域某一个域的离散，均会导致在另一个域周期；2）信号在一个域有限长，就会导致在另一个域无限宽。这个时候，一定要将DFT的原理（它与DFS的关系）给学生讲述清楚。有限长序列x（n）的N点DFT的实质如图2所示：

这个概念非常重要，DFT的性质大都与此有关。比如有限长序列DFT的隐含周期性，也可由X（k）与x（n）的周期延拓序列的DFS系数的关系得出。至于从x（n）求X（k），或已知X（k）求x（n）则是用定义式直接进行的，并不需要通过和。类似这些关键的知识点，任课教师一定要在讲述DFT的性质之前给学生讲明白，不然越往后学，学生就越是一头雾水，跟不上课堂进度。

八、 结语

教学质量是大学的生命线，如何提高教学质量是每位教师永远的课题。本文根据“数字信号处理”的课程特点和学生的实际情况，从1）上好第一堂课，强调本门课程的学习意义，2）传统板书、多媒体课件、MATLAB实践等多种教学手段并行提高学习效果，3）课堂互动，杜绝填鸭式教学，4）加强实验教学，理论实践齐头并进，5）完善考核方法，激发学生学习积极性，6）加强教师素养，帮助学生理解课程内容等六个方面，对本门课程的教学改革进行了一系列思索，力图激发学生对该门课程的学习兴趣，提高教学质量。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 王学渊，侯毅. 再谈“数字信号处理”的教学改革[J]. 电脑知识与技术，2012：7541-7545.

[2] 蒋先梅. 数字信号处理课程教学改革的探讨[J]. 考试周刊，2011：15-17.

[3] 沈媛媛.基于Matlab的数字信号处理综合性实验设计[J].实验室研究与探索，2009：60-73.

[4] 胡学友，王颖，胡云龙.“数字信号处理”教学改革与实践[J].高教论坛，2007：67-69.

[5] 丁玉美，高西全.数字信号处理（第2版）[M].西安：电子科技大学出版社，2001.

4.武汉大学数字信号处理 篇四

一、实验目的

1、熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法

2、掌握数字滤波器的计算机仿真方法

3、通过观察对实际心电图信号的滤波作用获得数字滤波的感性知识。

二、实验内容及原理

1、用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通IIR数字滤波器。设计指标参数为在通带内截止频率低于0.2时最大衰减小于1dB在阻带内0.3频率区间上最小衰减大于15dB。

2、以0.02为采样间隔打印出数字滤波器在频率区间0/2上的幅频响应特性曲线。

3、用所设计的滤波器对实际心电图信号采样序列进行仿真滤波处理并分别打印出滤波前后的心电图信号波形图观察总结滤波作用与效果。教材例中已求出满足本实验要求的数字滤波系统函数 31kkzHzH 3211212121kzCzBzzAzHkkk 式中 A0.09036 2155.09044.03583.00106.17051.02686.1332211CBCBCB

三、实验结果 心电图信号采样序列 0510***0455055-100-50050nxn心电图信号采样序列xn 用双线性变换法设计IIR数字滤波器一级滤波后的心电图信号 0102030405060-100-80-60-40-2002040ny1n一级滤波后的心电图信号 二级滤波后的心电图信号 0102030405060-100-80-60-40-2002040ny2n二级滤波后的心电图信号 三级滤波后的心电图信号 0102030405060-80-60-40-2002040ny3n三级滤波后的心电图信号 用双线性变换法设计IIR数

验字滤波器滤代波器的幅频响应曲线 码 00.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5-50-40-30-20-10010w/pi20lgHjw滤波器的幅频响应曲线

四、实x-4-20-4-6-4-2-4-6-6-4-4-6-6-261280-16-38-60-84-90-66-32-4-2-***00-2-4000-2-200-2-2-2-20 n0:55 subplot111 stemnx.axis0 55-100 50 xlabeln ylabelxn title心电图信号采样序列xn N56 A0.09036 20.09036 0.09036 B1-1.2686 0.7051 B11-1.0106 0.3583 B21-0.9044 0.2155 y1filterABx n0:55 figure subplot111 stemny1.xlabeln ylabely1n title一级滤波后的心电图信号 y2filterAB1y1 n0:55 figure 用双线性变换法设计IIR数字滤波器subplot111 stemny2.xlabeln ylabely2n title二级滤波后的心电图信号 y3filterAB2y2 n0:55figure subplot111 stemny3.xlabeln ylabely3n title三级滤波后的心电图信号 A0.09036 20.09036 0.09036 B11-1.2686 0.7051 B21-1.0106 0.3583 B31-0.9044 0.2155 H1wfreqzAB1100 H2wfreqzAB2100 H3wfreqzAB3100 H4H1.H2 HH4.H3 magabsH db20log10mageps/maxmag figure subplot111 plotw/pidb axis0 0.5-50 10 xlabelw/pi ylabel20lgHjw title滤波器的幅频响应曲线

5.数字信号处理心得体会 篇五

教学老师是彭启琮老师，20XX年获“首届高校教学名师奖”，主持的电子科技大学“数字信号处理”课程被评为“20XX年度国家精晶课程”。

其中难重点教学设计部分重点分析了“数字信号处理”课程的发展，及其在科学技术中的重要地位和广泛应用，数字信号处理方法的工程实现—DSP技术，如何上好以实验为主的课程德等内容的教学设计。

广义来说，数字信号处理是研究用数字方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调以及快速算法的一门技术学科。在各行业中有着非常广泛的应用。

本人长期从事电站锅炉声学信号检测，这门课对自身的科研水平有着一定帮助。在利用采集到的声波信号，进行滤波等处理，再利用相关的算法得到炉内的温度信息。同时，在本人今后的教学过程中也有一定的启发。打算有机会开设一门研究生课程，主讲关于信号测量和处理，包括压力信号，温度信号等模拟量，将其转化为数字信号后，如何提取特征量和进行算法分析，得到有用的信息，将会十分实用。

6.数字信号处理课程的改革与实践 篇六

数字信号处理课程涉及到的数学知识多、理论性强[1], 内容枯燥, 对于数学基础差的学生来说, 学习难度尤其大。因此很多高校对该课程进行了改革和建设, 取得了一些成绩[2,3]。有的利用MATLAB进行课堂演示和实验教学, 强调理论与实践的结合[4];有的在课程的教学内容、教学方式、实践教学和考核方式等方面进行改革与探索[5];有的让学生参与教学, 改革实验课的教学模式。针对大庆石油学院的培养目标, 课程组从教师队伍、教学内容、教学条件、教学方法与教学手段、实践教学等方面对数字信号处理进行了全方位的改革和建设, 建成了2009年度省级精品课程, 提升了电气信息类专业人才的培养质量。

