数字信号处理原理1-数字信号处理原理及其 MATLAB 实现丛玉良等编著.pptVIP

数字信号处理原理 数字信号处理 ? 引言 ? 离散时间信号和离散时间系统 ? 离散傅立叶变换及其快速算法 ? 数字滤波器的原理和设计方法 ? 离散时间随机信号 ? 功率谱估计的经典方法 引 言 ? 数字信号处理是利用相关的数学理论来研究信号的传输、处理、存储和利用的一门具有坚实理论基础的学科。其处理对象是离散信号。 ? 由于数字计算机和集成电路技术的不断进步，数字信号处理理论及其应用在近三十年来得到了迅速的发展。 ? 数字信号处理的基本特点： - 将模拟信号转换成数字(通常二进制)序列 - 信号的处理都以数字形式进行 - 如果必要，将处理后的数字信号转换为模拟信号 数字信号处理系统的框图 - 任何复杂的数字信号处理系统都可以用下面的框图表示。《数字信号处理》是讲授和介绍如何分析和设计数字信号处理器的理论和方法的一门课程。 - 数字信号处理器是由算法(完成某种任务的数学公式集合)、软件或硬件构成的。算法可以是非实时的，也可以是实时的，看具体应用场合。 数字信号处理系统的框图 数字信号处理的优点 ? 高效数字数据存储和传输 ? 灵活性，即可通过软件重新配置 ? 可实现高复杂性的处理 ? 可利用快速算法和基于矩阵处理的数学方法 ? 由于电子技术的不断进步，运算速度不断提高 ? 高精度和高可靠性 ? 可实现并行处理 ? 高动态范围等。 数字信号处理的一些应用领域 ? 语音：分析、编码、识别、合成和增强 ? 图像：恢复和增强、数据压缩、去噪和模式识别 ? 通信：传输、调制、解调、压缩、高清晰电视、信息加密 和多媒体 ? 雷达和声纳：滤波、检测、特征提取、定位、跟踪和识别 ? 生物医学：分析诊断、监测 ? 地球物理和地震：地质模型、地球勘探、地震分析和预 报、探矿 ? 音乐：合成、编辑、录音、存储 数字信号处理的基本运算 ? 差分方程的计算 ? 离散傅立叶变换的计算 ? 相关运算 数字信号处理的基本运算 ? 振幅平方运算 ? 调制运算 归纳上面的各种运算方式可以看出：加法、乘法和移位运算是经典数字信号处理的基本运算。适合于数字计算机来进行信号处理工作。 而现代数字信号处理理论是基于矩阵运算而形成的理论体系。 离散时间信号与系统 ? 离散时间信号 - 单位取样序列 - 单位阶跃序列和矩形序列 离散时间信号 - 实指数序列 - 复指数序列(将 取样，取样周期为 ) 其中 离散时间信号 - 正弦序列 欧拉公式 ? 模拟指数和正(余)弦函数是周期为 的周期函数。 但是离散正弦序列就不一定是周期序列。 离散时间信号 周期序列的定义： 如果有 ? ? 或 ? 对于取样指数序列，频率 用弧度表示，而不是每秒 弧度。 ? 数字信号具有不明确性。 离散时间信号 - 三个正弦信号的取样 离散时间信号 ? 任何序列 都可以 用延迟了的单位取样 序列的加权和来表示 离散时间系统 ? 线性系统 T[?]表示一种变换，它将输入 变换成输出 。如果 一个系统满足叠加原理，这个系统就是线性系统。即 例1 设 ，即 那么 所以它不是线性系统!! 离散时间系统 ? 非移变(时不变)系统 如果一个系统满足条件 ? 就称这个系统是非移变(时不变)系统。 ? 线性非移变(时不变)系统 如果一个系统满足上述两个条件就称它为线性非移变系统。或表示为LTI系统。 线性非移变系统是工程中常遇到的一类有用的系统。对于这类系统，有完备的数学分析工具。 离散时间系统 ? 线性非移变(时不变)系统的单位取样响应 ? 线性非移变(时不变)系统的响应 又称其为线性卷积。任何线性非移变系统的响应都可以用其单位取样响应来表示。 离散时间系统 其它算律： ? 线性非移变系统的稳定性 线性非移变系统是稳定性的，当且仅当 离散时间系统 ? 线性非移变系统的因果性 如果一个系统的输出 仅依赖于 则称其为因果系统。 如果一个线性非移变系统是因果的，当且仅当它的单位取样响应 值得注意的是，系统的线性、非移变性、稳定性和因果性是互不相关的。在许多实际应用中，因果稳定的线性非移变系统是