《數(shù)字信號(hào)處理》PPT課件

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1、數(shù)字信號(hào)處理Digital Signal Processing(DSP),教師：桂 林 Tel:13886059017 Email:susan_,教材及參考書(shū),教材： 數(shù)字信號(hào)處理原理與實(shí)現(xiàn)（第二版）主編：劉泉、闕大順、郭志強(qiáng) 出版社：電子工業(yè)出版社 出版時(shí)間：2009年6月 參考書(shū)： 1.數(shù)字信號(hào)處理第3版（姚天仁，江太輝）華中科技大學(xué)出版社 2007年 2.數(shù)字信號(hào)處理(丁玉美，高西奎) 西安電子科技大學(xué)出版社 2001年 3. 數(shù)字信號(hào)處理教程（程佩青）清華大學(xué)出版社 2009年 4.離散時(shí)間信號(hào)處理 美A.V奧本海姆 R.W.謝弗編 黃建國(guó)等譯 科學(xué)出版社 2000年,課時(shí)安排及成績(jī)

2、評(píng)定,課時(shí)：理論課 54學(xué)時(shí)（44講課+10習(xí)題課） 實(shí)驗(yàn)課 10學(xué)時(shí) 成績(jī)?cè)u(píng)定：期末考試 70% 實(shí)驗(yàn)成績(jī) 20% 平時(shí)成績(jī) 10%,講授內(nèi)容,緒論 時(shí)域離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng) 離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析 離散傅里葉變換（DFT） 快速傅里葉變換（FFT） 數(shù)字濾波器的基本網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 無(wú)限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng)IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法 有限長(zhǎng)單位脈沖相應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法 數(shù)字信號(hào)處理的基本方法,本課程的特點(diǎn),1. 數(shù)學(xué)工具多: 微積分，概率統(tǒng)計(jì)，隨機(jī)過(guò)程，高等代數(shù)， 數(shù)值分析，積分變換，復(fù)變函數(shù)等。 2. 要求基礎(chǔ)強(qiáng) 網(wǎng)絡(luò)理論、信號(hào)與系統(tǒng)是本課程

3、的理論基礎(chǔ)。 3. 與其它學(xué)科密切相連 與最優(yōu)控制、通信理論、故障診斷、計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)不可分，又是人工智能、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)之一。,溫馨提示,理解基本概念、基本理論和分析方法 適當(dāng)練習(xí)，并利用MATLAB進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理實(shí)踐；加深理解，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣 利用網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大知識(shí)面和跟蹤本學(xué)科最新發(fā)展動(dòng)態(tài),第一章 緒論,為何要上數(shù)字信號(hào)處理? 在過(guò)去的數(shù)十年中，數(shù)字信號(hào)處理(DSP)的領(lǐng)域，無(wú)論在理論上還是技術(shù)上都有非常重要的發(fā)展。 由于工業(yè)上開(kāi)發(fā)和利用廉價(jià)的硬件和軟件，使不同領(lǐng)域的新工藝和新應(yīng)用現(xiàn)在都想利用DSP算法。,第一節(jié)什么是數(shù)字信號(hào)處理,一、數(shù)字信號(hào)處理(D

4、SP)(Digital Signal Processing),凡是利用數(shù)字計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ脭?shù)字硬件、對(duì)數(shù)字信號(hào)所進(jìn)行的一切變換或按預(yù)定規(guī)則所進(jìn)行的一切加工處理運(yùn)算。 例如：濾波、檢測(cè)、參數(shù)提取、頻譜分析等。 對(duì)于DSP:狹義理解可為Digital Signal Processor 數(shù)字信號(hào)處理器。廣義理解可為Digital Signal Processing 譯為數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。在此我們討論的DSP的概念是指廣義的理解。,,1.信號(hào)(復(fù)習(xí)),信號(hào)是一種物理體現(xiàn)。在信號(hào)處理領(lǐng)域中，信號(hào)被定義為一個(gè)隨機(jī)變化的物理量。 例如：為了便于處理，通常都使用傳感器把這些真實(shí)世界的物理信號(hào)------電信號(hào)，經(jīng)

