【信号与系统】【数字信号处理】教学大纲

linglanluo

西安交通大学《信号与系统B》课程教学大纲
英文名称： Signals and Systems B
课程编号： INFT3014
学 时： 68 （讲课 60 ，实验 8 ）； 学分： 4.0 开课时间： 秋季学期
适用对象： 电子科学与技术、计算机科学与技术专业、光信息科学与技术专业
先修课程： 数学分析（工程类）或高等数学、电路
使用教材及参考书：
1. 阎鸿森、王新凤、田惠生编《信号与线性系统》，西安交通大学出版社， 1999 年 8 月第一版
2. [ 美 ] A.V. 奥本海姆等著，刘树棠译，《信号与系统》（第二版），西安交通大学出版社， 1998 年
一.课程性质、目的和任务
“信号与系统”是电气与电子信息类各专业本科生继“电路”或“电路分析基础”课
程之后必修的重要主干课程。该课程主要研究确知信号的特性，线性时不变系统的特性，信号通过线性时不变系统的基本分析方法，信号与系统分析方法在某些重要工程领域的应用，以及数字信号处理的基础知识。通过本课程的学习，使学生掌握信号分析、线性系统分析及数字信号处理的基本理论与分析方法，并对这些理论与方法在工程中的某些应用有初步了解。为适应信息科学与技术的飞速发展及在相关专业领域的深入学习打下坚实的基础。同时，通过习题和实验，学生应在分析问题与解决问题的能力及实践技能方面有所提高。
该课程是学习《现代通信原理》、《自动控制理论》等后续课程所必备的基础。
二.教学基本要求
通过本课程的学习，在掌握连续时间信号与系统和离散时间信号与系统分析以及数字信号处理的基本理论和方法方面应达到以下基本要求：
1. 掌握信号与系统的基本概念，信号与系统的描述方法，基本信号的特性，系统的一般性质，系统的互联，增量线性系统的等效方法。
2. 掌握信号分解的基本思想及信号在时域、频域和变换域进行分解的基本理论及描述方法。通过对连续时间傅立叶级数、连续时间傅立叶变换、离散时间傅立叶级数、离散时间傅立叶变换、拉普拉斯变换和 Z 变换的学习，掌握信号在频域和变换域的描述及信号时域特性与频域和变换域特性的关系。
3. 掌握在时域将信号分解成单位冲激或单位脉冲信号的线性组合的思想与方法；学会在时域利用卷积和与卷积积分解决 LTI 系统分析的问题。
4. 在以特征函数为基底分解信号的基础上，掌握在频域和变换域分析 LTI 系统的方法，及系统在时域、频域和变换域的描述方法。了解典型系统的时域特性和频率特性。会用恰当的方法解决 LTI 系统分析的问题。
5. 通过学习信号与系统分析方法在滤波及通信领域的某些应用，具备应用信号与系统分析的理论和方法解决工程实际问题的初步能力。
6. 通过对信号在时域抽样和频域抽样，掌握连续时间信号与离散时间信号，周期信号与非周期信号之间的内在联系。
7. 掌握数字信号处理的基本理论， DFT 及其快速算法。
三.教学内容及要求
绪论
教学内容： 信号的概念，信号的分类；系统的概念，系统的分类；信号分析，系统分析，信号与系统分析的应用领域。
基本要求： 掌握信号与系统的基本概念与分类，信号分析与系统分析的概貌，明确本课程研究的对象及本课程的性质、目的和任务。
信号与系统
教学内容： 信号的描述，信号的自变量变换，常用的基本信号；奇异函数；系统的描述，系统的互联；系统的性质，增量线性系统。
基本要求： 掌握信号与系统的描述方法；信号自变量变换对信号的影响；任意信号的奇偶分解；常用基本信号的特性，离散时间复指数信号与正弦信号的周期性；系统互联的基本方法；系统的性质；增量线性系统的描述与等效方法。
信号与系统的时域分析
教学内容： 信号的时域分解，用 δ(t) 表示连续时间信号，用 δ(n) 表示离散时间信号；卷积积分，卷积的图解计算，卷积的性质；卷积和，卷积和的计算及性质； LTI 系统的性质，系统的单位阶跃响应； LTI 系统的微分、差分方程描述， LTI 系统的方框图描述。
基本要求： 掌握信号分解的基本思想；连续时间信号与离散时间信号在时域进行分解的方法及其描述；对 LTI 系统在时域通过卷积积分或卷积和求得系统响应的基本原理；卷积积分与卷积和的计算方法及其性质； LTI 系统的性质与单位冲激响应或单位脉冲响应的关系；单位阶跃响应与单位冲激响应或单位脉冲响应的关系；用线性常系数微分或差分方程描述 LTI 系统的条件， LTI 系统的直接型结构。
连续时间信号与系统的频域分析
教学内容： 连续时间 LTI 系统的特征函数；周期信号与连续时间傅立叶级数，周期性矩形脉冲信号的频谱，非周期信号与连续时间傅立叶变换，常用信号的傅立叶变换，傅立叶级数与傅立叶变换的收敛；周期信号的傅立叶变换；连续时间傅立叶变换的性质； LTI 系统的频域分析，理想低通滤波器；幅度调制、 DSB 调制与同步解调， AM 调制与包络解调，频分复用， PAM 调制与时分复用；连续时间信号的时域抽样；频域抽样。
