數(shù)字信號處理穩(wěn)態(tài)解是什么 數(shù)字信號處理的基本方法

數(shù)字信號處理名詞解釋 在線等,高分，數(shù)字信號處理主要講什么？應該怎么學？需要哪些預備知識？數(shù)字信號處理有什么作用啊，它主要解決了什么問題，有那些好處和缺點，它以后可以做什么的？求？有人學過數(shù)字信號處理這門課嗎，我怎么完全看不懂，很是受傷？數(shù)字信號處理器的知識簡介，統(tǒng)計數(shù)字信號處理 參數(shù)譜估計與解卷積。

本文導航

• 數(shù)字信號處理是算數(shù)的嗎
• 數(shù)字信號處理的基本方法
• 信號與系統(tǒng)和數(shù)字信號處理原理
• 數(shù)字信號處理要先學信號與系統(tǒng)嗎
• 數(shù)字信號處理原理框圖
• 數(shù)字信號處理中序列都是離散的嗎

數(shù)字信號處理是算數(shù)的嗎

(在單位時間內物體完成脈沖的次數(shù)叫數(shù)字頻率)數(shù)字頻率w（rad）

頻率的2π倍叫角頻率（單位rad/s）

數(shù)字信號處理中的三種基本操作：

數(shù)字信號的三種調制方式為振幅調制、頻率調制、相位調制。

FIR系統(tǒng)中具有線性相位的條件 ：

FIR濾波器經(jīng)常被設計成為線性相位的,當然不是必須要這么做。如果濾波器的系數(shù)是關于中心系數(shù)對稱的,也就是說第一個系數(shù)和最后一個系數(shù)相同,第二個系數(shù)和倒數(shù)第二個相同,那么FIR濾波器就是線性的。有奇數(shù)個系數(shù)的FIR濾波器，中心單獨的系數(shù)沒有對應的。

雙線性法設計IIR濾波器的基本原理和主要特點：

數(shù)字濾波器的作用是利用離散時間系統(tǒng)的特性對輸入信號波形(或頻譜)進行加工處理，或者說利用數(shù)字方法按預定的要求對信號進行變換。

主要特點： 頻率特性好 增益高與模擬濾波相比，它具有精度和穩(wěn)定性高、系統(tǒng)函數(shù)容易改變、靈活性強、便于大規(guī)模集成和可實現(xiàn)多維濾波等優(yōu)點

數(shù)字信號處理的基本方法

預備知識：積分變換與復變函數(shù)---信號與系統(tǒng)

怎么學：有目標（學到什么程度），多看課本（相關的書籍要看看，比較經(jīng)典外籍書的大部分是電子出版社出版），多動手做練習加深對概念的理解，公式很多，重要的是公式的意義，一定要記牢，理解；多比較（和信號與系統(tǒng)，重點是模擬和數(shù)字比較）：最后是實驗和濾波器設計，多想想結果為什么是這樣，這是最重要的（考試相比很簡單）。

關于時域、頻域、S域、Z域存在的意義與作用，籠統(tǒng)理解是為了描述輸入輸出與系統(tǒng)的關系，比如人的耳朵就是一個高級fourier分析儀，傅里葉變換是電子工程師的有力武器。

