《數(shù)字信號處理》是信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)選修課程，本課程介紹數(shù)字信號處理的基本概念、原理與方法，講述利用數(shù)值計(jì)算方法對信號進(jìn)行分析、變換、綜合、賦值與識別，完成對信號的處理及其數(shù)學(xué)原理的分析.

設(shè)置本課程的目的是使學(xué)生對數(shù)字信號處理的基本概念、基本分析方法和數(shù)學(xué)原理進(jìn)行了解與掌握.對信號頻譜與傅立葉變換、離散信號與抽樣定理、濾波與褶積、Z變換、有限離散傅立葉變換、線性時(shí)不變系統(tǒng)、沖擊函數(shù)以及希爾伯特變換與實(shí)信號的復(fù)數(shù)表示進(jìn)行深入了解掌握，并進(jìn)而為進(jìn)一步了解數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法奠定基礎(chǔ).

學(xué)習(xí)本課程的要求是：通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握數(shù)字信號處理的數(shù)學(xué)原理，培養(yǎng)學(xué)生能夠從數(shù)學(xué)角度去分析解決數(shù)字信號處理方面的問題，使學(xué)生掌握數(shù)字信號處理的基本理論和方法，為以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究奠定良好的基礎(chǔ).

一、基本要求

掌握離散時(shí)間信號與系統(tǒng)的時(shí)域、頻域和Z域分析的基本理論，線性時(shí)不變系統(tǒng)、因果穩(wěn)定系統(tǒng)的概念；離散傅里葉變換的原理及其性質(zhì)，快速傅里葉變換及其在信號處理中的應(yīng)用；IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法，包括脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法；線性相位FIR數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)條件和設(shè)計(jì)方法；數(shù)字系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和有限字長效應(yīng)。

二、考試范圍

1、課程相關(guān)知識

基本要求：掌握數(shù)字信號的概念和產(chǎn)生過程、數(shù)字信號的表示方法、數(shù)字信號處理系統(tǒng)的組成；了解數(shù)字信號處理的優(yōu)點(diǎn)和局限性、數(shù)字信號處理的發(fā)展與應(yīng)用。

2、離散時(shí)間信號與系統(tǒng)

（1）知識點(diǎn)一：離散時(shí)間信號

（2）知識點(diǎn)二：信號的采樣與重建

（3）知識點(diǎn)三：離散時(shí)間信號的抽取與插值

（4）知識點(diǎn)四：離散時(shí)間信號的傅里葉變換與Z變換

（5）知識點(diǎn)五：離散時(shí)間系統(tǒng)

（6）知識點(diǎn)六：系統(tǒng)的頻率響應(yīng)與系統(tǒng)函數(shù)

基本要求：掌握常用的典型序列、序列的運(yùn)算，信號的采樣與重建，離散時(shí)間信號的抽取與插值；掌握Z變換、序列傅氏變換的概念及其相互關(guān)系，熟悉典型序列的變換對；掌握線性時(shí)不變系統(tǒng)、因果穩(wěn)定系統(tǒng)的概念；掌握序列頻譜、系統(tǒng)頻響的計(jì)算方法及幾何法確定系統(tǒng)頻響；掌握線性時(shí)不變離散時(shí)間系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)、差分方程和系統(tǒng)函數(shù)三種描述方法及其相互關(guān)系；系統(tǒng)函數(shù)的零極點(diǎn)分布及其與系統(tǒng)頻響的關(guān)系。

3、離散傅里葉變換及其快速算法

（1）知識點(diǎn)一：離散傅里葉級數(shù)

（2）知識點(diǎn)二：離散傅里葉變換

（3）知識點(diǎn)三：利用DFT做連續(xù)信號的頻譜分析

（4）知識點(diǎn)四：快速傅里葉變換

（5）知識點(diǎn)五：快速傅里葉變換的應(yīng)用

基本要求：了解周期序列的定義，掌握周期序列的離散傅里葉級數(shù)及其性質(zhì)；重點(diǎn)掌握離散傅里葉變換的定義、性質(zhì)、物理意義，熟悉頻域抽樣理論；掌握利用DFT對連續(xù)信號進(jìn)行頻譜分析的方法；理解快速傅里葉變換的分解思路，掌握按時(shí)間抽取和按頻率抽取的基2FFT算法及其反變換、混合基FFT算法，F(xiàn)FT算法的運(yùn)算量分析；理解重疊相加法和重疊保留法的原理和方法；熟悉FFT的典型應(yīng)用。

4、IIR濾波器的設(shè)計(jì)方法

（1）知識點(diǎn)一：常用模擬低通濾波器特性

（2）知識點(diǎn)二：從模擬濾波器低通原型到各種數(shù)字濾波器的頻率變換

（3）知識點(diǎn)三：從低通數(shù)字濾波器到各種數(shù)字濾波器的頻率變換

基本要求：掌握由模擬濾波器設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的方法，其中包括巴特沃茲模擬濾波器的設(shè)計(jì)，由模擬濾波器的傳遞函數(shù)獲得數(shù)字濾波器系統(tǒng)函數(shù)的脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法；掌握從低通模擬濾波器到高通、帶通數(shù)字濾波器的頻率變換；了解從低通數(shù)字濾波器到低通數(shù)字濾波器、高通數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)。

5、FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)

（1）知識點(diǎn)一：線性相位FIR濾波器的特點(diǎn)

（2）知識點(diǎn)二：窗口設(shè)計(jì)法

（3）知識點(diǎn)三：頻率采樣設(shè)計(jì)法

（4）知識點(diǎn)四：IIR與FIR數(shù)字濾波器的比較

基本要求：掌握線性相位的概念及FIR數(shù)字濾波器線性相位的條件；掌握線性相位FIR數(shù)字濾波器的幅度特性和零點(diǎn)特性；掌握FIR數(shù)字濾波器的窗口法設(shè)計(jì)和頻率采樣法設(shè)計(jì)；掌握IIR與FIR數(shù)字濾波器的特點(diǎn)。

6、數(shù)字信號系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

（1）知識點(diǎn)一：數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)

（2）知識點(diǎn)二：量化與量化誤差

（3）知識點(diǎn)三：有限字長運(yùn)算對數(shù)字信號系統(tǒng)的影響

（4）知識點(diǎn)四：極限環(huán)振蕩

（5）知識點(diǎn)五：系數(shù)量化對數(shù)字濾波器的影響

基本要求：掌握IIR數(shù)字濾波器的直接型、級聯(lián)型、并聯(lián)型結(jié)構(gòu)；掌握FIR數(shù)字濾波器的橫截型、級聯(lián)型、線性相位型和頻率采樣型結(jié)構(gòu)；熟悉系統(tǒng)互聯(lián)及主要特性；了解量化噪聲產(chǎn)生的原因，掌握定點(diǎn)制下等效量化噪聲通過系統(tǒng)的計(jì)算方法。