基本要求： 掌握复指数信号是一切 LTI 系统的特征函数的概念，及以特征函数为基底对信号进行分解的基本思想方法；周期信号分解为傅立叶级数的方法，傅立叶级数系数的确定，频谱的概念；周期性矩形脉冲信号频谱的特征；非周期信号的频域描述 — 连续时间傅立叶变换，信号带宽的概念， Gibbs 现象；常用信号的傅立叶变换；傅立叶级数与傅立叶变换的收敛条件；周期信号的傅立叶变换表示；傅立叶变换的性质； LTI 系统的频域分析方法；系统频率响应的概念及信号不失真传输的条件；理想低通滤波器的频域和时域特性；幅度调制中信号频谱的变化，同步解调与包络解调的方法，频分复用的基本原理， PAM 调制的原理及解调方法，时分复用的基本原理；时域抽样的基本概念，抽样定理，从样本通过内插恢复信号的基本原理与过程，欠抽样造成的频谱混叠现象；频域抽样的分析方法及其与时域抽样的对偶关系。
离散时间信号与系统的频域分析
教学内容： 离散时间 LTI 系统的特征函数；离散时间傅立叶级数，周期性矩形脉冲序列的频谱， DFS 的收敛；离散时间傅立叶变换，常用信号的离散时间傅立叶变换；周期信号的离散时间傅立叶变换；离散时间傅立叶变换的性质； DFT ， DFT 与频域抽样的关系； DFT 的性质； DFT 应用中的几个具体问题； FFT 及其快速算法；离散时间 LTI 系统的频域分析，系统的频率响应， IIR 系统与 FIR 系统。
基本要求： 掌握复指数信号是一切 LTI 系统的特征函数的概念，及以特征函数为基底对信号进行分解的基本思想方法；周期序列分解为离散时间傅立叶级数的方法，离散时间傅立叶级数与连续时间傅立叶级数的区别，傅立叶级数系数的确定；周期性矩形脉冲序列频谱的特征， DFS 的收敛性；非周期序列的频域描述 —— 离散时间傅立叶变换，常用信号的频谱；周期信号的离散时间傅立叶变换表示； DTFT 的性质；离散傅立叶变换（ DFT ）， DFT 与 DFS 的关系， DFT 与 DTFT 的关系， DFT 与频域抽样的关系； DFT 的性质； DFT 应用中的具体问题； FFT 的基本思想，按时间抽取和按频率抽取 FFT 算法的基本特征及流程， IDFT 的快速算法；离散时间 LTI 系统的频域分析方法，系统频率响应的概念； IIR 系统与 FIR 系统的基本特征。
拉普拉斯变换
教学内容： 双边拉普拉斯变换；拉普拉斯变换的 ROC ，收敛域的特征；拉普拉斯变换的性质；常用信号的拉普拉斯变换；拉普拉斯反变换； LTI 系统的复频域分析；单边拉普拉斯变换；利用单边拉普拉斯变换分析增量线性系统。
基本要求： 掌握双边拉普拉斯变换的定义， ROC 的概念及其重要性，拉普拉斯变换与傅立叶变换的关系，拉普拉斯变换的零极点图表示方法；各类信号拉普拉斯变换收敛域的基本特征；拉普拉斯变换的性质；常用信号的拉普拉斯变换；通过部分分式展开和常用变换对求取拉普拉斯反变换的方法； LTI 系统的复频域分析方法；单边拉普拉斯变换与双边拉普拉斯变换的关系，单边拉普拉斯变换的性质，利用单边拉普拉斯变换分析增量线性系统的方法。
Z 变换
教学内容： 双边 Z 变换； Z 变换的 ROC ， ROC 的特征； Z 变换的性质；常用信号的 Z 变换； Z 反变换；离散时间 LTI 系统的 Z 域分析；单边 Z 变换；利用单边 Z 变换分析增量线性系统。
基本要求： 掌握双边 Z 变换的定义， Z 变换与拉氏变换的关系，与 DTFT 的关系及其与 DFT 的关系； Z 变换 ROC 的概念及其重要性， Z 变换的零极点图表示方法，各类信号 Z 变换收敛域的基本特征； Z 变换的性质；常用信号的 Z 变换； Z 反变换的幂级数展开法和部分分式展开法；离散时间 LTI 系统的 Z 域分析方法；单边 Z 变换与双边 Z 变换的关系，单边 Z 变换的性质，利用单边 Z 变换分析增量线性系统的方法。
系统函数
教学内容： 系统函数； 系统的级联与并联结构；系统函数零极点分布对时域特性的影响；系统函数零极点分布对频率特性的影响； Bode 图；一阶与二阶系统。
基本要求： 掌握系统函数的概念及其在描述 LTI 系统中的重要性；系统的级联型与并联型结构；系统函数零极点分布对系统时域特性的影响，从零极点图分析系统频率特性的方法；一阶和二阶 Bode 图的作法；一阶系统和二阶系统的分析方法，并一般了解一阶与二阶系统的时域和频域特性。
四.实践环节
学生在本课程学习阶段，配合教学进度应该完成以下规定的教学实验：
实验一 、信号的频谱分析（ 2 学时）
实验二、抽样（ 2 学时）
实验三、 LTI 系统的特性（ 2 学时）
实验四、系统仿真（ 2 学时）
五.课内学时分配

