【信號與系統】【數字信號處理】教學大綱

linglanluo · 發表于 2011-6-21 21:08

西安交通大學《信號與系統B》課程教學大綱
英文名稱： Signals and Systems B
課程編號： INFT3014
學時： 68 （講課 60 ，實驗 8 ）；學分： 4.0 開課時間：秋季學期
適用對象：電子科學與技術、計算機科學與技術專業、光信息科學與技術專業
先修課程：數學分析（工程類）或高等數學、電路
使用教材及參考書：
1. 閻鴻森、王新鳳、田惠生編《信號與線性系統》，西安交通大學出版社， 1999 年 8 月第一版
2. [ 美 ] A.V. 奧本海姆等著，劉樹棠譯，《信號與系統》（第二版），西安交通大學出版社， 1998 年
一.課程性質、目的和任務
“信號與系統”是電氣與電子信息類各專業本科生繼“電路”或“電路分析基礎”課
程之后必修的重要主干課程。該課程主要研究確知信號的特性，線性時不變系統的特性，信號通過線性時不變系統的基本分析方法，信號與系統分析方法在某些重要工程領域的應用，以及數字信號處理的基礎知識。通過本課程的學習，使學生掌握信號分析、線性系統分析及數字信號處理的基本理論與分析方法，并對這些理論與方法在工程中的某些應用有初步了解。為適應信息科學與技術的飛速發展及在相關專業領域的深入學習打下堅實的基礎。同時，通過習題和實驗，學生應在分析問題與解決問題的能力及實踐技能方面有所提高。
該課程是學習《現代通信原理》、《自動控制理論》等后續課程所必備的基礎。
二.教學基本要求
通過本課程的學習，在掌握連續時間信號與系統和離散時間信號與系統分析以及數字信號處理的基本理論和方法方面應達到以下基本要求：
1. 掌握信號與系統的基本概念，信號與系統的描述方法，基本信號的特性，系統的一般性質，系統的互聯，增量線性系統的等效方法。
2. 掌握信號分解的基本思想及信號在時域、頻域和變換域進行分解的基本理論及描述方法。通過對連續時間傅立葉級數、連續時間傅立葉變換、離散時間傅立葉級數、離散時間傅立葉變換、拉普拉斯變換和 Z 變換的學習，掌握信號在頻域和變換域的描述及信號時域特性與頻域和變換域特性的關系。
3. 掌握在時域將信號分解成單位沖激或單位脈沖信號的線性組合的思想與方法；學會在時域利用卷積和與卷積積分解決 LTI 系統分析的問題。
4. 在以特征函數為基底分解信號的基礎上，掌握在頻域和變換域分析 LTI 系統的方法，及系統在時域、頻域和變換域的描述方法。了解典型系統的時域特性和頻率特性。會用恰當的方法解決 LTI 系統分析的問題。
5. 通過學習信號與系統分析方法在濾波及通信領域的某些應用，具備應用信號與系統分析的理論和方法解決工程實際問題的初步能力。
6. 通過對信號在時域抽樣和頻域抽樣，掌握連續時間信號與離散時間信號，周期信號與非周期信號之間的內在聯系。
7. 掌握數字信號處理的基本理論， DFT 及其快速算法。
三.教學內容及要求
緒論
教學內容：信號的概念，信號的分類；系統的概念，系統的分類；信號分析，系統分析，信號與系統分析的應用領域。
基本要求：掌握信號與系統的基本概念與分類，信號分析與系統分析的概貌，明確本課程研究的對象及本課程的性質、目的和任務。
信號與系統
教學內容：信號的描述，信號的自變量變換，常用的基本信號；奇異函數；系統的描述，系統的互聯；系統的性質，增量線性系統。
基本要求：掌握信號與系統的描述方法；信號自變量變換對信號的影響；任意信號的奇偶分解；常用基本信號的特性，離散時間復指數信號與正弦信號的周期性；系統互聯的基本方法；系統的性質；增量線性系統的描述與等效方法。
信號與系統的時域分析
教學內容：信號的時域分解，用 δ(t) 表示連續時間信號，用 δ(n) 表示離散時間信號；卷積積分，卷積的圖解計算，卷積的性質；卷積和，卷積和的計算及性質； LTI 系統的性質，系統的單位階躍響應； LTI 系統的微分、差分方程描述， LTI 系統的方框圖描述。
基本要求：掌握信號分解的基本思想；連續時間信號與離散時間信號在時域進行分解的方法及其描述；對 LTI 系統在時域通過卷積積分或卷積和求得系統響應的基本原理；卷積積分與卷積和的計算方法及其性質； LTI 系統的性質與單位沖激響應或單位脈沖響應的關系；單位階躍響應與單位沖激響應或單位脈沖響應的關系；用線性常系數微分或差分方程描述 LTI 系統的條件， LTI 系統的直接型結構。
連續時間信號與系統的頻域分析
教學內容：連續時間 LTI 系統的特征函數；周期信號與連續時間傅立葉級數，周期性矩形脈沖信號的頻譜，非周期信號與連續時間傅立葉變換，常用信號的傅立葉變換，傅立葉級數與傅立葉變換的收斂；周期信號的傅立葉變換；連續時間傅立葉變換的性質； LTI 系統的頻域分析，理想低通濾波器；幅度調制、 DSB 調制與同步解調， AM 調制與包絡解調，頻分復用， PAM 調制與時分復用；連續時間信號的時域抽樣；頻域抽樣。
