數(shù)字信號(hào)處理課程的教學(xué)問(wèn)題探討

摘要：本文針對(duì)電子信息類本科專業(yè)的主要專業(yè)課程——《數(shù)字信號(hào)處理》進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，按照課程學(xué)習(xí)的先后順序，從先修課程的角度和前后關(guān)聯(lián)性、銜接性出發(fā)，旨在為學(xué)生建立數(shù)字信號(hào)處理課程整體學(xué)習(xí)的主要思路為目的。探討這門主要專業(yè)課程的學(xué)習(xí)的重要性、必要性，指導(dǎo)電子信息類專業(yè)的學(xué)生更高效地學(xué)好數(shù)字信號(hào)處理這門專業(yè)課程，更好地掌握數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)這門學(xué)科的核心內(nèi)容，進(jìn)而能具備更強(qiáng)的專業(yè)技能，并有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也能為該課程的教學(xué)帶來(lái)一些指導(dǎo)性建議。

關(guān)鍵詞：電子信息；專業(yè)課程；數(shù)字信號(hào)處理

TN911.72-4

一、數(shù)字信號(hào)處理課程的特點(diǎn)

數(shù)字信號(hào)處理，簡(jiǎn)稱DSP，是Digital Signal Processing的英文縮寫，是面向電子信息學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課。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)算都可成為“數(shù)字信號(hào)處理”。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。

數(shù)字信號(hào)處理的基本概念、基本分析方法已經(jīng)滲透到了信息與通信工程，電路與系統(tǒng)，集成電路工程，生物醫(yī)學(xué)工程，物理電子學(xué)，導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制，電磁場(chǎng)與微波技術(shù)，水聲工程，電氣工程，動(dòng)力工程，航空工程，環(huán)境工程等領(lǐng)域。

數(shù)字信號(hào)處理課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生牢固掌握離散時(shí)間信號(hào)和系統(tǒng)的基本原理及基本分析方法，深入理解離散傅里葉變換的基本原理，掌握應(yīng)用快速傅里葉變換方法解決信號(hào)分析問(wèn)題的方法，掌握數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法，學(xué)會(huì)信號(hào)譜分析的基本方法。為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)信息、通信方面的課程和今后的科研工作打下良好的理論基礎(chǔ)。

二、數(shù)字信號(hào)處理的先修課程

數(shù)字信號(hào)處理課程的先修課程有很多，最重要的也是銜接最緊密的一門課程就是——《信號(hào)與系統(tǒng)》。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)可以將信號(hào)與系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理歸為同一類專業(yè)課程，從內(nèi)容上看，《信號(hào)與系統(tǒng)》主要學(xué)習(xí)模擬信號(hào)的處理分析，《數(shù)字信號(hào)處理》則負(fù)責(zé)數(shù)字信號(hào)的運(yùn)算處理。

通過(guò)《信號(hào)與系統(tǒng)》課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立起信號(hào)及線性系統(tǒng)分析的基本概念，掌握基本的分析方法特別是頻域分析方法，為學(xué)習(xí)后續(xù)其它專業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ)。本課程正式引入頻率域的概念，打破以往學(xué)習(xí)中所有信號(hào)或變量以時(shí)間t為自變量進(jìn)行分析的傳統(tǒng)思維，此時(shí)學(xué)生會(huì)出現(xiàn)一些不適應(yīng)、不理解，甚至有的學(xué)生很長(zhǎng)時(shí)間才接受理解頻率域的概念。因此，信號(hào)與系統(tǒng)是數(shù)字信號(hào)處理課程最重要的先修課程。

三、數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)置知識(shí)要求

《數(shù)字信號(hào)處理》課程是為電子信息類專業(yè)三年級(jí)學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)主干必修課程，它是在學(xué)生學(xué)完了信號(hào)與系統(tǒng)的課程后，進(jìn)一步為學(xué)習(xí)電子信息類專業(yè)本科階段專業(yè)知識(shí)打基礎(chǔ)的課程。本課程通過(guò)講課、練習(xí)、實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)這門科學(xué)的基本理論和方法。與本科階段的很多專業(yè)課（例如《通信原理》、《通信電路》、《圖像信息處理》、《微波原理及技術(shù)》、《電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA》等）有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。學(xué)習(xí)該課程前，學(xué)生不僅必須掌握《高等數(shù)學(xué)》、《復(fù)變函數(shù)與積分變換》、《微積分》等數(shù)學(xué)領(lǐng)域的基本運(yùn)算知識(shí)，而且需要掌握《電路分析基礎(chǔ)》、《電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）》、《電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）》、《信號(hào)與系統(tǒng)》等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。

四、數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)置能力要求

數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)置能力要求以理論基礎(chǔ)和工程實(shí)踐相結(jié)合，在學(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)處理理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，加強(qiáng)學(xué)生掌握實(shí)際數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的專業(yè)技能。通過(guò)該課程理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能具備數(shù)字信號(hào)領(lǐng)域相關(guān)系統(tǒng)的分析能力；通過(guò)該課程的工程實(shí)例分析及實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，應(yīng)能具備數(shù)字信號(hào)處理中信號(hào)分析和數(shù)字濾波設(shè)計(jì)的實(shí)踐能力；通過(guò)時(shí)域離散系統(tǒng)時(shí)域及頻域的分析與學(xué)習(xí)，掌握數(shù)字系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的分析處理、識(shí)別、濾波的認(rèn)知能力、設(shè)計(jì)與開發(fā)能力。

五、數(shù)字信號(hào)處理課程達(dá)成目標(biāo)要求

通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，掌握時(shí)域離散信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域分析和頻域分析、學(xué)會(huì)利用序列傅里葉變換和Z變換，分別對(duì)時(shí)域離散系統(tǒng)進(jìn)行頻域分析計(jì)算和復(fù)頻域內(nèi)的分析計(jì)算；掌握數(shù)字信號(hào)處理學(xué)科的核心算法離散傅里葉變換及其快速算法的基本原理，體會(huì)數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的奇妙之處；掌握數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能借助MATLAB及CCS軟件對(duì)典型IIR和FIR數(shù)字系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及仿真；掌握數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)中，無(wú)限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器與有限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)過(guò)程的不同，以及兩類經(jīng)典數(shù)字濾波器各自的特點(diǎn)；掌握數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、多采樣率信號(hào)處理等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)訓(xùn)練，讓學(xué)生具備對(duì)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的分析處理及設(shè)計(jì)創(chuàng)新等專業(yè)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁玉美，高西全，數(shù)字信號(hào)處理（第三版）西安電子科技大學(xué)出版社.

[2]姚天任，數(shù)字信號(hào)處理（第二版）華中科技大學(xué)出版社

[3]鄭君里，信號(hào)與系統(tǒng)（第二版） 高教出版社.

作者簡(jiǎn)介：

楊小玲（1982-），女，湖北武漢人，湖北工業(yè)大學(xué)，講師，博士學(xué)歷。研究方向：電子信息自動(dòng)化。