章节	内 容	参考学时
1	绪论	2
2	信号与系统	5
3	信号与系统的时域分析	6
4	连续时间信号与系统的付里叶分析	12
5	离散时间信号与系统的付里叶分析	10
6	拉普拉斯变换	7
7	Z变换	7
8	系统函数	7
	机动	4
	总计	60

六.课外学时分配
学生应在学习本课程阶段对每一章按照课内学时：课外学时不少于 1 ： 3 的比例投入课外学时，用于复习课程内容，完成教师布置的习题及阅读相关的教学参考书。以保证达到本课程的教学基本要求。



西安交通大学“数字信号处理”课程教学大纲
英文名称： Digital Signal Processing
课程编码： INFT3001
学 时： 40 （讲课 32 学时，上机 8 学时） 学 分： 2.0
适用对象： 信息工程专业、自动化专业、教改班、学硕连读班
先修课程：信号与系统
使用教材：邹理和 编著，《数字信号处理（上册）》，国防工业出版社。 1988 年
参考书 : 程佩青 编著，《数字信号处理教程》，清华大学出版社
胡广书 编著，《数字信号处理-理论、算法与实现》，清华大学出版社
[美]A.V.奥本海姆，R.W.谢佛 著，黄建国 刘树棠译，“离散时间信号处理”，
科学出版社 ， 1998 年 7 月第一版
一、 课程的性质、目的和任务
“数字信号处理”课程是信息和通信工程专业、控制科学与工程专业及相近专业必修的专业技术基础课程。本课程以离散时间信号与系统作为对象，研究对信号进行各种处理和利用的技术。通过该课程的学习，使得学生牢固掌握确定性离散时间信号的谱分析的原理及快速实现方法，借助于数字滤波器的设计及实现，学生可掌握数字滤波系统的分析以及设计方法。 数字信号处理是理论性和工程性都很强的学科， 该课程注重“数字信号处理 ” 的理论与工程应用的紧密结合 , 使学生深入理解信号处理的内涵和实质。
本
该课程是进一步学习数字通信，模式识别，图像处理，随机数字信号处理、时频分析等必修专业课的先修课程。
二.教学基本要求
1 .通过对离散时间傅立叶级数、离散时间傅立叶变换和 Z 变换的学习
2 .掌握离散时间系统时域、频域的描述方法分析，包括差分方程描述、框图与流图描述、系统极零点的描述、系统的单位脉冲响应和系统频率响应的求解方法。
3.拉氏变换、傅氏变换与Z变换的 关系。
4 .通过对信号在时域采样和频域采样理论的学习，掌握连续时间信号与离散时间信号，周期信号与 非周期信号之间的内在联系，及对连续时间信号进行离散时间处理的基本思想和方法。
5 . 掌握数字信号处理的基本理论， DFT 及其快速算法。
6 .掌握 IIR 和 FIR 滤波器设计的基本理论和设计方法。
三.教学内容及要求
绪论： 概略介绍数字信号处理的相关背景知识：信号处理，数字信号处理，信号处理的
方法及应用。简要介绍当前信号处理的新方法、新理论以及新动向。
基本要求：使学生了解本课程的基本情况，特征以及该学科领域内的发展现状。
第一章 离散时间系统与 z 变换
授课内容：采样 ( 理想采样和实际采样 ) ；离散时间信号；离散时间系统； z 变换； Z 变换和傅氏变换、拉氏变换之间的关系。
基本要求：掌握连续时间信号用离散时间系统处理的分析方法以及理论，熟悉
离散时间信号及系统的时域特性及变换域的分析方法。不但要掌握基本理论，
还应该熟练掌握信号、系统、时域、变换域的分析计算方法。
第二章 离散傅立叶变换（ DFT ）
授课内容：有限长序列的离散傅立叶变换的问题提出；离散傅立叶级数；从离散傅立叶级数到离散傅立叶变换；频率采样理论；抽取与内插。