一、确立课程改革目标

大庆石油学院人才培养目标为:培养德智体美全面发展、基础扎实、知识面宽、实践能力强和具有创新精神的高级应用型人才。结合学校培养目标, 本课程在灵活性、精度、再现性、稳定性等方面进行了深化, 主要教学内容分为基本理论、算法工具箱和专业应用三大部分。实践教学分为实验、课程设计、毕业设计三个环节。实验又分为必做实验、选做实验、开放性实验、设计型实验等, 突出了虚拟实验、嵌入式实验等。通过该课程的学习, 达到下列目标: (1) 为后续相关课学习奠定一个坚实的基础; (2) 构建大学生创新实验平台; (3) 为大学生研究和就业指明方向。本课程建设目标是要求学生了解数字信号处理的基本概念、特点, 学科概貌、应用及发展方向, 掌握数字信号处理的基本原理、基本方法和基本技术, 能够利用DTFT、DFT、FFT、ZT等基本理论进行信号谱分析, 熟悉数字系统的变换、实现和设计原理与方法, 为学生进一步学习后续课程打下良好的理论基础, 为学生从事数字信号处理方向的研究培养一定的技能。

二、加强教师队伍建设

采取多种措施加强教师队伍建设。目前, 学院课程建设组形成了一支由6人组成的师资队伍, 承担了通信工程、信息与计算科学、电子信息工程和电子科学与技术专业的数字信号处理课程的教学工作。其中, 博士后1人, 博士1人, 在读博士2人, 全部为硕士以上学历。教授3人、副教授1人, 高级职称占60%。年龄结构中, 40—50岁教师3人, 30—39岁教师3人。教学队伍中有2名校教学名师, 1名校教学质量优秀奖获得者。教授、副教授每年均为本科生上课, 参与辅导和实验工作, 得到了专家的肯定和学生的好评。

三、优化教学内容

(一) 优化知识模块顺序

本课程先讲述信号及其变换, 再讨论系统及其变换、实现和设计, 从而建立完整的数字信号与系统的概念。知识模块顺序如图1所示。

(二) 建立金融风暴冲击下的教学体系

国际金融风暴对高等教育的冲击暴露了高校的不少问题:如重理论轻应用, 漠视自身条件和实际需求, 人才培养规格雷同率居高不下, 导致毕业生供需结构性矛盾突出, 就业形势严峻, 学生的就业信心受到一定程度的打击。为此, 学院形成课程教学团队, 改变过去主讲老师一包到底的做法;课程团队不但从事课程的理论教学、实验教学, 而且关注、跟踪、分析、研究该课程对人才培养模式的影响。同时借助“数字化地球”、“数字化油田”建设与发展契机, 构建课程、教师与学生的信息化平台。充分调动学生自主学习的积极性, 使课程体现出开放性、交互性、共享性、自主性和协作性的特点。

(三) 将科研成果引入教学

将国家、省 (部) 级、市 (局) 级科技攻关课题的成果引入到教学中。如将省科技攻关项目“调频立体声16级软开关编 (解) 码器的设计与实现”的阶段成果———软开关编码器、滤波器引入到教学中, 使学生既熟悉了当前国家调频广播“村村通”的政策, 又熟悉了科研和设计过程, 还了解了数字信号处理的优势, 以及滤波的作用。此外, 在市科研项目“基于Linux嵌入式智能网络视频监控系统的开发与研究”取得阶段性成果后, 将视频压缩算法嵌入到微处理器中, 建立了视频压缩通信的前端平台, 丰富了创新实验室的内容。

(四) 注重教材建设

选用了程佩青编著清华大学出版社出版的《数字信号处理》教材。该教材是一本吸收了国内外先进数字信号处理技术的比较成熟的教科书, 既有利于学生夯实基础, 又利于拓宽知识面。使用本教材, 学生能够较全面地掌握数字信号处理的基本概念、基本理论、基本分析方法和综合技能。选用了配套教材程佩青编著的《数字信号处理教程习题分析与解答》。为了使本课程向双语教学过渡, 还自编了英文版教材《Digital Signal Processing Theory, Algorithm and Applications》。

(五) 完善实践教学环境

在实践教学方面, 拥有国家和地方共建的LABVIEW开放式实验室, 拥有数字信号处理实验环境, 开设了音频视频软、硬件实验, 开发了综合性和设计性实验。结合教学大纲, 编写了《数字信号处理实验指导书》, 既有必做实验, 又有选做实验和设计性的实验, 提高了学生的实践与设计能力。

基于MATLAB语言开发了与教材配套的仿真试验, 既实现了数值计算的可视化, 又巩固了MAT-LAB语言课程内容。基于LABVIEW开发了网络化虚拟实验室, 使学生可以自主地选择时间和地点进入本实验室完成选修实验。这样学生既认识了虚拟实验室这一新的实验环境, 又激发了探索和创新的兴趣。

便携式DSP系列嵌入式实验系统适应了移动计算通信的发展的需求, 为学生提前进入毕业设计状态奠定了基础, 从学生的选题可以看出, 基于DSP的信号处理较受欢迎。

(六) 开发网络教学环境

建立了精品课网站, 拥有丰富的网络资源, 如数字信号处理网络讲稿、电子课件和试题库等, 开发了数字信号处理虚拟实验室, 实现了网络在线答疑系统, 加强了教与学的信息交流。

四、改革教学方法

(一) 延续信号与系统主线教学方法

鉴于学生刚刚学过信号与系统, 且该课是校级精品课, 为此, 数字信号处理课程的教学体系仍然沿用信号与系统主线, 其内容按照数字信号与系统划分为两条副线, 保持了通信工程专业知识体系的完整性, 教学方法的连续性, 教学手段的熟练性。

(二) 开展集中教学、分散教学和普适教学

结合课程结构和发展趋势, 开展集中教学、分散教学和普适教学, 并实现三种教学方法的有机合成。同时, 利用网络课堂, 开发虚拟课堂, 强化大学生实验创新能力, 提高教学质量。

(三) 注重该课程与后续课程的结合

课程的连续性有助于知识结构系统性的形成, 如在帕塞瓦尔定理讲解中, 指出其是功率谱估计的基础, 且符合能量守恒原理;在讲解卷积和相关时, 提出卷积是线性系统的重要成果, 是本课程的重点, 而相关是信号分离的基础;在讲解DFT与ZT的关系时, 指出前者是对后者的均匀采样, 如果作窄带分析或时频分析的话, 还有许多其他的方法, 为综合课程设计和毕业设计埋下了伏笔, 使学生用辩证发展的思维看待基础课程中知识的学习, 形成发散性思维, 培养了学生的探索兴趣和开发能力。

