數字信號處理筆記1導論

導論

參考書

1.數字信號處理 張元、汪元寶、方穗明編 北京工業大學出版社

2.數字信號處理 王世一 北京理工大學出版社

3.數字信號處理---理論、演算法與實現 胡廣書 清華大學出版社

4.離散時間信號處理 [美]A.V奧本海姆 R.W.謝弗編 科學出版社

2.SignalProcessing 信號處理導論 Sophocles J.Orfanids(奧法尼索斯S.J) 清華大學出版社

3.基於Matlab的系統分析與設計--信號處理 樓順天 李博菡 編著 西安電子科大出版社

DSP的講解內容

1.DSP的發展和應用

2.離散時間信號分析DFT

3.快速付里葉變換FFT

4.數字濾波器(DF)的結構和實現方法

5.IIR DF的設計(無限長單位脈衝響應數字濾波器的設計)

6.FIR DF 的設計(有限長單位脈衝濾波器的設計)

7.自適應數字濾波器

8.數字信號處理中有限字長效應[A/D、DF(主要介紹)、FFT、D/A]

?凡是利用數字計算機或專用數字硬體、對數字信號所進行的一切變換或按預定規則所進行的一切加工處理運算。

?例如：濾波、檢測、參數提取、頻譜分析等。

?對於DSP:狹義理解可為Digital

信號分類

信號處理

?濾波

?變換

?壓縮

?估計

?識別

在國際上一般把1965年由Cooley-Turkey提出快速付里葉變換(FFT)的問世，作為數字信號處理這一學科的開端。

數字信號處理的基本工具：微積分，概率統計，隨機過程，高等代數，數值分析，近代代數，複雜函數。

數字信號處理的理論基礎：離散線性變換(LSI)系統理論，離散付里葉變換(DFT)。

在學科發展上，數字信號處理又和最優控制，通信理論，故障診斷等緊緊相連，成為人工智慧，模式識別，神經網路，數字通信等新興學科的理論基礎。

數字信號濾波

分為經典濾波和現代濾波。經典濾波為本科階段學。主要為FIR和IIR濾波器

數字信號頻譜分析： FFT進行譜分析 統計頻譜分析

實現方法

?1.採用大、中小型計算機和微機。

?2.用單片機。

?3.利用通用DSP晶元

?4.利用特殊用途的DSP晶元

目前市場上的DSP晶元有：

?美國德州儀器公司(TI):TMS320CX系列 佔有90%

?還有AT&T公司dsp16,dsp32系列

?Motorola公司的dsp56x,dsp96x系列

?AD公司的ADSP21X,ADSP210X系列

與模擬系統(ASP)相比，數字系統具有如下特點：

?精度高

?可靠性

?靈活性大

?易於大規模集成

?時分復用

?可獲得高性能指標

?二維與多維處理

?數字信號處理大致可分為：

?信號分析

任務：涉及信號特性的測量。它通常是一個頻域的運算。

主要應用於：

譜(頻率和/或相位)分析

語音分析

說話人識別

目標檢測

?信號濾波

任務：是信號入--->信號出的情況。實現這個任務的系統被稱為濾波器。它通常(但不總是)作時域運算。

主要應用於：

濾除不需要的背景雜訊，去除干擾

頻帶分割，信號譜的成形

所以它廣泛地應用於數字通信，雷達，遙感，聲納，語音合成，圖象處理，測量與控制，高清晰度電視，多媒體物理學，生物醫學，機器人等。

語音處理

?它是最早採用數字信號處理技術的領域之一。

?本世紀50年代提出語音形成數字模型，經過十多年對語音的分析、綜合、證明是正確的。

?在語音領域現存在著三種系統：語音分析系統：(自動語音識別系統，它能識別語音，辨認說話的人是誰，而且破譯後，能立即作出決斷。語音綜合系統：盲人的自動閱讀機，聲音響應的計算機終端，會說話玩具，家用電器(CD,VCD,DVD)。語音分析綜合系統：語音存儲和檢索系統。

?即廣泛應用於電話竊聽。即應用於語音編碼、語音合成、語音識別、語音增強、說話人確認、語音郵件、語音存儲等。

圖像處理

?數字信號處理技術成功應用的圖像處理方法有：

?數據壓縮

?圖像復原

?清晰化與增強

由於單個數字圖像以1兆個採樣值的量級表示，所以要求高性能的處理機、高密度的數據存儲器。即要求高速度硬體。

雷達：

?在軍事上，雷達、計算機、射擊武器等組成一個自動控制系統。

?當目標進入雷達的作用半徑以內並被雷達自動跟蹤時，雷達就測量出目標的當前位置(距離、方位角和高低角)，並把數據送入計算機，推算出目標的航向，航速，引導導彈或自動火炮去擊中目標(愛國者導彈對飛毛腿導彈)。雷達系統是應用高性能數字信號處理技術的一個例子。

?雷達系統主要信號處理功能包括：

?信號產生、匹配濾波、門限比較、目標參數(如射程、方位和速度)估計。

通信：

?整個通信領域幾乎沒有不受數字信號處理技術影響的地方。

?數字技術已用於信號的調製、解調、濾波、混頻、檢波和多路傳輸等問題中。

?語音數據壓縮與解壓是數字信號處理的重要內容。

?在電信領域，數字處理技術已發展到音調檢測，回波清除、數字開關網和自適應均衡、數據加密、數據壓縮、可視電話等。許多音頻通信的信號處理功能，已由單塊集成電路實現。

生物醫學信號處理CT/ CAT

CT：計算機X射線斷層攝影裝置。其中頭顱CT英國EMI公司豪斯菲爾德獲諾貝爾獎。

?CAT:計算機X射線空間重建裝置。出現全身掃描，心臟活動立體圖形，腦腫瘤異物，人體軀幹圖像重建。

嵌入式電子系統