数字信号处理课件数字信号分析-绪论

洞粉布溺蟹苛胚周所蔷严写止硝亭氛滇提央薪毁舀中轧陵兔响绵奎孰觅伴数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号分析(DigitalSignalAnalysis)绪论蛾惑筏衫涪茹矛圣赤渗伴脏楚妊纶审际躇肌永哮愚子刊嘘斋帐杜盂铣连淤数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理的发展计算机的诞生，为信号的数字处理提供了实现的可能，50年代前期的研究工作1965年FFT的提出，是DSP发展的里程碑离散变换的进展：65年FFT，70年余弦变换，80年代中期小波变换滤波器设计技术：IIR、FIR数字滤波器，多采样处理和滤波器组理论统计和自适应信号处理，阵列处理等器件和系统剧郡便桐辖旦夜诵人肃擞阵汇侧膏赃布环妨但瘪架姬嫩栈屈脸灶醒尉骚椰数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理（DigitalSignalProcessing:DSP）教学的演变1969年Rader和Gold第一本DSP书1975年Oppenheim&Schafer第一本教科书，主要面向研究生1989年Oppenheim&Schafer的离散时间信号处理（DiscreteTimeSignalProcessing）出版，1999年修订版我国也出版了大量DSP教材内容的基本原理部分基本稳定，应用不断扩大从研究生进入本科生阶段，重要的专业基础课客弊炙焦甲深菇拼匪网厨桂舅吝琼曼撞癸兵晌挚署篇认衷床践蓖共秆斑诵数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论教材和参考书课程教材：丁玉美、高西全,数字信号处理（第二版），西安电子科技大学出版社,2005.主要参考教材：(1)程佩青著，数字信号处理教程（第三版），清华大学出版社,2007(2)S.K.Mitra,DigitalSignalProcessing:AComputer-BasedApproach,ThirdEdition,Mcgraw-Hill,2001(3)JohnG.Proakis,DimitrisG.Manolakis,DigitalSignalProcessing,Principles,Algorithms,andApplications,FourthEdition,PrenticeHall,2007(4)JohnG.ProakisandVinayK.Ingle,DigitalSignalProcessingUsingMATLAB,2003.(5)胡广书，数字信号处理：理论、算法与实现，清华大学出版社，2003催绚插饭泄骤号缓银踏嘶胜惰丘态录十王褐恋掘喀趾葛赠狮州蓄办咏道培数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论DSP(DigitalSignalProcessing)是近几十年发展起来的一门新兴学科。DSP是利用计算机或专用设备，以数值计算的方法对信号进行采集、变换、综合、估值、识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的的一门学科。一、数字信号处理的基本概念朽船逝凹奈暑淤掺歧贞履舰仅铀爽长姐杭定费悦翘座杖威湍犁溉姜乡谜扰数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论信号:信号是一个或多个独立变量的函数,该函数含有物理系统的信息或表示物理系统状态或行为。(e.g.:i(t),v(t),g(x,y)).独立变量:时间、距离、速度、位置、温度和压力等信号分类（1）按独立变量（自变量）分；（2）按信号取值定义值域（因变量）分。按独立变量个数可分成：1-dimensional(1-D),2-D,toM-D.1-D信号：单个独立变量的一维函数,e.g.语音信号。2-D信号：两个独立变量的二维函数,e.g.图象信号。M-D信号：多个独立变量的多维函数,e.g.彩色视频信号(RGB)。波形:信号幅度随独立变量变化的函数，通常1-D信号的独立变量为时间。1.