四、改革实验教学内容

(一) 精选课内实验

数字信号处理课程的课内实验为8个学时, 为此开设了四个必做实验:一个是教材重点的DFT理论验证, 一个是教材难点的谱分析, 另外两个实验为设计性实验, 对应的是教材的重点和难点:IIR和FIR滤波器设计。

(二) 增设开放型实验

配备了DSP微处理器2000、5000、6000实验箱, 利用便携、组件的特点, 既可以由教师在课堂上通过多媒体教学环境演示课程内容与实验结果, 又可以由学生借走利用业余时间开发, 还可以组成开发小组在实验室集体开发, 为学生认识、了解、利用DSP技术提供了保障。

(三) 构建虚拟实验平台

借助中央与地方共建的Lab VIEW实验室, 配合ELVIS硬件平台、PCI-6013数据采集卡等, 构建了数字信号处理虚拟实验室, 为学生提供了丰富的数字信号处理环境, 且减少了实验器件的损耗, 配置灵活, 且扩展性好, 开发周期短。

本课程的实践环节延续到毕业前的综合课程设计、毕业设计, 实现了理论学习向实验技能、创新研究的转变。

经过多年来数字信号处理课程的改革与实践, 培养了一支优秀的专业化课程团队, 课程组教师积极探索教学方法, 改革教学内容, 用现代化手段教学, 取得了良好的教学效果, 专家、同行、学生评价优秀。

参考文献

[1]杨鉴等“.数字信号处理”精品课程建设的几点体会[J].中国电子教育, 2008, (4) .

[2]刘会衡, 田玲.数字信号处理课程教学方法改革与实践[J].教学研究, 2008, (3) .

[3]聂小燕, 鲁才.数字信号处理教学改革的探索[J].实验科学与技术, 2008, (6) .

[4]高永清, 商丹, 杜丽娟“.数字信号处理”课程教学改革与探索[J].中国电力教育, 2009, (3) .

7.论数字信号处理技术应用领域 篇七

关键词：数字信号处理；信息处理；应用领域

中图分类号：TN919 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 12-0000-01

一、前言

20世纪60年代，数字信号处理器（DigitalSignalProcessor）随着信息技术的快速发展应运而生。此后，DSP进入了其飞速发展的阶段。作为目前电子工业领域发展最迅速的DSP技术，备受各大行业的关注与应用。当然，在我国更是并不例外。其市场一片开阔，现如今DSP不仅被应用于通信领域，而且被广泛应用于各种消费产品中，因此，DSP的有关学习显得非常重要。

二、DSP系统构成

数字信号处理器是为快速处理各种数字信号，而设计的内部存储特殊算的微处理器。在DSP系统中，需把模拟信号转化为数字信号，然后对数字信号进行滤波、增强、压缩等各种变换，其处理速度最高达2000MIPS，其处理速度比最快的CPU处理速度快几十倍。如图1，为一个典型的DSP系统。

如图1所示，对于输入信号，第一步进行抗混叠滤波，然后进行A/D变换将输入模拟信号变换成数字信号，之后经DSP芯片对输入的数字信号进行处理，包括乘法运算，加法运算，加乘运算等。最后，输出的信号经过D/A转换器变换转换为模拟值，最后进行滤波得到我们所需的连续的模拟波形[1]。

三、DSP系统的特点

DSP系统以数字信号处理为基础，其突出特点为，其可编程装置的可塑性，可以结合软硬件来实现各种线性、非线性算法。对比，数字逻辑电路，只针对硬件开发的特点，DSP明显具有优势。DSP的硬件开发实现起来越来越容易，而且，周期也渐缩短，实现了起来效率高，无疑会更加节约成本。另外，DSP的时分复用特性，即DSP系统分时段来处理几路不同的信号，表现出其特殊的灵活性。其同样具有低功耗及便于接口的特点；除此之外，DSP还具有稳定性、实时性好、可重复性好、便于集成、重量轻、高精度、体积小、可靠性强、功能更加健全和具有特殊应用等特性。具有以上特点的DSP系统正在向模拟系统靠拢，却远远超出模拟系统所能实现的有限功能[1]。

四、DSP目前的主要应用领域

由于DSP技术的飞速发展，决定了电子产品更新换代的频率越来越高。在我国，DSP技术被广泛应用于各大行业，各大领域。电脑、航天、医疗、娱乐、教育、电器制造业等许多方面。DSP技术的应用与更新显得特别重要。随着DSP技术的发展，DSP技术也逐渐被应用于控制业。在汽车电子、信息安全以及信号处理等领域更是应用广泛。

（一）数字化移动电话

数字移动电话包括两类即高速、低速移动电话。而无论是高速移动电话或者是低速移动电话，都至少要用到1个数字信号处理器，因此，移动电话的快速发展决定的数字信号处理器的大量需求[2]。

（二）数据调制解调器

在传统的应用领域中，DSP的一大应用即为调制解调器。作为连接网络最简单的方式，各种PC机都要通过调制解调器来实现电话线路的拨号功能。因此，调制解调器將通信与信息处理系统有机地联系在一起。而由于网络用户容易出现拥挤等现象。就需要传送数据更快的调制解调器。这样，更高性能的DSP器件就随之被需要。

（三）磁盘/光盘控制器需求

多种信息存储媒体产品的快速发展，磁盘存储器、可写可读磁盘和可写非可读等磁盘存储器随之诞生。现如今磁盘驱动器，存储容量远远大于GB数量级，而小型微型磁盘存储器也逐渐向大存储容量及快速存取的趋势发展，所以其控制器需具有精度高与速度快的特性。当然，所用的DSP性能更需要更高的标准，速度高，处理快的DSP将成为其必不可少的器件[3]。

（四）图形图像处理需求

在电视、电影、影像行业里，各种压缩/解压，编码/译码技术的各个环节都要广泛地应用DSP芯片技术。高速度、高精度的DSP更是不可或缺。随着图像压缩与解压技术的迅速发展，各种新的图像分析方法或者图像分析算法，更是要求，高性能的DSP随之配套[4-5]。

（五）汽车电子系统及其它应用领域

汽车电子系统更是发展日新月异。汽车导航仪等，数据传输至终端，则需用信号处理器对其进行分析。而汽车内摄像机所拍摄的图像的数据信息也必将需数字信号处理处理的一系列转换，才能将信息转换为人们所能接受的信息方式来供人们查阅。所以，DSP在汽车电子系统领域的应用也将大大促进DSP的快速发展。

（六）声音处理。

在通信领域，以脉冲编码调制（PCM）处理为例。由于脉冲编码调制压缩信息十分有限，远远不能提供计算机的应用。而采用声音数字压缩技术中，DSP被大量广泛地采用，尤其是各种各样的音效卡。而高质量、高速度的声音处理技术，就需要更多高性能DSP。

参考文献：

[1]丁美玉，高西全.数字信号处理[M].西安电子科技大学出版社，1997.