基本要求：了解为什么要引入离散傅立叶变换；从离散傅立叶级数（ DFS ）如何引伸出离散傅立叶变换（ DFT ）；熟练掌握 DFT 的性质。
第三章 数字滤波器的结构
授课内容：数字滤波器的结构特点与表示方法； IIR 滤波器的各种结构； FIR 滤波器的各种结构。
基本要求：使学生深刻理解数字系统运算中的有限子长产生的误差，使数字滤波器的结构对系统运算的结果有影响。清楚同一滤波器实现结构不同将影响到系统的精度、误差、稳定性、经济性及运算速度。进一步掌握： IIR 以及 FIR 滤波器的各种结构以及特点。
第四章 无限长单位脉冲响应（ IIR ）滤波器的设计方法
授课内容： IIR 滤波器的设计特点；脉冲响应不变法；双线性变换法； z 平面变换法。
基本要求：了解 IIR 滤波器的结构与模拟滤波器的结构相同而可以使 IIR 滤波器设计借用模拟滤波器的设计理论和方法；掌握 IIR 滤波器的两种从原型模拟滤波器传输函数得到数字传输函数的方法：即脉冲响应不变法和双线性变换法；并掌握从低通原型求得相应的带通，高通滤波器的设计方法。
第五章 有限长单位脉冲响应（ FIR ）滤波器的设计方法
授课内容：有限长单位脉冲响应（ FIR ）滤波器的设计特点；窗口法；频率采样法。
基本要求：了解脉冲响应有对称特性的 FIR 滤波器可具有线性相位及一定约束的幅度特性，掌握 FIR 滤波器的两种设计方法：窗口法和频率采样法。
第六章 快速傅立叶变换（ FFT ）
授课内容： DFT 运算的特点； N 为 2 的整数幂的 FFT 算法；任意基数的快速算法， chip-z 变换，线性卷积的 FFT 算法。
基本要求：熟悉长度为 2 的整数幂的 DFT 分析，快速傅立叶变换的机理。掌握 chip-z 变换的方法以及如何应用 FFT 算法实现线性卷积。
三. 实践环节
配合课程教学安排了 2 个教学实验，要求学生用 Matlab 编程实现。
1. FFT 对连续信号进行谱分析，加深理解傅立叶变换的性质，观察、分析用 FFT 进行谱分析时所产生的栅栏效应以及频谱泄漏现象。
2 .实现 IIR 数字滤波器的两种设计。
五.课内学时分配

章节	内容	参考学时
	绪论	2
1	离散时间系统与 Z 变换	4
2	离散傅立叶变换（ DFT ）	6
3	数字滤波器的结构	2
4	无限长单位脉冲响应（ IIR ）滤波器的设计方法	5
5	有限长单位脉冲响应（ FIR ）滤波器的设计方法	5
6	快速傅立叶变换（ FFT ）	6
上机	FFT 对连续信号进行谱分析及 IIR 数字滤波器的设计	8
	复习总结	2

六.课外学时分配
学生应在学习本课程阶段对每一章按照课内学时：课外学时不少于 1 ： 3 的比例投入课外学时，用于复习课程内容，完成教师布置的习题及阅读相关的教学参考书，以保证达到本课程的教学基本要求。


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【给2012通信】通信、信号2011研招概况http://bbs.kaoyan.com/t3733556p1

JamesKun

好贴啊  这是交大本科生的教学大纲？

913025429

hehe  顶一个

linglanluo

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是啊

andythm

谢谢楼主！~~~~

桃花妖

谢谢

DIYwei

谢谢LZ啊

流水竹笛

楼主人真好！头像也很给力

轩@缘

谢谢楼主！！！