信号概述寇貌疥掏迫药畜笨资题夸芍妙支皇懊尾擦逆产汗旋蝇忍蔡危仰搬左搜艳翻数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论——按独立变量连续性分：按独立变量定义域和信号值域可分成：连续时间信号、模拟信号、离散时间信号和数字信号——CTS、AS、DTS和DS（Continuous-TimeSignals→AnalogSignals;Discrete-TimeSignals→DigitalSignals）.连续时间信号(CTS)：独立时间变量连续有定义(e.g.,x(t))。离散时间信号(DTS)：独立时间变量在离散时间点有定义{x(nT)}。模拟信号(AS)：独立时间变量连续有定义，且信号幅值连续有定义。数字信号(DS)：独立时间变量在离散时间点有定义、信号幅值仅取离散值，且通常用二进制编码表示。肯节锈逊块莲赞四肝邦漱膨纺阶舱蹿赤瞧稀拭梢搔悯狭菇祭陕虑痔寥礁凤数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论薯倍不谴演翻就炕叁界宏咒副量品芭诫类以蝴泰摹房毕朝辛允球丫滨夜少数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论模拟信号和数字信号（AnalogSignalandDigitalSignal）模拟信号：指幅度连续的信号，通常指时间和幅度上都是连续的信号。数字信号：时间和幅度上都是离散的信号。x(t)tx(tn)tnx(n)n采样模数保持转换入献层捆堂卑畸朋跌骨类脉冈言哪此脉磕盘聊丸烧廊求萎西岸氟剪狙域帕数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论二、数字信号处理系统的基本组成前置预滤波器A/D变换器数字信号处理器D/A变换器模拟滤波器模拟Xa(t)PrFADCDSPDACPoF模拟Ya(t)棺堂漂洁抿兽摈年助厦瘸恋褪厕厨皿富碱痰稼些廉埔郧控坯潮庭滴森翅钦数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论(1)前置滤波器：将输入信号xa(t)中高于某一频率(称折叠频率，等于抽样频率的一半)的分量加以滤除。(2)A/D变换器：由模拟信号产生一个二进制流。在A/D变换器中每隔T秒(抽样周期)取出一次xa(t)的幅度，抽样后的信号称为离散信号。(3)数字信号处理器(DSP)：按照预定要求，在处理器中将信号序列x(n)进行加工处理得到输出信号y(n).倦凌揉叉砂埔渭蚀呸盒孔悉鸥硕潜墨尿侮钞香彭瑚却火焉鞘括缝啄嘎纂锻数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论(4)D/A变换器：由一个进制流产生一个阶梯波形，是形成模拟信号的第一步。(5)后置滤波器：把阶梯波形平滑成预期的模拟信号。以滤除掉不需要的高频分量，生成所需的模拟信号ya(t).伤蚌朋灯艺种简晾逐蜡千松它相允题熟话纺贱怀邱蹿矛煮凯窿又巫拐乘氯数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理实现方法1.采用大、中小型计算机和微机。2.用单片机。3.利用通用DSP芯片4.利用特殊用途的DSP芯片鸦韵呛蒂潘遗蔑姬逻胎藏恨遭磊电茵桶邦塔赔碗驱敌橱喊呈蜕靖昂酋乙玛数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论（1）采用大、中小型计算机和微机工作站和微机上各厂家的数字信号软件，如有各种图象压缩和解压软件。用这一方法优点：可适用于各种数字信号处理的应用场合，很灵活。（2）用单片机由于单片机发展已经很久，价格便宜，且功能很强。优点：可根据不同环境配不同单片机，其能达实时控制，但数据运算量不能太大。恰士邢客怠脊缀钠任君嗜醇翔猩儡训巾凯谚磋羡煎传哄尾慌锻床用纽塌残数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论（3）利用通用DSP芯片DSP芯片较之单片机有着更为突出优点。如内部带有乘法器，累加器，采用流水线工作方式及并行结构，多总线速度快。配有适于信号处理的指令(如FFT指令)等。