[2]张丽娟.DSP在移动通信中的应用[J].电子产品世界，2000（12）.

[3]裘云.DSP技术及其前景[J].微计算机信息，2000，5.

[4]魏晓云，陈杰，曾云.DSP技术的最新发展及其应用现状[J].半导体技术.2003（28）：9.

[5]申敏.DSP原理及其在移动通信中的应用[M].北京：人民邮电出版社，1999.

8.武汉大学数字信号处理 篇八

Chapter 9 9.1 Develop a lowpass IIR digital filter using Butterworth Approximation with the following specifications: passband egde frequency at Fp = 100 Hz, stopband edge frequency at Fs = 600 Hz, passband ripple ap = 1 dB, minimum stopband attenuation as = 32 dB, and sampling frequency FT = 2 kHz.9.2 Develop a highpass IIR digital filter using Butterworth Approximation with the following specifications: passband egde frequency at Fp = 600 Hz, stopband edge frequency at Fs = 100 Hz, passband ripple ap =1 dB, minimum stopband attenuation as = 32 dB, and sampling frequency FT = 2 kHz.

9.数字信号处理在物联网领域的应用 篇九

关于数字信号处理在物联网领域应用的文献综述

专业：物联1303 姓名：李红莉 学号：20136025

伴随着计算机技术的发展,计算机数字时代已经成为主流,而数字信号处理技术[1]则是数字时代的主力军,是不可或缺的技术。所以关于数字信号处理的技术发展[2]也一直受到人们的关注,数字信号的应用领域十分广阔,有通信领域,图像图形技术领域,仪表仪器领域,PC领域等等,还有未来不断挖掘的新应用领域,无疑会将数字信号处理技术推到高峰。此外,数字信号处理[3]的计算发展也一直掌握着处理器DSP的结构演变与发展。而物联网[4]是新一代信息技术的重要组成部分，近几年来，物联网技术受到人们的广泛关注。

其中物联网技术在医疗保健领域[5]的应用越来越受关注。依托医疗行业巨大的市场机遇，物联网有望成为远程医疗行业又一个重要前沿。物联网能够使医疗设备在移动性、连续性、实时性方面做到更好，以满足远程医疗门诊管理解决方案。可以用于及时监测相关诊断信息。通过无线网的普及，提高效率、节省医院人手和提高医疗服务质量。

数字信号处理在物联网中的一大重要应用是心电信号处理[6]。心电信号处理需要数字滤波器即FIR滤波器和IIR滤波器。在数字信号处理中，为了不产生相位失真，通常要求滤波具有零相位。实现零相位数字滤波可以采用FRR或RRF方法。而心电图信号取自安置在心脏部位的电极，其幅度非常微弱，极易受到外界干扰，从而降低了判断的准确性。其中最显著的就是电源干扰，数字信号处理中的自适应滤波可实现消除心电图的电源干扰[7]。消除干扰后将病人的原始信号经过数字信号处理中的滤波后在心电图中显示出来反应病人的身体状况是否正常。

参考文献

[1]孙金林.数字信号处理技术的发展与思考[J].赤峰 学院学报,2011,5.[2]李方慧.数字信号处理技术的新进展[M].北京理工 大学出版社,2010:8.[3]周军晓, 崔莹超.论数字信号处理技术应用领域[J].消费电子, 2013, 第12期:19-19.[4]戴威.浅谈物联网技术及应用领域[J].华章, 2010, 27期.[5]王羽，徐渊洪，杨红，等．物联网技术在患者健康管理中的应用框架［J］．中国医院，2010，14（8）：2-4．

10.武汉大学数字信号处理 篇十

关键词：数字信号处理；教学改革；实践教学

作者简介：蓝会立（1975-），男，壮族，广西马山人，广西工学院电子信息与控制工程系，讲师；廖凤依（1977-），女，广西融水人，广西工学院电子信息与控制工程系，讲师。（广西 柳州 545006）

中图分类号：G642     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）01-0050-02

“数字信号处理”课程是电气信息类专业本科生的一门重要专业基础课，它以信号与系统课程的理论为基础，直接面向实际应用，注重算法的研究，是继续学习其它信号处理课程、通信与电子系统课程的必不可少的基础。该课程的特点是使用数学语言对工程实践中的数据采集、分析与处理问题进行描述，内容比较抽象，理论性强，包含大量公式的推导和证明，课程阐述的理论与现代信息技术的发展前沿和应用密切相关。因此，有效提高该课程教学质量，对提高学生专业素质和综合分析解决问题的能力有着重要的意义。在广西工学院（以下简称“我校”），“数字信号处理”作为电子信息、自动化和测控专业的重要专业基础课，在初期教学采用传统教学方式，重视研究教师教法和理论教学，而忽视了实践教学及对学生潜力的挖掘和应用基本理论解决实际问题能力的培养，教学效果不明显。近几年来，课程组对课程教学目标进行重新定位，在积极探索课程课堂教学模式，优化教学内容，改进教学方法和手段，完善课程考核方式等方面进行了全面地改革和实践，取得了较好的成果。