5、處理的電信號(hào)---傳感器---真實(shí)世界的物理信號(hào)。 如現(xiàn)實(shí)生活中最常見(jiàn)的傳感器是話筒、揚(yáng)聲器 話筒(將聲壓變化)---電壓信號(hào)--空氣壓力信號(hào)(揚(yáng)聲器),常見(jiàn)信號(hào)：,電壓，電流，磁通； 溫度，壓力， 壓強(qiáng)； 光，機(jī)械振動(dòng)； 價(jià)格，經(jīng)濟(jì)指數(shù)，股市指數(shù)； 流量，水位，潮位； 人體生理信號(hào) 等等,常見(jiàn)人體生理信號(hào) （生物醫(yī)學(xué)信號(hào)）,ECG(心電) EEG(腦電) EOG(眼電) EMG(肌電) PCG(心音),要求：準(zhǔn)確檢測(cè)R波，99 準(zhǔn)確檢測(cè) P,Q,S,T等波， 90% 準(zhǔn)確測(cè)量 PQ間期， QRS寬度， S-T段形態(tài),不同心臟病人

6、的心電圖,腦電（EEG）的節(jié)律（即主要頻率）：,節(jié)律：<4Hz 的成分；,節(jié)律：4Hz8Hz 的成分；,節(jié)律：8Hz13Hz 的成分；,節(jié)律：13Hz 的成分。,（深睡）,（淺睡）,（清醒）,（受刺激或思考）,腦電信號(hào),胎兒心電信號(hào),圖像信號(hào)： 黑白圖像：二維信號(hào),黑白視頻信號(hào)：三維信號(hào) 彩色視頻信號(hào)：三維三通道信號(hào),彩色圖像：三通道二維信號(hào),2.信號(hào)的最基本的參數(shù),頻率和幅度 3-30kHz:Very low frequency VLF(潛水艇導(dǎo)航) 30-300kHz:Low frequency LF(潛水艇通信) 3003000kHz:Medium frequency(調(diào)幅廣播) 3-3

7、0MHz:High frequency(HF)(無(wú)線電愛(ài)好者，國(guó)際廣播，軍事通信 無(wú)繩電話，電報(bào)，傳真) 30-300MHz:Very High frequency(VHF)(調(diào)頻FM，VHF電視) 0.33GHz:Ultra high frequency(UHF)(UHF電視，蜂窩電話，雷達(dá)，微波，個(gè)人通信) 頻率低20Hz范圍，稱為次聲波，它不能被聽(tīng)到，當(dāng)強(qiáng)度足夠大，能被感覺(jué)到。(處于VLF Very low frequency) 頻率20Hz20KHz稱為聲波，Low frequency (處于LF) 頻率20KHz稱為超聲波 ，具有方向性，可以成束(處于LF),3.信號(hào)分類,連續(xù)信號(hào)和

8、離散信號(hào) 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào) 確定性信號(hào)和隨機(jī)信號(hào),(1)連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào),連續(xù)信號(hào)：指隨時(shí)間信號(hào)而連續(xù)變化的信號(hào)。 離散信號(hào)：只有在離散的時(shí)間點(diǎn)有確定的值。它通常都是通過(guò)對(duì)連續(xù)信號(hào)采樣而得到的。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,連續(xù)信號(hào),離散信號(hào),(2)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào),模擬信號(hào)：指幅度連續(xù)的信號(hào)，通常指 時(shí)間和幅度上都是連續(xù)的信號(hào)。 數(shù)字信號(hào)：時(shí)間和幅度上都是離散的信 號(hào)。,,,,x(t),t,,,,x(tn),tn,,,,x(n),n,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,采樣,模數(shù),保持,轉(zhuǎn)換,(3)確定性信號(hào)和隨機(jī)信號(hào),確定性信號(hào)：