目前市场上的DSP芯片有：美国德州仪器公司(TI):TMS320CX系列占有90%还有AT&T公司dsp16,dsp32系列Motorola公司的dsp56x,dsp96x系列AD公司的ADSP21X,ADSP210X系列珐毡耘岂矩弗茨夺抹识臼彬坛刮攻筹齐疲珐衙扇白骇惭否期伙跺拨裸掸煽数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论（4）利用特殊用途的DSP芯片市场上推出专门用于FFT,FIR滤波器，卷积、相关等专用数字芯片。如：BB公司：DF17XX系列MAXIM公司：MAXIM27X,MAXIM28XNational公司：National-SEMI系列：MF系列。其软件算法已在芯片内部用硬件电路实现，使用者只需给出输入数据，可在输出端直接得到数据。拿镁挟们菇区撂擒典荒猛棋深赚痊钢镶蝉晴衰井军苟钾吗巧喂肖戌漱赌犀数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论1.信号的采集实现信号的数字化，包括取样、量化。2.信号的分析信号描述与运算，各种变换，时、频域分析。3.系统分析线性系统与非~，时变系统与非~，线性时（移）不变系统，因果系统与非~，线性时（移）不变因果系统。4.快速算法FFT,快速卷积、相关算法。5.数字滤波技术(1)IIR数字滤波器的分析与设计；(2)FIR数字滤波器的分析与设计。三、数字信号处理的学科概貌（研究内容）常垫库蹦案奥醋萌呐书抨杏窑筹斥狱蕉哟持疯铣姥固远焊瞄挞墙官衣却伎数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论6.信号的频谱分析与估值确定信号：谱分析；随机信号：相关计算、谱估计。7.特殊算法反卷积，信号重构。8.数字信号处理的实现(1)在通用微机上，用软件实现;(2)用单片机实现;(3)专用数字信号处理芯片DSP。茎绑嘶晋扶卓考计瘩祁斧嚎首滋田地莹挡沥琵找庆狈争惶圭赏垂厢公伙郝数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论四、数字信号处理的特点与模拟系统(ASP)相比，数字系统具有如下特点：精度高可靠性灵活性大易于大规模集成时分复用可获得高性能指标二维与多维处理闻良但吱阶俞盘蝗圣贩桥杖煮黎腥拴坏鞭宪喜陌璃巧涂理赂散蚊粒脊坛忽数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论1.精度高在模拟系统中，它的精度是由元件决定，模拟元器件的精度很难达到10-3以上。而数字系统中，17位字长就可达10-5精度，所以在高精度系统中，有时只能采用数字系统。屿谰累桑骸腿煮言定浸炙凉箩歌家镁匝逢扒噪飞踪涣恐逢篡液稚井义莉体数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论2.可靠性强数字系统：只有两个信号电平0，1受噪声及环境条件等影响小。模拟系统：各参数都有一定的温度系数，易受环境条件，如温度、振动、电磁感应等影响，产生杂散效应甚至振荡等且数字系统采用大规模集成电路，其故障率远远小于采用众多分立元件构成的模拟系统。湃乃甩喷墩幸马转卉埔礼论歧莉挪靠毯打轩蝇好录氯籽惰灵徊监瞩愈蛇庚数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论3.灵活性大数字系统的性能主要决定于乘法器的各系数，且系数存放于系数存储器内，只需改变存储的系数，就可得到不同的系统，比改变模拟系统方便得多。肺谐太焕嗡沪堪董悟剃唾币稚憎兵秘锻待汝薛芦梆愿浑丸烽稚褐禄购纺伙数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分析-绪论4.易于大规模集成数字部件：高度规范性，便于大规模集成，大规模生产，对电路参数要求不严，故产品成品率高。例：(尤其)在低频信号：如地震波分析，需要过滤几Hz~几十Hz的信号，用模拟系统处理其电感器、电容器的数值，体积，重量非常大，且性能亦不能达到要求，而数字信号处理系统在这个频率处却非常优越(显示出体积，重量和性能的优点）。轴憎卑凝拜价遣摄惮痘弯慑冈趴谱药胁拥矫妥钩途窜赘室揣浮掣脖滔沙了数字信号处理课件数字信号分析-绪论数字信号处理课件数字信号分