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数字信号处理DigitalSignalProcessing2/30课程简介：任课教师主讲/指导教师：刘志文/4-311、68911432zwliu@bit.edu.cn参与指导教师：何冰松/4-425/318、68912606-320BeijingInstituteofTechnology3/30课程简介：课程性质与教学方式课程性质专业基础大类课、必修课；多学科共同的基础与工具课程教学方式：研究型学习探索以自主学习为主、实现“做中学”、讨论式教学全班64人分成13个组，其中1个组4人，其它组5人。每组负责一个专题研究学习，设组长一人负责组织与协调工作。组内每个成员分别负责其中一个子专题的研究学习，内容主要包括课堂讲解与讨论、组与组相互提问。每个专题布置一个仿真实验项目，即课内大作业，共5次。大作业是每个学生该专题学习必须完成的作业，分别评定成绩。（教科书上的习题仅作为每位学生的基本练习，可不上交）。资助每个组购买1-2本教学参考书（课程结束时上交任课教师）BeijingInstituteofTechnology4/30课程简介：背景-CDIO教学模式CDIO:一种工程教育新模式将工业产品、生产流程或生产系统的生命全周期抽象为：“构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、运行(Operate)”四个阶段。以全生命周期为载体，组织课程和建立课程间的关联。通过学习和完成项目，培养学生的获取知识能力(自学)、运用知识能力(实践/问题求解)、共享知识能力(团队合作)、发现新知识能力(创新)，以及传播知识能力(交流沟通)，即通过“做中学”得到真才实学。工程教育目标：工程技术专家/卓越工程师具有企业家精神、远见和管理能力，要有创新能力，要理解多元文化和了解国际事务，能与世界各地的同事和客户合作，而不是只能从事单纯技术工作。注：摘自“查建中等著.中国工程教育三大战略.北理工版，2009”BeijingInstituteofTechnology5/30课程简介：背景-OBE教学模式OBE(Outcome-basedEducation):工程教育新模式成果导向教育,也叫能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育。1981年由美国人Spady率先提出，至今仍被认为是追求卓越教育的正确方向。美国工程教育认证协会全面接受了OBE的理念，并将其贯穿于工程教育认证标准的始终。2013年6月，我国被接纳为“华盛顿协议”签约成员。用成果导向教育理念引导工程教育改革，具有现实意义。OBE特别强调学生学到了什么而不是教师教了什么，特别强调教学过程的输出而不是其输入，特别强调研究型教学模式而不是灌输型教学模式，特别强调个性化教学而不是“车厢”式教学。OBE要求学生通过具有挑战性的任务，例如提出项目建议、完成项目策划、开展案例研究和进行口头报告等，来展示他们的能力。这样的任务，能让学生展示思考、质疑、研究、决定和呈现的能力。因此，OBE是将学生置于发展他们的设计能力到完成一个完整过程的环境之中。OBE更加关注高阶能力，例如创造性思维的能力、分析和综合信息的能力、策划和组织能力等。这种能力可以通过以团队的形式完成某些比较复杂的任务来获得。注：摘自“李志义等(大连理工大学).高等工程教育研究.2014年第2期”BeijingInstituteofTechnology6/30课程简介：专题小组与组员的任务•负责所承担专题的研究学习，包括课堂专题知识讲解、提出问题与讨论。同时，鼓励提出专题研究型仿真实验项目（大作业）建议。•负责对其它12个组完成各自专题研究学习的情况做出评价，包括小组的整体表现和个人表现。•专题学习可采用分工合作方式进行，比如每个组员负责承担一个子专题的研究学习、组内讲解与讨论，通过相互学习与交流，完成小组承担的专题研究学习。同时，针对相邻专题准备3-5个问题。•课堂随机抽签确定每个组员负责的子专题的研究学习，包括课堂讲授、提出问题与讨论。同时鼓励给出课后习题建议。BeijingInstituteofTechnology7/30课程简介：课程内容与课程学时课程内容与分组课程简介与绪论、1-2章(2次课)专题大作业交流展示与课程设计项目介绍(1次课)离散付里叶变换(DFT)（第1-2组）快速付里叶变换(FFT)（第3-5组）数字滤波器(DF)-DF结构（第6-7组）-IIRDF设计（第8-10组）-FIRDF设计（第11-13组）(具体分工明细表)课程学时课堂教学＋课程设计项目研究：48＋8学时第1~16周，周一上午/3-5节/信3006BeijingInstituteofTechnology8/30课程简介：教学安排•本课程理论教学为48学时，每次课3学时，共计16次课。另有8个实验学时。具体安排如下：•前2次课，教师负责介绍课程及课程教学安排，讲授数字信号处理1-2章部分内容。•从第3次课开始直到第15次课，由13个专题小组依次负责13个专题的研究学习，包括课堂讲授与讨论。在此期间，教师将针对每个小组和每个学生的研究学习与讲解情况，适时补充讲授相关内容，并适时对研究学习情况给出评议，与学生一起讨论。•第16次课，专题大作业交流展示与课程设计项目介绍•8个实验学时，拟集中安排，学生自主完成满足一定要求的课程设计项目。•课程设计项目答辩(PPT报告、设计项目演示与答辩)。BeijingInstituteofTechnology本课程取消传统的期末笔试为主的课程考核做法，实行模块化的教师与学生评价相结合的课程成绩考核评定办法。