基本要求：掌握復指數信號是一切 LTI 系統的特征函數的概念，及以特征函數為基底對信號進行分解的基本思想方法；周期信號分解為傅立葉級數的方法，傅立葉級數系數的確定，頻譜的概念；周期性矩形脈沖信號頻譜的特征；非周期信號的頻域描述 — 連續時間傅立葉變換，信號帶寬的概念， Gibbs 現象；常用信號的傅立葉變換；傅立葉級數與傅立葉變換的收斂條件；周期信號的傅立葉變換表示；傅立葉變換的性質； LTI 系統的頻域分析方法；系統頻率響應的概念及信號不失真傳輸的條件；理想低通濾波器的頻域和時域特性；幅度調制中信號頻譜的變化，同步解調與包絡解調的方法，頻分復用的基本原理， PAM 調制的原理及解調方法，時分復用的基本原理；時域抽樣的基本概念，抽樣定理，從樣本通過內插恢復信號的基本原理與過程，欠抽樣造成的頻譜混疊現象；頻域抽樣的分析方法及其與時域抽樣的對偶關系。
離散時間信號與系統的頻域分析
教學內容：離散時間 LTI 系統的特征函數；離散時間傅立葉級數，周期性矩形脈沖序列的頻譜， DFS 的收斂；離散時間傅立葉變換，常用信號的離散時間傅立葉變換；周期信號的離散時間傅立葉變換；離散時間傅立葉變換的性質； DFT ， DFT 與頻域抽樣的關系； DFT 的性質； DFT 應用中的幾個具體問題； FFT 及其快速算法；離散時間 LTI 系統的頻域分析，系統的頻率響應， IIR 系統與 FIR 系統。
基本要求：掌握復指數信號是一切 LTI 系統的特征函數的概念，及以特征函數為基底對信號進行分解的基本思想方法；周期序列分解為離散時間傅立葉級數的方法，離散時間傅立葉級數與連續時間傅立葉級數的區別，傅立葉級數系數的確定；周期性矩形脈沖序列頻譜的特征， DFS 的收斂性；非周期序列的頻域描述 —— 離散時間傅立葉變換，常用信號的頻譜；周期信號的離散時間傅立葉變換表示； DTFT 的性質；離散傅立葉變換（ DFT ）， DFT 與 DFS 的關系， DFT 與 DTFT 的關系， DFT 與頻域抽樣的關系； DFT 的性質； DFT 應用中的具體問題； FFT 的基本思想，按時間抽取和按頻率抽取 FFT 算法的基本特征及流程， IDFT 的快速算法；離散時間 LTI 系統的頻域分析方法，系統頻率響應的概念； IIR 系統與 FIR 系統的基本特征。
拉普拉斯變換
教學內容：雙邊拉普拉斯變換；拉普拉斯變換的 ROC ，收斂域的特征；拉普拉斯變換的性質；常用信號的拉普拉斯變換；拉普拉斯反變換； LTI 系統的復頻域分析；單邊拉普拉斯變換；利用單邊拉普拉斯變換分析增量線性系統。
基本要求：掌握雙邊拉普拉斯變換的定義， ROC 的概念及其重要性，拉普拉斯變換與傅立葉變換的關系，拉普拉斯變換的零極點圖表示方法；各類信號拉普拉斯變換收斂域的基本特征；拉普拉斯變換的性質；常用信號的拉普拉斯變換；通過部分分式展開和常用變換對求取拉普拉斯反變換的方法； LTI 系統的復頻域分析方法；單邊拉普拉斯變換與雙邊拉普拉斯變換的關系，單邊拉普拉斯變換的性質，利用單邊拉普拉斯變換分析增量線性系統的方法。
Z 變換
教學內容：雙邊 Z 變換； Z 變換的 ROC ， ROC 的特征； Z 變換的性質；常用信號的 Z 變換； Z 反變換；離散時間 LTI 系統的 Z 域分析；單邊 Z 變換；利用單邊 Z 變換分析增量線性系統。
基本要求：掌握雙邊 Z 變換的定義， Z 變換與拉氏變換的關系，與 DTFT 的關系及其與 DFT 的關系； Z 變換 ROC 的概念及其重要性， Z 變換的零極點圖表示方法，各類信號 Z 變換收斂域的基本特征； Z 變換的性質；常用信號的 Z 變換； Z 反變換的冪級數展開法和部分分式展開法；離散時間 LTI 系統的 Z 域分析方法；單邊 Z 變換與雙邊 Z 變換的關系，單邊 Z 變換的性質，利用單邊 Z 變換分析增量線性系統的方法。
系統函數
教學內容：系統函數；系統的級聯與并聯結構；系統函數零極點分布對時域特性的影響；系統函數零極點分布對頻率特性的影響； Bode 圖；一階與二階系統。
基本要求：掌握系統函數的概念及其在描述 LTI 系統中的重要性；系統的級聯型與并聯型結構；系統函數零極點分布對系統時域特性的影響，從零極點圖分析系統頻率特性的方法；一階和二階 Bode 圖的作法；一階系統和二階系統的分析方法，并一般了解一階與二階系統的時域和頻域特性。
四.實踐環節
學生在本課程學習階段，配合教學進度應該完成以下規定的教學實驗：
實驗一、信號的頻譜分析（ 2 學時）
實驗二、抽樣（ 2 學時）
實驗三、 LTI 系統的特性（ 2 學時）
實驗四、系統仿真（ 2 學時）
五.課內學時分配