一、调整优化教学内容

“数字信号处理”和“信号与系统”构成了我校电气类学科的信号处理基础理论平台，课程内容既具有明确的分工又紧密关联。“信号与系统”涉及信号分析与系统分析，信号分析是基础，突出信号与系统的时域分析和变换域分析的物理概念和工程概念，而三大变换只是实现时域分析到变换域分析的数学工具。“数字信号处理”课程涉及数字信号分析和数字滤波器设计。离散傅里叶变换DFT是实现信号数字化分析的核心技术，FFT是提高DFT运算效率的重要算法。信号分析是信号处理的基础，而数字滤波器设计则是信号处理的具体实现。其中离散信号与系统分析是信号分析和系统设计的理论基础，也是“信号与系统”和“数字信号处理”课程承上启下的内容，在两门课中都占有比较多的学时，造成教学重复和学生的厌学情绪，同时本门课程的重点内容因学时少而缩减。传统教学计划都强调每门课程内容的系统性和完整性，造成内容多学时少的矛盾，单门课程的教学改革很难收到理想效果，如何优化教学内容，避免重复教学是“数字信号处理”课程教学改革的一个核心。因此，建立了信号处理课程群，即将内在联系较为紧密的“数字信号处理”和“信号与系统”等课程组合起来构成一个课群，作为信号处理基础系列课程，其课程体系和教学内容被作为一个整体进行优化整合。课程群建设实行二级负责制，课程群组长负责各门课程之间的协调，课程负责人负责本课程内部的调整，以便能适应当前教学的改革与发展。根据“数字信号处理”课程在课程群中的任务和地位，以及学生就业应具备的能力，重新规划制定课程教学计划，通过对课程内容进行分解、整合，编写适应应用型人才培养和教学的教学大纲，在强调基本概念和原理的基础上，以突出应用性、实践性为原则，侧重于学生综合分析解决问题和动手实践能力的培养，做好“数字信号处理”课程与其他课程部分重复内容的衔接，避免造成课时浪费，使学生掌握课程的精髓部分，提高学生自主学习的能力。

其次，针对课程理论教学大多只讨论算法的理论及其推导，较少涉及实现方法及相关的软硬件技术，我们对实践性教学内容进行改革，开设了少学时的MATLAB信号处理课程和DSP硬件技术应用课程。通过课堂演示、基于MATLAB的算法仿真实验及分析、基于DSP的硬件算法综合实验等三个层次的实践活动，强化工程素质和实践能力的综合训练，帮助学生进一步领会和深化课堂上学到的有关数字信号处理的基本概念、基本原理以及基本的信号处理操作及滤波器设计方法。使学生逐步克服了对DSP的陌生和恐惧心理，激发了同学们强烈的好奇心和求知欲，培养学生的动手能力，分析解决问题的能力和创新精神。

二、教学方法改革

“数字信号处理”课程的特点是理论性、概念性比较强，涉及到大量的数学公式和理论推导，学生普遍感觉吃力，不易理解，缺乏兴趣。要提高教学效果，必须改进满堂灌的传统教学方法，采用多种教学方法相结合来丰富课程的教学过程。在教学过程中，结合学习的规律性，针对不同阶段、不同知识点灵活运用不同的教学方法，激发学生的兴趣，调动学生参与教学的主动性。

在教学过程的初期主要采用引导式教学法，即通过形象化的成果引导学生去了解理论知识在实践中的应用，激发学生学习兴趣。例如，通过课堂讲授与课外专题讲座形式介绍学科发展前沿，开拓学生视野，激发学习兴趣；或者在开始讲授新的内容体系之前，通过多媒体等形式有针对性地介绍相应技术在数字信号处理领域的工程应用，以调动他们学习的积极性和主动性，以致提高教学效果。

在教学的中间过程主要采用启发式、讨论式教学方法。这是一种以学生为主体、教师为主导的课堂讨论式教学方法，鼓励学生积极投入到课堂教学的过程中，由被动接受知识向主动学习转变，改变单向灌输的教学模式。在课堂上，重视讨论和交流，教师根据授课内容设计一些思考题，在课堂上以设问的方式，引导学生积极思考和讨论，积极引导学生参与到教学过程中来，教师根据学生的分析思路和结果进行点评、纠正和总结，积极鼓励学生形成问题意识、进行批判思维。这种方法可以活跃课堂气氛，重点突出，学生比较容易把握教学重点。

在教学的后期主要采用研究式教学方法。研究式教学就是将科学领域的研究方法引入课堂，通过教师的激励、引导和帮助使学生去主动发现问题、分析问题、解决问题，并在探究过程中获取知识、训练技能、培养创新能力。在教学过程中，组织多名学生为一组，围绕课程中一些主题，独立搜集研究方向，在课外依循一定的步骤开展研究性学习，最终提供一份包含有课题题目、问题提出、程序、调试波形和结果说明的完整研究报告，引导学生运用数字信号处理的知识分析、解决问题，注重学生思维及创新能力的培养，在研究中加深对数字信号处理基础知识的理解，提高利用理论知识解决实际问题的能力。

三、教学手段改革

本课程的特点是大量使用了数学的方法来表示物理的过程，公式较多，计算繁复，学生不容易掌握，因此采用单一的教学手段很难提高教学效果，必须针对授课内容采用多种教学手段相结合的授课方式。其一，采用多媒体课件教学手段，使教案多媒体化、教学过程互动化。多媒体教学信息量大，可以拓展学生的知识面，精简课堂授课学时，激发学生学习兴趣，提高教学效果。例如，在对概念、公式和定理的物理含义阐述和定性分析中，利用声音、图像、视频、动画等多媒体教学手段，使抽象的内容形象化和可视化，令学生理解其物理含义或包含的思想。但是多媒体教学存在不足是授课速度比较快，因此对于基本原理和基本方法的推导和证明，宜配合板书的授课方式，放慢讲课速度，让学生跟上教师的思路和有足够时间领会。其二，通过建设网络教学资源，使教学资源共享化、教学方式多样化和教师答疑实时化。针对课后的复习、相关背景知识的学习以及课堂内容的扩展部分，充分利用网络，建立课程主页，提供相关资源和讨论空间，实现网络辅导、网上课程研讨、网上交付作业与实验报告和优秀作业展示等。

四、完善课程考核方式

成绩评定既是一个重要的教学环节，也是检验教学效果的重要手段，教学模式的改革要求课程考核方式应灵活多样，评价方法由“一考定全局”的传统终结性评价转向形成性评价与终结性评价相结合、课内教学与课外自主学习相结合的全程评价，从而体现教学评价的全面性、导向性、实效性、过程性和发展性特点。完善课程考核方式，对素质教育的实施和学生自主学习能力和创新能力的培养非常有利，使学生考试成绩更加具有层次性，更加体现学生的综合素质。教师要加强学生平时学习情况考查，采用笔试、口试和论文答辩等多样化的考核方式，多方面地测量学生的综合素质和能力。课程综合评定成绩主要包括期末考试成绩（50％）、课程论文（20％）、实验（15％）和平时成绩（15％）。期末考试主要考查学生对基本概念的掌握和知识的灵活运用能力，避免过多公式推导与演算。课程论文主要考查评估学生知识掌握程度、文献查阅调研能力、动手实践能力、论文撰写和表达能力。实践表明，这种多模式相结合的考试方式更能检查学生的真实能力，避免了对学生的评价一刀切，有利于学生对考核的认同和接受，促进学生的学习主动性和自觉性，激发学生的潜能和个性的发展。

五、结束语

针对“数字信号处理”课程的特点，结合我校的人才培养目标和学生的总体水平层次，对课程的教学内容体系、教学方法和手段、教学评价方式进行了改革，以提高学生的学习兴趣，激发学生的潜能和个性发展，注重学生思维及创新能力的培养。通过学生的评教及后续课程的评价表明课程的教学改革取得了很好的教学效果，调动了学生学习的积极性和主动性，学生的实际动手能力和综合素质明显提高。

参考文献：

[1]武玉红,刘强.关于研究式教学方法的思考[J].长春理工大学学报,

2010,(6):168-169.