9、它的每一個(gè)值可以用有限個(gè)參量來(lái)唯一地加以描述。 例：直流信號(hào)：僅用一個(gè)參量可以描述。 階躍信號(hào)：可用幅度和時(shí)間兩個(gè)參量描述。 正弦波信號(hào)：可用幅度、頻率和相位三個(gè)參量 來(lái)描述。 隨機(jī)信號(hào)：不能用有限的參量加以描述。也無(wú)法對(duì)它的未來(lái)值確定地參預(yù)測(cè)。它只能通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來(lái)描述(概率密度函數(shù)來(lái)描述)。 例：許多自然現(xiàn)象所發(fā)生的信號(hào)、語(yǔ)音信號(hào)、圖象信號(hào)、噪聲都是隨機(jī)信號(hào)。它們具有幅度(能量)隨機(jī)性、或具有發(fā)生時(shí)間上的隨機(jī)性或二都兼有之。,4.信號(hào)處理,濾波 變換 壓縮 估計(jì) 識(shí)別,信號(hào)處理的運(yùn)算,時(shí)域/空域運(yùn)算 頻域運(yùn)算 實(shí)時(shí)運(yùn)算 離線運(yùn)算,時(shí)域信號(hào)運(yùn)算,基本運(yùn)算 尺度運(yùn)算 :

10、增益 放大 衰減 延遲 / 超前 相加,初等運(yùn)算 積分/ 求和 微分 / 差分 乘法 卷積 相關(guān),濾波,濾波器參數(shù) 通帶Passband 阻帶Stopband 過(guò)渡帶Transition band 截止頻率Cutoff frequency,基本濾波器類型 低通Lowpass 高通Highpass 帶通Bandpass 帶阻Bandstop/band reject,數(shù)學(xué)工具,微分方程Differential Equation 差分方程Difference Equation Laplace變換Laplace Transform Z-變換z-Transform Fourier變換Fourier Tr

11、ansform Hilbert 變換Hilbert Transform 離散傅立葉變換Discrete Fourier Transform Walsh變換walsh transform,二、數(shù)字信號(hào)處理的學(xué)科概貌 1.數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展,在國(guó)際上一般把1965年由Cooley-Turkey提出快速付里葉變換(FFT)的問(wèn)世，作為數(shù)字信號(hào)處理這一學(xué)科的開(kāi)端。而它的歷史可以追溯到17世紀(jì)--18世紀(jì)，也即牛頓和高斯的時(shí)代。 20世紀(jì)70-80年代，開(kāi)展了對(duì)自適應(yīng)數(shù)字濾波器的廣泛研究。,2.數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的理論基礎(chǔ),數(shù)字信號(hào)處理的基本工具：微積分，概率統(tǒng)計(jì)，隨機(jī)過(guò)程，高等代數(shù)，數(shù)值分析，近代代數(shù)，

12、復(fù)變函數(shù)。 數(shù)字信號(hào)處理的理論基礎(chǔ)：離散線性變換(LSI)系統(tǒng)理論，離散傅里葉變換(DFT)。,3.“數(shù)字信號(hào)處理”又成為一些學(xué)科的理論基礎(chǔ),在學(xué)科發(fā)展上，數(shù)字信號(hào)處理又和最優(yōu)控制，通信理論，故障診斷等緊緊相連，成為人工智能，模式識(shí)別，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字通信等新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)。,4.數(shù)字信號(hào)處理基本學(xué)科分支,數(shù)字信號(hào)濾波 分為經(jīng)典濾波和現(xiàn)代濾波。經(jīng)典濾波主要為FIR 和IIR濾波器 數(shù)字信號(hào)頻譜分析 FFT進(jìn)行譜分析 統(tǒng)計(jì)頻譜分析,,三、數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的基本組成,以下所討論的是模擬信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng).,,前置預(yù) 濾波器,,A/D 變換器,,數(shù)字信號(hào) 處理器,,D/A 變換器,,后置 濾波器

13、,,模擬,Xa(t),PrF,ADC,DSP,DAC,PoF,模擬,Ya(t),,(1)前置濾波器,將輸入信號(hào)xa(t)中高于某一頻率(稱折疊頻率，等于抽樣頻率的一半)的分量加以濾除。,,,,t,xa(t),0,,(2)A/D變換器,由模擬信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制流。 在A/D變換器中每隔T秒(抽樣周期)取出一次xa(t)的幅度，抽樣后的信號(hào)稱為離散信號(hào)。,抽樣,量化,數(shù)字信號(hào),,,每隔T秒取一次xa(t)的 幅度,采用有限位二進(jìn)制碼,時(shí)間量化，幅度量化,T,2T,3T,4T,5T,6T,7T,T,2T,3T,4T,5T,6T,7T,T,2T,3T,4T,5T,6T,7T,離散時(shí)間信號(hào),,(2)A/