章節	內容	參考學時
1	緒論	2
2	信號與系統	5
3	信號與系統的時域分析	6
4	連續時間信號與系統的付里葉分析	12
5	離散時間信號與系統的付里葉分析	10
6	拉普拉斯變換	7
7	Z變換	7
8	系統函數	7
	機動	4
	總計	60

六.課外學時分配
學生應在學習本課程階段對每一章按照課內學時：課外學時不少于 1 ： 3 的比例投入課外學時，用于復習課程內容，完成教師布置的習題及閱讀相關的教學參考書。以保證達到本課程的教學基本要求。

西安交通大學“數字信號處理”課程教學大綱
英文名稱： Digital Signal Processing
課程編碼： INFT3001
學時： 40 （講課 32 學時，上機 8 學時）學分： 2.0
適用對象：信息工程專業、自動化專業、教改班、學碩連讀班
先修課程：信號與系統
使用教材：鄒理和編著，《數字信號處理（上冊）》，國防工業出版社。 1988 年
參考書 : 程佩青編著，《數字信號處理教程》，清華大學出版社
胡廣書編著，《數字信號處理-理論、算法與實現》，清華大學出版社
[美]A.V.奧本海姆，R.W.謝佛著，黃建國劉樹棠譯，“離散時間信號處理”，
科學出版社， 1998 年 7 月第一版
一、 課程的性質、目的和任務
“數字信號處理”課程是信息和通信工程專業、控制科學與工程專業及相近專業必修的專業技術基礎課程。本課程以離散時間信號與系統作為對象，研究對信號進行各種處理和利用的技術。通過該課程的學習，使得學生牢固掌握確定性離散時間信號的譜分析的原理及快速實現方法，借助于數字濾波器的設計及實現，學生可掌握數字濾波系統的分析以及設計方法。數字信號處理是理論性和工程性都很強的學科，該課程注重“數字信號處理 ” 的理論與工程應用的緊密結合 , 使學生深入理解信號處理的內涵和實質。
本
該課程是進一步學習數字通信，模式識別，圖像處理，隨機數字信號處理、時頻分析等必修專業課的先修課程。
二.教學基本要求
1 .通過對離散時間傅立葉級數、離散時間傅立葉變換和 Z 變換的學習
2 .掌握離散時間系統時域、頻域的描述方法分析，包括差分方程描述、框圖與流圖描述、系統極零點的描述、系統的單位脈沖響應和系統頻率響應的求解方法。
3.拉氏變換、傅氏變換與Z變換的關系。
4 .通過對信號在時域采樣和頻域采樣理論的學習，掌握連續時間信號與離散時間信號，周期信號與非周期信號之間的內在聯系，及對連續時間信號進行離散時間處理的基本思想和方法。
5 . 掌握數字信號處理的基本理論， DFT 及其快速算法。
6 .掌握 IIR 和 FIR 濾波器設計的基本理論和設計方法。
三.教學內容及要求
緒論： 概略介紹數字信號處理的相關背景知識：信號處理，數字信號處理，信號處理的
方法及應用。簡要介紹當前信號處理的新方法、新理論以及新動向。
基本要求：使學生了解本課程的基本情況，特征以及該學科領域內的發展現狀。
第一章 離散時間系統與 z 變換
授課內容：采樣 ( 理想采樣和實際采樣 ) ；離散時間信號；離散時間系統； z 變換； Z 變換和傅氏變換、拉氏變換之間的關系。
基本要求：掌握連續時間信號用離散時間系統處理的分析方法以及理論，熟悉
離散時間信號及系統的時域特性及變換域的分析方法。不但要掌握基本理論，
還應該熟練掌握信號、系統、時域、變換域的分析計算方法。
第二章 離散傅立葉變換（ DFT ）
授課內容：有限長序列的離散傅立葉變換的問題提出；離散傅立葉級數；從離散傅立葉級數到離散傅立葉變換；頻率采樣理論；抽取與內插。
基本要求：了解為什么要引入離散傅立葉變換；從離散傅立葉級數（ DFS ）如何引伸出離散傅立葉變換（ DFT ）；熟練掌握 DFT 的性質。
