《數(shù)字信號處理》課程是工科本科電子與電氣信息類專業(yè)的必修專業(yè)核心課程，開設于第五學期，3學分。本課程以時域離散信號為研究對象，講授時域離散信號和時域離散信號的定義、頻域分析、離散傅里葉變換、快速離散傅里葉變換、時域離散系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、無限脈沖響應數(shù)字濾波器設計和有限脈沖響應數(shù)字濾波器設計。通過本課程的學習，使學生了解信號處理的一般流程和方法，掌握頻域分析方法；理解離散傅里變換的物理意義和實現(xiàn)，掌握快速傅里葉變換的原理和實現(xiàn)；理解網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的含義和應用，掌握數(shù)字濾波器的設計原理與方法，使學生初步具備信號分析的能力。課程培養(yǎng)目標：培養(yǎng)學生學會應用離散傅里葉變換快速算法解決信號分析問題的方法，掌握數(shù)字濾波器的設計原理與實現(xiàn)方法，為后續(xù)其它課程、畢業(yè)設計，以及將來工作奠定堅實的基礎。
數(shù)字信號處理是電子信息工程本科專業(yè)的專業(yè)主干課程，是在學習完高等數(shù)學、信號與系統(tǒng)等課程后，進一步學習專業(yè)知識的基礎課程。是一門理論和實踐都要求較高的課程。通過理論學習和實驗使學生掌握數(shù)字信號處理的基本原理和方法，初步培養(yǎng)學生能夠從數(shù)學概念、物理概念及工程概念去分析問題和解決問題的能力，掌握采用數(shù)值計算方法（軟件、硬件實現(xiàn)）提取信號、處理信號，為后續(xù)專業(yè)課程及以后從事專業(yè)工作打下良好基礎。
該課程主要包括離散時間信號與系統(tǒng)、信號的傅里葉變換及快速傅里葉變換（FFT）、數(shù)字濾波器設計和數(shù)字信號處理的實現(xiàn)四大塊基本內(nèi)容。是學生學習數(shù)字圖像處理、現(xiàn)代信號處理、語音信號處理等專業(yè)課程的必備基礎，其具體的教程教學目標為：
課程教學目標1：掌握常用離散時間序列、離散序列的運算行列式計算，學會判斷系統(tǒng)的線性性、移不變性、因果性和穩(wěn)定性。能對系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)進行極零點分析。
課程教學目標2：深刻理解各種傅里葉變換之間的關(guān)系，并體會離散傅里葉變換（DFT）的提出過程。掌握FFT算法的核心思想，了解進一步減小運算量的措施。學會使用FFT對信號進行譜分析。
課程教學目標3：了解離散時間系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及相位特性，熟練掌握數(shù)字濾波器（IIR和FIR）的基本理論和設計方法。
第一單元 緒論
目標
1.掌握 數(shù)字信號處理的特點。
2.熟悉 與傳統(tǒng)的模擬技術(shù)相比存在哪些特點以及數(shù)字信號處理的應用領(lǐng)域。
3.了解 數(shù)字信號處理的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢。
內(nèi)容
1.重點闡述 數(shù)字信號處理學科概貌。
2.詳細了解 數(shù)字信號處理的主要應用。
第二單元 離散時間信號與離散時間系統(tǒng)
目標
1.掌握 離散時間信號的運算、時域抽樣定理、卷積和運算。
2.熟悉 頻譜的周期延拓、離散時間LTI系統(tǒng)的性質(zhì)。
3.了解 信號的內(nèi)插恢復、欠抽樣與頻譜抽樣定理。
內(nèi)容
1.重點闡述 ①離散時間信號的數(shù)字序列；②離散時間系統(tǒng)。
2.詳細了解 ①離散時間信號和系統(tǒng)的頻域描述；②信號取樣；③離散時間LTI系統(tǒng)的性質(zhì)和時域分析。
第三單元 離散傅立葉變換及其快速算法
目標
1.掌握 離散傅立葉級數(shù)、按時間和頻率抽取得FFT算法。
2.熟悉 傅立葉級數(shù)系數(shù)、DFT的主要性質(zhì)和運算特性、系統(tǒng)的頻率響應。
3.了解 DFT與頻域抽樣的關(guān)系。
內(nèi)容
1.重點闡述 離散傅立葉級數(shù)及性質(zhì)。
2.詳細了解 ①利用循環(huán)卷積計算線性卷積；②頻率取樣；③圓周卷積。
3.一般介紹快速傅立葉變換及其應用。
第四單元 濾波器的基本結(jié)構(gòu)