[2]赵洪.研究性教学中的难点与实施重点[J] .中国高等教育,2006,

(19):45.

[3]周小微,金宁,胡建荣.信号处理课程群教学改革的实践与探索[J].中国电力教育,2011,(1):86-87.

[4]王创新,贺科学.电气工程院系《数字信号处理》课程的教学研究与实践[J].中国电力教育,2009,(13):102-104.

（责任编辑：刘丽娜）

11.武汉大学数字信号处理 篇十一

引进国外先进的原版教材, 采用双语教学, 提高教学水平, 使学生能够很好的掌握这一新型、实用的学科显得非常必要。在本课程的教学实施中, 建立一套理论与实践, 以及理论与应用有效结合的教学方法。在双语教学过程中, 合理安排英语与中文的时间比例, 可以有效的提高教学质量;对一些概念或归纳性难的内容用中文讲解, 有利于学生的理解。本文将探讨教材选择、教学模式以及学生英语水平对“数字信号处理”这门课程双语教学质量的影响。

1 教材选择

英语教材是实施双语教学的核心材料, 是基本知识的载体, 选择符合教学大纲要求的教材是实现培养目标和落实各课程大纲要求的必要保障。中文教材是对英文教材的辅助, 可以通过中文教材来加强对英文教材的理解, 从而吸收英文教材中的先进理念。我们采用一本英文教材、一本电子版的中文教材和一本中文参考书的“1+1+1”模式, 从多维度提高学生对“数字信号处理”知识点的学习。英文教材为授课内容的主要来源 (学生人手一册) , 电子版中文教材为英文教材的翻译版 (便于英语基础差的学生自修) , 中文参考书在内容上要覆盖、超越课程内容 (便于基础好、有兴趣的学生自修) 。

采用的英文教材是哈佛大学使用的原版教材, 由AV.奥本海姆 (A.V.Oppenheim) 等著的《Discrete-Time Signal Processing》, 该教材概念清晰、内容安排合理、阐述严谨、例题习题丰富, 是一本很好的基础教材。电子版的中文教材是这本英文教材的中文版本《离散时间信号处理 (中文版第2版) 》, 由西安交通大学出版社出版。中文参考书采用《MATLAB在数字信号处理中的应用》, 使学生能够很好的将学到的“数字信号处理”知识通过MATLAB编程实现, 该书具有丰富的MATLAB编程实例, 给出大量富有针对性、实用性的练习题, 便于学生对知识的掌握。

2 教学模式

我们的教学对象是信息电子学院电子信息科学与技术系大学三年级的本科4个班的学生, 其中2个班录取分数线为“二本”线, 2个班录取为“三本”分数线, 两者的英语水平差距比较大。前2个班的英语成绩水平较好, 有较强的英语阅读理解能力, 大多已通过了大学英语四级考试, 能够较好的阅读英文原版教材。后2个班只有少数学生通过了大学英语四级考试, 英语水平对于原版教材的掌握有一定的困难。考虑到学生英语程度参差不齐, 就需要采用不同的教学方法和教学模式进行教学。

目前常用的中英文双语教学模式主要有3种: (1) 过渡型:使用英文原版教材, 老师讲授以汉语为主, 穿插使用一些常规的英语课堂用语; (2) 保持型:使用英文原版教材, 英语板书, 教师以英语讲解为主, 对较难的专业知识辅以汉语解释和说明; (3) 沉浸型:使用英文原版教材, 老师全部用英语讲授, 学生用英语回答问题, 并且用英文完成作业。

因此, 我们对于英语基础比较好的前2个班, 采用保持型模式进行教学, 使用英文原版教材、英文电子教案, 基本以英文讲解为主, 对于一些难懂的知识点利用汉语进行解释。对于英语比较薄弱的后2个班, 采用过渡型模式进行教学, 使用英文原版教材, 英文教案, 以汉语讲解为主, 对于专业术语给予简单的英文说明。

3 英文水平对教学效果的影响

学生的英语水平是形成双语教学语言环境的基础, 是影响双语教学效果的重要因素之一。我们在教学考试结束后, 对英语水平不同的两个学生群进行了问卷调查, 部分统计结果见下表。

分析上述统计数据, 我们可以看出:

(1) 对于英语水平较好的学生认为使用原版教材是有必要的, 能够进一步的提高自己的理论水平, 与国际接轨, 但对英语基础较差的学生, 使用原版教材达不到好的学习效果, 反而成为一种学习负担。

(2) 英语基础好的学生喜欢接受英语教学, 能够很好地理解掌握教学内容;但英语基础差的同学, 由于听力、表达方面的原因, 更倾向于中文教学。

(3) 由于英语水平差异, 导致教学效果满意度的差异。英语水平较好的学生能够很好的理解、掌握所学知识, 英语水平较差的学生由于语言障碍产生抵制心理, 教学效果较差。

4 结语

“数字信号处理”双语教学的目的是为了更好的学习数字信号处理的专业知识, 并且使学生在获得专业知识的同时, 提高外语水平, 促进人才的全面发展。英文原版教材与中文参考教材相辅相承, 既有助于学生在双语课程学习过程中对专业知识、专业词汇的理解, 同时可以提高学生专业英语水平。双语教学是外语教学与专业教学的结合, 由于学生英语水平参差不齐, 在教学个过程中应该因人而异、因材施教, 采用不同的教学方法, 循序渐进, 进行积极的实践与探索, 提高“数字信号处理”双语教学课程的教学质量。

参考文献

[1]钱璐, 林新中, 唐斌.“数字信号处理”课程教学改革的探讨[J].电子科技大学学报 (社科版) , 2005, (7) :64-66.

[2]汪西原.“数字信号处理”课程实践教学改革的探索[J].高等理科教育, 2005, (5) .95-98.

[3]彭启琮.“数字信号处理”课程双语教学的初步实践与探讨[J].电气电子教学学报, 2003, (4) :12-14.

[4]任治刚, 李巴津, 孟克其劳, 韩建峰.“数字信号处理”双语教学模式初探[J].气电子教学学报, 2005, (6) :16-18.