第三章 數字濾波器的結構
授課內容：數字濾波器的結構特點與表示方法； IIR 濾波器的各種結構； FIR 濾波器的各種結構。
基本要求：使學生深刻理解數字系統運算中的有限子長產生的誤差，使數字濾波器的結構對系統運算的結果有影響。清楚同一濾波器實現結構不同將影響到系統的精度、誤差、穩定性、經濟性及運算速度。進一步掌握： IIR 以及 FIR 濾波器的各種結構以及特點。
第四章 無限長單位脈沖響應（ IIR ）濾波器的設計方法
授課內容： IIR 濾波器的設計特點；脈沖響應不變法；雙線性變換法； z 平面變換法。
基本要求：了解 IIR 濾波器的結構與模擬濾波器的結構相同而可以使 IIR 濾波器設計借用模擬濾波器的設計理論和方法；掌握 IIR 濾波器的兩種從原型模擬濾波器傳輸函數得到數字傳輸函數的方法：即脈沖響應不變法和雙線性變換法；并掌握從低通原型求得相應的帶通，高通濾波器的設計方法。
第五章 有限長單位脈沖響應（ FIR ）濾波器的設計方法
授課內容：有限長單位脈沖響應（ FIR ）濾波器的設計特點；窗口法；頻率采樣法。
基本要求：了解脈沖響應有對稱特性的 FIR 濾波器可具有線性相位及一定約束的幅度特性，掌握 FIR 濾波器的兩種設計方法：窗口法和頻率采樣法。
第六章 快速傅立葉變換（ FFT ）
授課內容： DFT 運算的特點； N 為 2 的整數冪的 FFT 算法；任意基數的快速算法， chip-z 變換，線性卷積的 FFT 算法。
基本要求：熟悉長度為 2 的整數冪的 DFT 分析，快速傅立葉變換的機理。掌握 chip-z 變換的方法以及如何應用 FFT 算法實現線性卷積。
三. 實踐環節
配合課程教學安排了 2 個教學實驗，要求學生用 Matlab 編程實現。
1. FFT 對連續信號進行譜分析，加深理解傅立葉變換的性質，觀察、分析用 FFT 進行譜分析時所產生的柵欄效應以及頻譜泄漏現象。
2 .實現 IIR 數字濾波器的兩種設計。
五.課內學時分配

章節	內容	參考學時
	緒論	2
1	離散時間系統與 Z 變換	4
2	離散傅立葉變換（ DFT ）	6
3	數字濾波器的結構	2
4	無限長單位脈沖響應（ IIR ）濾波器的設計方法	5
5	有限長單位脈沖響應（ FIR ）濾波器的設計方法	5
6	快速傅立葉變換（ FFT ）	6
上機	FFT 對連續信號進行譜分析及 IIR 數字濾波器的設計	8
	復習總結	2

六.課外學時分配
學生應在學習本課程階段對每一章按照課內學時：課外學時不少于 1 ： 3 的比例投入課外學時，用于復習課程內容，完成教師布置的習題及閱讀相關的教學參考書，以保證達到本課程的教學基本要求。

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【給2012通信】通信、信號2011研招概況http://www.5522pp.com/t3733556p1

JamesKun · 發表于 2011-6-22 18:32

好貼啊這是交大本科生的教學大綱？

913025429 · 發表于 2011-6-23 14:17

hehe 頂一個

andythm · 發表于 2011-6-28 15:42

謝謝樓主！~~~~

桃花妖 · 發表于 2011-7-3 18:22

謝謝

DIYwei · 發表于 2011-7-10 23:42

謝謝LZ啊

流水竹笛 · 發表于 2011-7-12 16:48

樓主人真好！頭像也很給力

軒@緣 · 發表于 2012-10-3 23:11

謝謝樓主?。?！

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