目標
1.掌握 ①無限單位沖激響應（IIR）濾波器的基本結(jié)構(gòu)；②有限單位沖激響應（FIR）濾波器的基本結(jié)構(gòu)。
2.熟悉 幾種特殊濾波器及簡單一、二階數(shù)字濾波器的設計。
3.了解 不同結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換。
內(nèi)容
1.重點闡述 無限長單位脈沖響應(IIR)濾波器以及有限單位沖激響應（FIR）濾波器的基本網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。
2.詳細了解 ①數(shù)字濾波器的基本概念；②幾種特殊濾波器的設計方法。
3.一般介紹 數(shù)字濾波器的格型結(jié)構(gòu)。
第五單元 無限長單位脈沖響應(IIR)濾波器的設計方法
目標
1.掌握 ①利用模擬濾波器的理論來設計數(shù)字濾波器；②脈沖響應不變法、雙線形變換法。
2.熟悉 原型變換。
3.了解 用最優(yōu)化技術(shù)設計參數(shù)、Z平面變換法。
內(nèi)容
1.重點闡述 無限長單位脈沖響應(IIR)濾波器的基本網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。
2.詳細了解 ①IIR數(shù)字濾波器的設計方法；②IIR數(shù)字濾波器的頻率變換。
第六單元 有限長單位脈沖(FIR)濾波器的設計方法
目標
1.掌握 線性相位FIR濾波器的特點。
2.熟悉 頻率采樣法。
3.了解 窗口法、過渡帶采樣的計算機輔助最優(yōu)設計法。
內(nèi)容
1.重點闡述 有限單位沖激響應（FIR）數(shù)字濾波器的基本網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。
2.詳細了解 ①FIR數(shù)字濾波器的設計方法；②FIR數(shù)字濾波器的特點。
3.一般介紹FIR數(shù)字濾波器與IIR數(shù)字濾波器的比較。
五、實驗教學目標與內(nèi)容
實驗一 離散信號和系統(tǒng)分析的MATLAB實現(xiàn)
目標
1.熟悉應用MATLAB產(chǎn)生離散信號的方法和MATLAB求解離散系統(tǒng)響應的方法。
3.了解滑動平均系統(tǒng)處理噪聲干擾的方法。
4.掌握MATLAB中產(chǎn)生隨機序列以及差分方程的零狀態(tài)響應的函數(shù)。
內(nèi)容
1.利用MATLAB產(chǎn)生正弦信號，畫出波形。
2.應用MATLAB求解離散系統(tǒng)響應的方法。
實驗二 離散傅里葉變換及譜分析
目標
1．了解補零序列的離散傅立葉變換。
2．了解高密度譜和高分辨率譜之間的區(qū)別。
內(nèi)容
1．實現(xiàn)補零序列的離散傅立葉變換；
2．編程實現(xiàn)高密度譜和高分辨率譜，了解兩者之間的區(qū)別；
3．實現(xiàn)語音信號簡單處理。
實驗三 IIR數(shù)字濾波器的設計（沖激響應不變法）
目標
1．熟悉 由模擬濾波器轉(zhuǎn)換為IIR數(shù)字濾波器的原理與方法。
2．掌握IIR數(shù)字濾波器的計算機仿真方法。
內(nèi)容
1．用沖激響應不變法設計巴特沃斯數(shù)字濾波器。
2．比較并分析變換前的模擬濾波器與變換后的數(shù)字濾波器的頻率特性的區(qū)別。
實驗四 IIR濾波器設計（雙線性變換法）
目標
1. 掌握用雙線性變換法設計原型低通為切比雪夫I型的數(shù)字IIR低通濾波器的原
理和設計方法。
2．掌握求解濾波器的Z變換的方法。
3．掌握利用MATLAB畫出幅頻特性圖的方法。
4．掌握驗證濾波器的方法。
內(nèi)容
1. 用雙線性變換法設計原型低通為切比雪夫I型的數(shù)字IIR低通濾波器。
2. 對設計的濾波器進行頻譜分析。
實驗五 FIR線性相位數(shù)字濾波器的四種類型
目標
1. 掌握FIR數(shù)字濾波器四種類型的線性相位特性、幅度函數(shù)的特點、零點分布。
2. 利用Matlab編寫程序求解四種類型FIR濾波器的振幅響應、系數(shù)、頻率響應、零點分布。
內(nèi)容
利用Matlab編寫程序求解四種類型FIR濾波器的振幅響應、系數(shù)、頻率響應、零點分布。
實驗六 窗函數(shù)法設計FIR數(shù)字濾波器
目標
1. 掌握用窗函數(shù)法和頻率抽樣法設計FIR數(shù)字濾波器的原理和方法。
2. 熟悉線性相位FIR濾波器特性。