[5]张敏瑞.“数字信号处理”双语教学实践与研究分析[J].陕西师范大学学报 (哲学社会科学版) , 2004, (10) :327-330.

12.数字基带信号实验报告 篇十二

专业班级：

指导老师：李 敏

姓 名：

学 号：

实验一 数字基带信号

一、实验目的

1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。

2、掌握AMI、HDB3码的编码规则。

3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。

4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。

5、了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。

二、实验内容

1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。

2、用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。

3、用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形。

三、实验步骤

本实验使用数字信源单元和HDB3编译码单元。

1、熟悉数字信源单元和HDB3编译码单元的工作原理。接好电源线，打开电源开关。

2、用示波器观察数字信源单元上的各种信号波形。

用信源单元的FS作为示波器的外同步信号，示波器探头的地端接在实验板任何位置的GND点均可，进行下列观察：

（1）示波器的两个通道探头分别接信源单元的NRZ-OUT和BS-OUT，对照发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）；

（2）用开关K1产生代码×1110010（×为任意代码，1110010为7位帧同步码），K2、K3产生任意信息代码，观察本实验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构，和NRZ码特点。

3、 用示波器观察HDB3编译单元的各种波形。

仍用信源单元的FS信号作为示波器的外同步信号。 （1）示波器的两个探头CH1和CH2分别接信源单元的NRZ-OUT和HDB3单元的AMI-HDB3，将信源单元的K1、K2、K3每一位都置1，观察全1码对应的AMI码（开关K4置于左方AMI端）波形和HDB3码（开关K4置于右方HDB3端）波形。再将K1、K2、K3置为全0，观察全0码对应的AMI码和HDB3码。观察时应注意AMI、HDB3码的码元都是占空比为0.5的双极性归零矩形脉冲。编码输出AMI-HDB3比信源输入NRZ-OUT延迟了4个码元。

（2）将K1、K2、K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000态，观察并记录对应的AMI（3）将K1、K2、K3置于任意状态，K4先置左方（AMI）端再置右方（HDB3）端，CH1码和HDB3码。 接信源单元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3单元的DET、BPF、BS-R和NRZ ，观察这些信号波形。观察时应注意：

HDB3单元的NRZ信号（译码输出）滞后于信源模块的NRZ-OUT信号（编码输入）8个码元。

DET是占空比等于0.5的单极性归零码。

BPF信号是一个幅度和周期都不恒定的准正弦信号，BS-R是一个周期基本恒定（等于一个码元周期）的TTL电平信号。

信源代码连0个数越多，越难于从AMI码中提取位同步信号（或者说要求带通滤波的Q值越高，因而越难于实现），而HDB3码则不存在这种问题。本实验中若24位信源代码中连零很多时，则难以从AMI码中得到一个符合要求的稳定的位同步信号，因此不能完成正确的译码（由于分离参数的.影响，各实验系统的现象可能略有不同。一般将信源代码置成只有1个“1”码的状态来观察译码输出）。若24位信源代码全为“0”码，则更不可能从AMI信号（亦是全0信号）得到正确的位同步信号。

四、 实验报告要求

1. 根据实验观察和纪录回答：

（1）不归零码和归零码的特点是什么？

（2）与信源代码中的“1”码相对应的AMI码及HDB3码是否一定相同？为什么？

答：1）不归零码特点：脉冲宽度 τ 等于码元宽度Ts归零码特点：τ ＜Ts

2）与信源代码中的“1”码对应的AMI码及HDB3码不一定相同。因信源代码中的“1”码对应的AMI码“1”、“-1”相间出现，而HDB3码中的“1”，“-1”不但与信源代码中的“1”码有关，而且还与信源代码中的“0”码有关。

2. 设代码为全1，全0及0111 0010 0000 1100 0010 0000，给出AMI及HDB3码的代码和波形。

答：信息代码 1 11 1111

AMI 1 -11-1 1 -1 1

HDB31 -11-1 1 -1 1

信息代码0 0 0 00 0 0 00 0 0 00

AMI 0 0 0 00 0 0 00 0 0 00

HDB30 0 0 1-1 0 0 1 -1 0 0 1 -1

信息代码 0 1 1 10 0 1 00 0 0 01 1 0 00 0 1 00 0 0 0

AMI0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0 0 01 -1 0 0 0 0 1 00 0 0 0

HDB3 0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0-1 0 1 -1 1 0 0 1 -1 0 0 0 –1 0

3. 总结从HDB3码中提取位同步信号的原理。

答：HDB3中不含有离散谱fS(fS在数值上等于码速率)成分。整流后变为一个占空比等于0.5的单极性归零码，其连0个数不超过3，频谱中含有较强的离散谱fS成分，故可通过窄带带通滤波器得到一个相位抖动较小的正弦信号，再经过整形、移相后即可得到合乎要求的位同步信号。

4. 试根据占空比为0.5的单极性归零码的功率谱密度公式说明为什么信息代码中的连0码越长，越难于从AMI码中提取位同步信号，而HDB3码则不存在此问题。

13.《数字图像处理》学习心得 篇十三

通过《数字图像处理》课程的网络学习，我觉得受益匪浅。首先，我们不应再教学中盲目“灌输”，主要还是激发学生对这门课的学习兴趣，应该让学生有一个平台可以看到图像数字处理的效果，产生一个所见即所得的印象，这样学生在学习中就有成就感，就会愿意动手去编程，在调试程序所面临的挫折中也能有信心和劲头去战胜困难；最后，多找些相关的例题和实例，让学生成立学习小组去完成一些学习任务，指导他们合理分工，从简单实例入手，慢慢增加难度，让学生以小组的形式独立完成。这样不仅提高了学生的编程能力，而且培养了他们的协作精神，增强了团队意识。以下是我对这门课程的认识： 图像处理是指对图像信息进行加工，从而满足人类的心理、视觉或者应用的需求的一种行为。图像处理方法一般有数字法和光学法两种，其中数字法的优势很明显，已经被应用到了很多领域中，相信随着科学技术的发展，其应用空间将会更加广泛。数字图像处理又称为计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。数字图像处理是从20世纪60年代以来随着计算机技术和vlsl的发展而产生、发展和不断成熟起来的一个新兴技术领域。数字图像处理技术其实就是利用各种数字硬件与计算机，对图像信息通过转换而得到的电信号进行相应的数学运算，例如图像去噪、图像分割、提取特征、图像增强、图像复原等，以便提高图像的实用性。其特点是处理精度比较高，并且能够对处理软件进行改进来优化处理效果，操作比较方便，但是由于数字图像需要处理的数据量一般很大，因此处理速度有待提高。目前，随着计算机技术的不断发展，计算机的运算速度得到了很大程度的提高。在短短的历史中，它却广泛应用于几乎所有与成像有关的领域，在理论上和实际应用上都取得了巨大的成就。