14、D變換器,(3)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP),按照預(yù)定要求，在處理器中將信號(hào)序列x(n)進(jìn)行加工處理得到輸出信號(hào)y(n).,,(4)D/A變換器,由一個(gè)二進(jìn)制流產(chǎn)生一個(gè)階梯波形，是形成模擬信號(hào)的第一步。 把階梯波形平滑成預(yù)期的模擬信號(hào)。 以濾除掉不需要的高頻分量，生成所需的模擬信號(hào)ya(t).,(5)后置濾波器,第二節(jié)數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn),數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)方法,1.采用大、中小型計(jì)算機(jī)和微機(jī)。 2.用單片機(jī)。 3.利用通用DSP芯片 4.利用特殊用途的DSP芯片,,1.采用大、中小型計(jì)算機(jī)和微機(jī),工作站和微機(jī)上各廠家的數(shù)字信號(hào)軟件，如有各種圖像壓縮和解壓軟件。 用這一方法優(yōu)點(diǎn)：可適用于各種數(shù)字信號(hào)處

15、理的應(yīng)用場(chǎng)合，很靈活。,2.用單片機(jī),由于單片機(jī)發(fā)展已經(jīng)很久，價(jià)格便宜，且功能很強(qiáng)。 優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)不同環(huán)境配不同單片機(jī)，其能達(dá)到實(shí)時(shí)控制，但數(shù)據(jù)運(yùn)算量不能太大。,3.利用通用DSP芯片,DSP芯片較之單片機(jī)有著更為突出優(yōu)點(diǎn)。 如內(nèi)部帶有乘法器，累加器，采用流水線工作方式及并行結(jié)構(gòu)，多總線速度快。配有適于信號(hào)處理的指令(如FFT指令)等。 目前市場(chǎng)上的DSP芯片有： 美國(guó)德州儀器公司(TI):TMS320CX系列 占有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,4.利用特殊用途的DSP芯

16、片,市場(chǎng)上推出專門(mén)用于FFT,FIR濾波器，卷積、相關(guān)等專用數(shù)字芯片。 如：BB公司：DF17XX系列 MAXIM公司：MAXIM27X ,MAXIM28X National公司：National-SEMI系列：MF系列。 其軟件算法已在芯片內(nèi)部用硬件電路實(shí)現(xiàn)，使用者只需給出輸入數(shù)據(jù)，可在輸出端直接得到數(shù)據(jù)。,第三節(jié)數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn),與模擬系統(tǒng)(ASP)相比，數(shù)字系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)： 精度高 可靠性 靈活性大 易于大規(guī)模集成 時(shí)分復(fù)用 可獲得高性能指標(biāo) 二維與多維處理,,1.精度高,在模擬系統(tǒng)中，它的精度是由元件決定，模擬元器件的精度很難達(dá)到10-3以上。而數(shù)字系統(tǒng)中，17位字長(zhǎng)就可達(dá)10-6

17、精度，所以在高精度系統(tǒng)中，有時(shí)只能采用數(shù)字系統(tǒng)。,2.可靠性強(qiáng),數(shù)字系統(tǒng)：只有兩個(gè)信號(hào)電平0，1受噪聲及環(huán)境條件等影響小。 模擬系統(tǒng)：各參數(shù)都有一定的溫度系數(shù)，易受環(huán)境條件，如溫度、振動(dòng)、電磁感應(yīng)等影響，產(chǎn)生雜散效應(yīng)甚至振蕩等 且數(shù)字系統(tǒng)采用大規(guī)模集成電路，其故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于采用眾多分立元件構(gòu)成的模擬系統(tǒng)。,3.靈活性大,數(shù)字系統(tǒng)的性能主要決定于乘法器的各系數(shù)，且系數(shù)存放于系數(shù)存儲(chǔ)器內(nèi)，只需改變存儲(chǔ)的系數(shù)，就可得到不同的系統(tǒng)，比改變模擬系統(tǒng)方便得多。,4.易于大規(guī)模集成,數(shù)字部件：高度規(guī)范性，便于大規(guī)模集成，大規(guī)模生產(chǎn)，對(duì)電路參數(shù)要求不嚴(yán)，故產(chǎn)品成品率高。 例：(尤其)在低頻信號(hào)：如地震波分析，

