數字信號處理課程的教學問題探討

摘要：本文針對電子信息類本科專業的主要專業課程——《數字信號處理》進行關聯性分析，按照課程學習的先后順序，從先修課程的角度和前后關聯性、銜接性出發，旨在為學生建立數字信號處理課程整體學習的主要思路為目的。探討這門主要專業課程的學習的重要性、必要性，指導電子信息類專業的學生更高效地學好數字信號處理這門專業課程，更好地掌握數字信號處理技術這門學科的核心內容，進而能具備更強的專業技能，并有利于激發學生的學習積極性，也能為該課程的教學帶來一些指導性建議。

關鍵詞：電子信息；專業課程；數字信號處理

TN911.72-4

一、數字信號處理課程的特點

數字信號處理，簡稱DSP，是Digital Signal Processing的英文縮寫，是面向電子信息學科的專業基礎課。凡是利用數字計算機或專用數字硬件、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都可成為“數字信號處理”。對于DSP，狹義理解可為Digital Signal Processor數字信號處理器；廣義理解可為Digital Signal Processing譯為數字信號處理技術。在此我們討論的DSP的概念是指廣義的理解。

數字信號處理的基本概念、基本分析方法已經滲透到了信息與通信工程，電路與系統，集成電路工程，生物醫學工程，物理電子學，導航、制導與控制，電磁場與微波技術，水聲工程，電氣工程，動力工程，航空工程，環境工程等領域。

數字信號處理課程的學習使學生牢固掌握離散時間信號和系統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，掌握應用快速傅里葉變換方法解決信號分析問題的方法，掌握數字濾波器的設計原理和實現方法，學會信號譜分析的基本方法。為學生進一步學習有關信息、通信方面的課程和今后的科研工作打下良好的理論基礎。

二、數字信號處理的先修課程

數字信號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——《信號與系統》。簡單來說可以將信號與系統和數字信號處理歸為同一類專業課程，從內容上看，《信號與系統》主要學習模擬信號的處理分析，《數字信號處理》則負責數字信號的運算處理。

通過《信號與系統》課程的學習，使學生建立起信號及線性系統分析的基本概念，掌握基本的分析方法特別是頻域分析方法，為學習后續其它專業課程打下良好的基礎。本課程正式引入頻率域的概念，打破以往學習中所有信號或變量以時間t為自變量進行分析的傳統思維，此時學生會出現一些不適應、不理解，甚至有的學生很長時間才接受理解頻率域的概念。因此，信號與系統是數字信號處理課程最重要的先修課程。

三、數字信號處理課程設置知識要求

《數字信號處理》課程是為電子信息類專業三年級學生開設的一門專業基礎主干必修課程，它是在學生學完了信號與系統的課程后，進一步為學習電子信息類專業本科階段專業知識打基礎的課程。本課程通過講課、練習、實驗使學生掌握數字信號處理技術這門科學的基本理論和方法。與本科階段的很多專業課（例如《通信原理》、《通信電路》、《圖像信息處理》、《微波原理及技術》、《電子設計自動化EDA》等）有很強的關聯性。學習該課程前，學生不僅必須掌握《高等數學》、《復變函數與積分變換》、《微積分》等數學領域的基本運算知識，而且需要掌握《電路分析基礎》、《電子技術基礎（模擬部分）》、《電子技術基礎（數字部分）》、《信號與系統》等專業基礎知識。

四、數字信號處理課程設置能力要求

數字信號處理課程設置能力要求以理論基礎和工程實踐相結合，在學習數字信號處理理論知識的基礎上，進行實驗訓練，加強學生掌握實際數字信號處理系統的專業技能。通過該課程理論知識的學習，學生應能具備數字信號領域相關系統的分析能力；通過該課程的工程實例分析及實驗訓練，應能具備數字信號處理中信號分析和數字濾波設計的實踐能力；通過時域離散系統時域及頻域的分析與學習，掌握數字系統對信號的分析處理、識別、濾波的認知能力、設計與開發能力。

五、數字信號處理課程達成目標要求

通過該課程的學習，掌握時域離散信號與系統的時域分析和頻域分析、學會利用序列傅里葉變換和Z變換，分別對時域離散系統進行頻域分析計算和復頻域內的分析計算；掌握數字信號處理學科的核心算法離散傅里葉變換及其快速算法的基本原理，體會數字信號處理領域的奇妙之處；掌握數字信號處理系統網絡結構，能借助MATLAB及CCS軟件對典型IIR和FIR數字系統網絡結構進行設計及仿真；掌握數字濾波器設計中，無限脈沖響應數字濾波器與有限脈沖響應數字濾波器設計過程的不同，以及兩類經典數字濾波器各自的特點；掌握數字信號處理系統的實現、多采樣率信號處理等。通過實驗環節訓練，讓學生具備對數字信號處理系統的分析處理及設計創新等專業能力。

參考文獻：

[1]丁玉美，高西全，數字信號處理（第三版）西安電子科技大學出版社.

[2]姚天任，數字信號處理（第二版）華中科技大學出版社

[3]鄭君里，信號與系統（第二版） 高教出版社.

作者簡介：

楊小玲（1982-），女，湖北武漢人，湖北工業大學，講師，博士學歷。研究方向：電子信息自動化。