数字图像处理需用到的关键技术主要有：图像的采集与数字化、图像的编码、图像的增强、图像恢复、图像分割、图像分析等。

数字图像处理的特点主要表现在数字图像处理的信息大多是二维信息，处理信息量很大。因此对计算机的计算速度、存储容量等要求较高；数字图像处理占用的频带较宽。与语言信息相比，占用的频带要大几个数量级。所以在成像、传输、存储、处理、显示等各个环节的实现上技术难度较大，成本亦高。这就对频带压缩技术提出了更高的要求；数字图像中各个像素不是独立的，其相关性大。在图像画面上，经常有很多像素有相同或接近的灰度。所以，图像处理中信息压缩的潜力很大。数字图像处理后的图像受人的因素影响较大，因为图像一般是给人观察和评价的。

数字图像处理的优点主要表现在再现性好、处理精度高、适用面宽、灵活性高等方面。图像处理大体上可分为图像的像质改善、图像分析和图像重建三大部分，每一部分均包含丰富的内容。

图像是人类获取和交换信息的主要来源，因此，图像处理的应用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面，随着人类活动范围的不断扩大，图像处理的应用领域也将随之不断扩大。航天和航空技术、生物医学工程、通信工程、工业和工程领域、军事方面、文化艺术、视频和多媒体系统、电子商务都不同程度的应用了数字图像技术。

14.武汉大学数字信号处理 篇十四

线性卷积, 周期卷积和循环卷积在《数字信号处理》的时域分析中起着重要作用, 是《数字信号处理》的一个重要知识点, 也是该课程的一个难点。

一般教学中容易存在以下三个方面的问题: (1) 由于该知识点数学性比较强, 学生难以完全听懂, 教学效果不好。 (2) 几种卷积概念比较抽象, 即使上课能听懂, 而让学生自己动手求解却又不知从何下手。 (3) 理解这几种卷积的物理意义和关系非常有必要, 而学生难以将这几种卷积前后衔接, 融会贯通。

本文从这几种卷积的定义出发, 分析其概念及联系, 探讨其教学方法, 促进学生对该知识点的理解和掌握。

2 线性卷积、周期卷积及循环卷积的定义

信号通过线性时不变系统的输出为信号与系统函数的线性卷积。所以线性卷积反映了线性系统对输入信号的作用方式, 是线性系统分析与设计的基础, 它广泛地应用于通信、控制、信号处理等领域中。线性卷积的定义如下:

线性卷积对参与卷积的两个序列长度无要求。虽说表达式中卷积的求和范围为-∞到+∞, 实际中的求和范围根据序列长度有关。设序列x (n) 长度为M, h (n) 的长度为N, 求和变量k的取值范围取决于x (k) 和h (n-k) 的长度和取值范围, 并且最后得到的卷积结果即序列yL (n) 的长度取决于x (n) 和h (n) 的长度和取值范围, 所以该线性卷积的长度M+N-1。

由于计算机的发展, 连续信号离散化为数字信号并由计算机处理是技术发展的必然。在离散情况下, 由于离散傅里叶变换隐含的周期性, 因而引入了周期卷积和循环卷积。周期卷积需要就两个序列先周期延拓, 然后将一个序列翻转, 再来移位、相乘, 在主区间0~N-1求和。周期卷积的定义如下:

所以周期卷积要求两个序列是周期相同的周期序列, 求和范围是一个周期, 其结果仍是周期序列, 且周期与原来的两个序列的周期相同。

由于多个周期的序列携带的信息与其主值区间相同, 对周期卷积取主值区间的值, 即可得到循环卷积。其定义如下:

yc (n) =x (n) h (n) =[mN=0-1槇x (m) 槇h (n-m]) RN (n) (3)

3 循环卷积与线性卷积的关系

线性卷积反映了线性系统对输入信号的作用方式, 具有重要实际意义。但由于线性卷积是对无限项求和, 不是闭合解的形式, 不便于用计算机运算;而循环卷积是对有限项求和, 特别适合于计算机运算;同时计算循环卷积可利用FFT来实现, 在速度上比直接计算线性卷积要快得多。鉴于以上三点分析, 通过循环卷积来计算线性卷积具有较大的优越性和实用性。如果找到线性卷积和循环卷积相等的条件, 然后利用FFT计算循环卷积, 即可获得线性卷积的结果。

设序列x (n) 长度为M, h (n) 的长度为N, 设法构造这两个序列x (n) 和h (n) 的循环卷积, 使其果与线性卷积相同。在x (n) 后面补充N-1个0, 使x (n) 长度变为;在h (n) 后面补充M-1个0, 使h (n) 长度也为M+N-1。先将x (n) 和h (n) 进行周期延拓, 周期为M+N-1, 再求周期卷积。

可见该周期卷积是x (n) 和h (n) 的线性卷积yL (n) 的周期延拓, 而以M+N-1为周期的周期延拓刚好没有发生混叠, 对该周期卷积取主值得到的循环卷积正好等于线性卷积。

所以对于长度为M和N的两个序列, 当L≥M+N-1时, L点循环卷积等于线性卷积。

4 利用FFT求线性卷积

根据循环卷积的性质, 两个序列时域循环卷积对应的频域为两序列离散频域直接相乘。可以利用FFT及IFFT来快速求解循环卷积。其过程如图1所示。

为了对比直接从时域计算线性卷积和利用FFT及IFFT求解循环卷积的速度差别, 在matlab平台上, 用两段代码做了相关测试。

从时域计算线性卷积matlab代码:

由此可见, 在满足循环卷积和线性卷相等的条件下, 用FFT和IFFT来计算循环卷积比直接从时域计算线性卷积快速很多。当序列长度更大的时候, 优势将会更加明显。

5 结论

分析了线性卷积的实用性和循环卷积的计算机处理优势, 阐述了两者相等的条件, 利用循环卷积来计算线性卷积, 可以提高运算速度, 解决实际问题, 并在在Matlab上验证了循环卷积的运算速度优势。有助于学生理解卷积的物理意义并掌握卷积的计算方法。

参考文献

[1]刘国良.基于Matlab的离散卷积[J].现代电子技术, 2009, 32 (5) .

[2]周利清, 苏菲.数学信号处理[M].北京:北京邮电大学出版社, 2007.