数字信号处理

本门课程主要讲解数字信号处理的理论、原理与实现方法，是电子信息类专业基础课，学习时需要注意理论联系工程实际。课程以声音信号频谱分析、滤波器设计、性能仿真、硬件实现的工程实例贯穿全程，培养学生系统分析、系统设计、系统实现能力。其先修课程包括：高等数学（数学分析）、线性代数、复变函数、电路分析、信号与系统等。同时是学习后续电子信息类专业课程的基础。

本门课程注重与先修课程“信号与系统”的联系，注重知识点的关联性。对照信号与系统相关内容，分析连续、离散、数字信号的差别与联系，比较数字信号处理和连续信号处理的异同，有助于理解相关知识。从离散时间序列的单位脉冲表示，引出LTI系统的卷积表示。从离散时间序列的复指数表示，引出傅里叶级数、傅里叶变换和z变换。从LTI系统的特征函数，引出LTI系统的频率响应。从傅里叶变换与z变换的关系，引出有理系统函数零极点与频率响应之间的关系。从连续与离散、周期与非周期离散时间信号处理第二版答案，引出离散傅里叶变换（DFT）。从z变换与s变换的关系离散时间信号处理第二版答案，引出IIR滤波器设计方法。从傅里叶变换性质，引出FIR滤波器设计方法。从差分方程，引出滤波器结构与实现方法。最后给出信号的频谱分析方法等数字信号处理的工程应用。此外，课程梳理了相关知识点之间存在的相关性，可对比课程相关章节。例如：时域采样与频域采样、时域周期与频域周期、DFS与DTFT及DFT知识点之间存在内在相似性和内在联系，通过对比学习，可提高学习效率。下图给出了课程内容及各章节安排。

课程主要内容及章节安排结构图

本门课程注重实验与实践，以音频信号处理作为实例，采用基于问题导向的实验教学模式，配备信号频谱分析、滤波设计、滤波器实现、课程综合实验等模块化实验例程，包括模拟滤波器、Matlab/FPGA/DSP数字滤波器等。模拟滤波器实例，将电子线路、信号与系统等课程相关内容联系起来，增加知识的连续性。数字滤波器实例，强化“数字信号处理”和“信号与系统”之间的联系与区别。