具体考核评定办法：•专题学习：30分（小组得分）-讲授25分（其它小组评价占20分，教师评价占5分）-团队合作5分（教师评价）•专题学习课堂提问：5分（小组得分，教师评价）•积极参与课堂讨论：10分（个人得分，教师评价）•专题仿真实验项目：25分（个人得分，教师评价）•课程设计项目(含答辩)：30分(个人得分，教师评价)9/30BeijingInstituteofTechnology课程简介：考核方式10/30课程简介：注意事项注意事项：不要迟到、早退（学院要求：每8节课点名一次，连续2次不到，名单必须上报学院）及时提交大作业认真准备自己可能的课堂讲授、问题与讨论积极参与其它子专题学习的课堂讨论、提问每次大作业格式尽量规范一致，比如统一的封面等。答疑时间：周一晚上9:00-10:00/4-311/423(暂定)BeijingInstituteofTechnology11/30课程简介：教材与参考书教材：程佩青.数字信号处理教程(第四版)简明版，清华大学出版社，2013参考书：[1]王世一.数字信号处理.北京理工大学出版社，2006[2]A.V.奥本海姆,R.W.谢弗,J.R.巴克.离散时间信号处理[M].西安：西安交通大学出版社，2001.[3]J.G.Proakis,D.G.Manolakis.数字信号处理(第四版)[M].北京：电子工业出版社,2007.[4]丁玉美等.数字信号处理[M].西安:西安电子科技大学出版社，2005.[5]程乾生.数字信号处理[M].北京：北京大学出版社，2003.[6]吴镇扬.数字信号处理[M].北京：高等教育出版社，2004.BeijingInstituteofTechnology绪论数字信号、系统与信号处理概念第一、二章：离散时间信号与系统分析基础§2-1信号的取样和抽样定理§2-2离散时间信号的表示及运算规则§2-3离散时间线性非时变系统§2-4有关序列和系统的一些概念13/30绪论§1-1数字信号§1-2数字系统§1-3数字信号处理14/30§1-1数字信号信号：信息、消息连续时间信号：)(txa模拟信号：离散时间信号：数字信号：BeijingInstituteofTechnology15/30连续时间信号v.s.模拟信号continuous-timesignalanalogsignalBeijingInstituteofTechnology16/30离散时间信号BeijingInstituteofTechnology17/30离散时间信号v.s.数字信号模拟信号冲激采样信号采样保持信号数字信号001101000101011010100010000100001000011110001011TBeijingInstituteofTechnology18/30量化误差19/30量化误差BeijingInstituteofTechnology20/30摩斯（Morse)电报机（1837/1844）§1-2数字系统系统：连续时间系统：模拟系统：离散时间系统：数字系统：BeijingInstituteofTechnology摩斯21/30数字系统举例压缩传输接收解压缩采样BeijingInstituteofTechnology22/30§1-3数字信号处理概述信号处理：观测信息决策生存、发展数字信号处理：（1965、1969、1975、1982）数字信号处理的一般组成：一维数字信号处理：DFT/FFT，DF，谱分析,…多维数字信号处理：图像处理，M-DDF/谱分析,…用VLSI实现的数字系统硬件与算法结构：DSP,ASIC,FPGA数字信号处理系统与实现：优点：发展趋势：BeijingInstituteofTechnology23/30§1-3数字信号处理概述BeijingInstituteofTechnology§1-3数字信号处理概述BeijingInstituteofTechnology25/30库利&图基James.W.CooleyJohn.W.TukeyAnalgorithmforthemachinecalculationofcomplexFourierseries,“MathematicsofComputation,19(1965),297-301BeijingInstituteofTechnology26/30数字信号系统基本组成A/D变换数字处理器D/A变换数字信号处理系统组成低通滤波检测、估计、滤波、变换、增强、识别、...BeijingInstituteofTechnology前置滤波27/30DSP实现方法-大/巨/微型计算机-单片机/嵌入式系统（ARM）-通用DSP芯片-专用DSP芯片-FPGA、ASIC-多核、……BeijingInstituteofTechnology28/30DSP优点-精度高_模拟元器件v.s.字长-可靠性高_binary,VLSI-灵活性强_乘法器系数易于调整，可编程性-易于大规模集成_高度规范，体积、重量（低频）-时分复用_利用时域波形冗余同时处理多路信号-抗干扰能力强_高分辨低频谱分析，线性相位FIR-DF-其它（可实现多维处理，如滤波等）BeijingInstituteofTechnology29/30DSP发展趋势-多：DSP种类、应用越来越多-快：运算速度越来越快-好：性价比越来越高-省：功耗越来越低-……BeijingInstituteofTechnology30/30第1-2章：离散时间信号与系统分析基础§2-1连续时间信号的取样和抽样定理§2-2离散时间信号的表示及运算规则§2-3离散时间线性非时变系统§2-4有关序列和系统的一些概念31/30§2-1连续时间信号的取样和抽样定理T=?一、信号的取样BeijingInstituteofTechnology32/30§2-1连续时间信号的取样和抽样定理二、取样定理/采样定理设FTDTFT)(txa)(jXa)(nx)(jeX即dtetxjXtjaa)()(dejXtxtjaa)(21)(（1）TenxeXnnjj△)()(deeXnxnjj)(21)(（2）BeijingInstituteofTechnology33/30§2-1连续时间信号的取样和抽样定理令TddT,,BeijingInstituteofTech