18、需要過(guò)濾幾Hz幾十Hz的信號(hào)，用模擬系統(tǒng)處理其電感器、電容器的數(shù)值，體積，重量非常大，且性能亦不能達(dá)到要求，而數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)在這個(gè)頻率處卻非常優(yōu)越(顯示出體積，重量和性能的優(yōu)點(diǎn))。,5.時(shí)分復(fù)用,利用DSP同時(shí)處理幾個(gè)通道的信號(hào)。 某一路信號(hào)的相鄰兩抽樣值之間存在很大的空隙時(shí)間，因而在同步器的控制下，在此時(shí)間空隙中送入其他路的信號(hào)，而各路信號(hào)則利用同一DSP，后者在同步器的控制下，算完一路信號(hào)后，再算另一路信號(hào)，因而處理器運(yùn)算速度越高，能處理的信道數(shù)目也就越多。,,,,多路器,DSP,分 路 器,同步,,,,,,,,,,,1 2 3 n,1 2 3 n,6.可獲得高性能指標(biāo),例：對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻

19、譜分析 模擬頻譜儀在頻率低端只能分析到10Hz以上頻率，且難于做到高分辨率(也即足夠窄的帶寬)。 但在數(shù)字的譜分析中，已能做到10-3Hz的譜分析。 又例：有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器，則可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的線性相位特性，這在模擬系統(tǒng)中是很難達(dá)到的。,7.二維與多維處理,利用龐大的存儲(chǔ)單元，可以存儲(chǔ)一幀或數(shù)幀圖象信號(hào)，實(shí)現(xiàn)二維甚至多維信號(hào)包括二維或多維濾波，二維及多維譜分析等。,8.局限性,數(shù)字系統(tǒng)的速度還不算高，因而不能處理很高頻率的信號(hào)。(因?yàn)槌闃宇l率要滿足奈奎斯特準(zhǔn)則定理) 另外，數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，對(duì)一些要求不高的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，還不宜使用。,第四節(jié)數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用領(lǐng)域,自20世紀(jì)60

20、年代以來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用已成為一種明顯的趨勢(shì)，這與它突出優(yōu)點(diǎn)分不開(kāi)的。 數(shù)字信號(hào)處理大致可分為： 信號(hào)分析 信號(hào)濾波,一、信號(hào)分析,任務(wù)：涉及信號(hào)特性的測(cè)量。它通常是一個(gè)頻域的運(yùn)算。 主要應(yīng)用于： 譜(頻率和/或相位)分析 語(yǔ)音分析 說(shuō)話人識(shí)別 目標(biāo)檢測(cè),二、信號(hào)濾波,任務(wù)：是信號(hào)入---信號(hào)出的情況。實(shí)現(xiàn)這個(gè)任務(wù)的系統(tǒng)被稱為濾波器。它通常(但不總是)作時(shí)域運(yùn)算。 主要應(yīng)用于： 濾除不需要的背景噪聲，去除干擾 頻帶分割， 信號(hào)譜的成形 所以它廣泛地應(yīng)用于數(shù)字通信，雷達(dá)，遙感，聲納，語(yǔ)音合成，圖象處理，測(cè)量與控制，高清晰度電視，多媒體物理學(xué)，生物醫(yī)學(xué)，機(jī)器人等。,三、DSP的典型應(yīng)用,1.網(wǎng)

21、絡(luò) 2.無(wú)線通信 3.家電 4.另外還有虛擬現(xiàn)實(shí)，噪聲對(duì)消技術(shù)，電機(jī)控制，圖像處理等等 可以說(shuō)DSP是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的重要基石，它在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的地位與CPU在PC時(shí)代的地位是一樣的。,,四、舉例1.語(yǔ)音處理,它是最早采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的領(lǐng)域之一。 本世紀(jì)50年代提出語(yǔ)音形成數(shù)字模型，經(jīng)過(guò)十多年對(duì)語(yǔ)音的分析、綜合、證明是正確的。 在語(yǔ)音領(lǐng)域現(xiàn)存在著三種系統(tǒng)：語(yǔ)音分析系統(tǒng)：(自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，它能識(shí)別語(yǔ)音，辨認(rèn)說(shuō)話的人是誰(shuí)，而且破譯后，能立即作出決斷。語(yǔ)音綜合系統(tǒng)：盲人的自動(dòng)閱讀機(jī)，聲音響應(yīng)的計(jì)算機(jī)終端，會(huì)說(shuō)話玩具，家用電器(CD,VCD,DVD)。語(yǔ)音分析綜合系統(tǒng)：語(yǔ)音存儲(chǔ)和檢索系統(tǒng)。 即廣泛應(yīng)用

22、于電話竊聽(tīng)。即應(yīng)用于語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音增強(qiáng)、說(shuō)話人確認(rèn)、語(yǔ)音郵件、語(yǔ)音存儲(chǔ)等。,2.圖像處理,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)成功應(yīng)用的圖像處理方法有： 數(shù)據(jù)壓縮 圖像復(fù)原 清晰化與增強(qiáng) 由于單個(gè)數(shù)字圖像以1兆個(gè)采樣值的量級(jí)表示，所以要求高性能的處理機(jī)、高密度的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。即要求高速度硬件。,3.雷達(dá),在軍事上，雷達(dá)、計(jì)算機(jī)、射擊武器等組成一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)。 當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入雷達(dá)的作用半徑以內(nèi)并被雷達(dá)自動(dòng)跟蹤時(shí)，雷達(dá)就測(cè)量出目標(biāo)的當(dāng)前位置(距離、方位角和高低角)，并把數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)，推算出目標(biāo)的航向，航速，引導(dǎo)導(dǎo)彈或自動(dòng)火炮去擊中目標(biāo)(愛(ài)國(guó)者導(dǎo)彈對(duì)飛毛腿導(dǎo)彈)。雷達(dá)系統(tǒng)是應(yīng)用高性能數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的

23、一個(gè)例子。 雷達(dá)系統(tǒng)主要信號(hào)處理功能包括： 信號(hào)產(chǎn)生、匹配濾波、門(mén)限比較、目標(biāo)參數(shù)(如射程、方位和速度)估計(jì)。,4.通信,整個(gè)通信領(lǐng)域幾乎沒(méi)有不受數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)影響的地方。 數(shù)字技術(shù)已用于信號(hào)的調(diào)制、解調(diào)、濾波、混頻、檢波和多路傳輸?shù)葐?wèn)題中。 語(yǔ)音數(shù)據(jù)壓縮與解壓是數(shù)字信號(hào)處理的重要內(nèi)容。 在電信領(lǐng)域，數(shù)字處理技術(shù)已發(fā)展到音調(diào)檢測(cè)，回波清除、數(shù)字開(kāi)關(guān)網(wǎng)和自適應(yīng)均衡、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、可視電話等。許多音頻通信的信號(hào)處理功能，已由單塊集成電路實(shí)現(xiàn)。,5.電話、電報(bào),下面介紹它們?cè)谕ㄓ嵵械膽?yīng)用大家知道，脈沖編碼調(diào)制通訊（簡(jiǎn)稱PCM）的主要優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性強(qiáng)。但是，要對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行脈沖編碼傳輸，起碼要

24、有64千比特/秒。為了提高信道的利用率，必須壓縮語(yǔ)音數(shù)碼率。語(yǔ)音壓縮編碼的方法很多，如自適應(yīng)差分脈調(diào)制（ADPCM），32千比特/秒的數(shù)碼率達(dá)到了長(zhǎng)途電話的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，且復(fù)雜程度較低，1988年被CCITT（國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)）建議為長(zhǎng)途傳輸中的一種新型國(guó)際通用語(yǔ)音編碼方法。,6.擴(kuò)頻通信,與數(shù)據(jù)壓縮相反的數(shù)據(jù)擴(kuò)張，也是很有用的技術(shù)。它的根據(jù)是仙農(nóng)編碼定理：在一定的條件下，只要碼的長(zhǎng)度充分大時(shí)，一定存在一種編碼、譯碼方法，使錯(cuò)誤譯碼率充分小。近年來(lái)，在國(guó)防上實(shí)現(xiàn)發(fā)射功率隱蔽與抗電子干擾，采用了數(shù)據(jù)擴(kuò)張技術(shù)，用300千比特/秒的數(shù)碼率傳送64千比特/秒的語(yǔ)音，可以使敵方對(duì)此信號(hào)難以偵察或干擾。

25、,7.移動(dòng)通信,現(xiàn)代通信系統(tǒng)是信息時(shí)代的生命線。最近幾年，電信業(yè)在我國(guó)發(fā)展很快，安裝電話的用戶與日俱增，移動(dòng)通信已開(kāi)始全國(guó)聯(lián)網(wǎng)。現(xiàn)在，世界性的全球通訊網(wǎng)連接著6億個(gè)以上的電話，還提供大量的用戶電報(bào)以及數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。到本世紀(jì)末，通訊將超過(guò)能源、汽車、鋼鐵、交通和農(nóng)業(yè)，成為世界上最大的行業(yè)。,8.其他,生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理CT / CAT CT：計(jì)算機(jī)X射線斷層攝影裝置。其中頭顱CT英國(guó)EMI公司豪斯菲爾德獲諾貝爾獎(jiǎng)。 CAT:計(jì)算機(jī)X射線空間重建裝置。出現(xiàn)全身掃描，心臟活動(dòng)立體圖形，腦腫瘤異物，人體軀干圖像重建。 嵌入式電子系統(tǒng),蜂窩電話無(wú)線通信DSP系統(tǒng) Nasser Kehtarnavaz, a

26、nd Mansour Keramat, DSP System Design: Using the TMS320C6000, Prentice Hall, 2001.,ADSL 有線通信 DSP 系統(tǒng) Nasser Kehtarnavaz, and Mansour Keramat, DSP System Design: Using the TMS320C6000, Prentice Hall, 2001.,硬盤(pán)驅(qū)動(dòng) DSP 系統(tǒng) Nasser Kehtarnavaz, and Mansour Keramat, DSP System Design: Using the TMS320C6000, P

27、rentice Hall, 2001.,電機(jī)控制 DSP 系統(tǒng) Nasser Kehtarnavaz, and Mansour Keramat, DSP System Design: Using the TMS320C6000, Prentice Hall, 2001.,汽車多媒體系統(tǒng),MP3,五、DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1,DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，可用四個(gè)字“多快好省”來(lái)概括。 1.多?？蓮膹V度和深度看，廣度是指DSP的型號(hào)越來(lái)越多。如TMS320C2x（控制）/5x（低功耗）/6x（高性能處理）.從深度講是多CPU的糅合，一種多DSP的糅合，一種DSP的核和其他事務(wù)性處理的核的糅合在一起。 2.

28、快，即運(yùn)算的速度越來(lái)越快，指令速度越來(lái)越快，頻率越來(lái)越高，功能越來(lái)越強(qiáng)。,五、DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)2,3.好。主要是指性能價(jià)格比。 性價(jià)比符合摩爾定律：每隔18個(gè)月，芯片的速度提高一倍，價(jià)格是原來(lái)的一半。這是由于半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，使得成本降低引起的。 4.省。功耗越來(lái)越低。 正是由于DSP多快好省的發(fā)展，DSP的應(yīng)用范圍越來(lái)越寬。,作業(yè),寫(xiě)一篇綜述文章，主要方面為DSP的技術(shù)、發(fā)展趨勢(shì)、或在某一方面的研究，或是了解某一領(lǐng)域用DSP的的前景等。 要求按論文寫(xiě)作要求。有題目、作者、摘要、關(guān)鍵字、參考文獻(xiàn)及外文摘要。 上交時(shí)間為二個(gè)星期之后的今日。,小結(jié),1.什么是數(shù)字信號(hào)處理 2.數(shù)字信號(hào)處理的學(xué)科分支 3.數(shù)字信號(hào)處理的基本組成 4.數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)方法 5.數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn) 6.數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用領(lǐng)域 7.數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展趨勢(shì),信號(hào)的采集,接下來(lái) ,離散信號(hào)系統(tǒng)分析,信號(hào)處理與D/FFT,濾波技術(shù),,,,