信號與系統(tǒng)和數(shù)字信號處理原理

作用簡單來說就是把模擬量數(shù)字化，處理成0和1組成的序列。

它的優(yōu)點主要是設備靈活、精確、抗干擾能力強、遠距離傳輸速度快且不失真(這個失真是指傳輸上的)，模擬信號在遠距離傳輸時信號衰減大，且抗干擾能力差

要說缺點好像能想到的只是在模數(shù)轉換時因采樣率的關系會出現(xiàn)失真，但隨著技術的進步采樣率越來越高，這個缺點也越來越不明顯了

數(shù)字信號處理要先學信號與系統(tǒng)嗎

《數(shù)字信號處理》是相關專業(yè)本科生培養(yǎng)中，繼《信號與系統(tǒng)》、《通信原理》、《數(shù)字邏輯》等課程之后的一門專業(yè)技術課。數(shù)字信號處理的英文縮寫是 DSP ，包括兩重含義：數(shù)字信號處理技術（ Digital Signal Processing ）和數(shù)字信號處理器（ Digital Signal Processor ）。目前我們對本科生開設的數(shù)字信號處理課程大多側重在處理技術方面，由于課時安排和其他一些原因，通常的特點是注重理論推導而忽略具體實現(xiàn)技術的介紹。最后導致的結果就是學生在學習了數(shù)字信號處理課程之后并不能把所學的理論知識與實際的工程應用聯(lián)系起來，表現(xiàn)在他們做畢業(yè)設計時即使是對學過的相關內容也無法用具體的手段來實現(xiàn)，或者由于無法與具體實際相掛鉤理解而根本就忘記了。我相信，我們開設本課程的根本目的應該是讓學生在熟練掌握數(shù)字信號處理的基本原理基礎上，能結合工程實際學習更多的 DSP 實現(xiàn)技術及其在通信、無線電技術中的應用技能，這也是符合 DSP 本身的二重定義的，學生通過本課程的學習，將應該能從事數(shù)字信號處理方面的研究開發(fā)、產(chǎn)品維護等方面的技術工作。其實很多學生在大學四年學習過后都有這種反思：到底我在大學學到了什么呢？難道就是一些理論知識嗎？他們將如何面對競爭日益激烈的社會呢？

因此，大家在應用MATLAB學習并努力掌握數(shù)字信號處理的原理，基本理論的同時，應該始終意識到該課程在工程應用中的重要性，并在課后自學一些有關DSP技術及FPGA技術方面的知識。這樣，學習本課程學習的三部曲是：一，學習數(shù)字信號處理的基本理論；二，掌握如何用 MATLAB 實現(xiàn)一些基本的算法，如 FFT ， FIR 和 IIR 濾波器設計等；三，選擇一種數(shù)字信號處理器作為實現(xiàn)平臺進行實踐學習，比如 TI 公司的 TMS320C54x 系列芯片，包括該處理器的硬件和軟件系統(tǒng)，如Code Composer Studio及像MATLAB Link for Code Composer Studio這樣的工具。

在學習數(shù)字信號處理的過程中，要注重培養(yǎng)自己的工程思維方法。數(shù)字信號處理的理論含有許多研究問題和解決問題的科學方法, 例如頻率域的分析方法、傅里葉變換的離散做法、離散傅里葉變換的快速計算方法等, 這些方法很好。雖然它們出現(xiàn)在信號處理的專業(yè)領域, 但是, 其基本精神是利用事物的特點和規(guī)律解決實際問題, 這在各個領域中是相同的。還有, 數(shù)字信號處理的理論的產(chǎn)生是有原因的, 這些原因并不難懂, 就是理論為應用服務, 提高使用效率。

數(shù)字信號處理原理框圖

DSP的算法有多種。絕大多數(shù)的DSP處理器使用定點算法，數(shù)字表示為整數(shù)或-1.0到+1.0之間的小數(shù)形式。有些處理器采用浮點算法，數(shù)據(jù)表示成尾數(shù)加指數(shù)的形式：尾數(shù)×2指數(shù)。浮點算法是一種較復雜的常規(guī)算法，利用浮點數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)大的數(shù)據(jù)動態(tài)范圍(這個動態(tài)范圍可以用最大和最小數(shù)的比值來表示)。浮點DSP在應用中，設計工程師不用關心動態(tài)范圍和精度一類的問題。浮點DSP比定點DSP更容易編程，但是成本和功耗高。由于成本和功耗的原因，一般批量產(chǎn)品選用定點DSP。編程和算法設計人員通過分析或仿真來確定所需要的動態(tài)范圍和精度。如果要求易于開發(fā)，而且動態(tài)范圍很寬、精度很高，可以考慮采用浮點DSP。也可以在采用定點DSP的條件下由軟件實現(xiàn)浮點計算，但是這樣的軟件程序會占用大量處理器時間，因而很少使用。有效的辦法是“塊浮點”，利用該方法將具有相同指數(shù)，而尾數(shù)不同的一組數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)塊進行處理?！皦K浮點”處理通常用軟件來實現(xiàn)。 所有浮點DSP的字寬為32位，而定點DSP的字寬一般為16位，也有24位和20位的DSP，如摩托羅拉的DSP563XX系列和Zoran公司的ZR3800X系列。由于字寬與DSP的外部尺寸、管腳數(shù)量以及需要的存儲器的大小等有很大的關系，所以字寬的長短直接影響到器件的成本。字寬越寬則尺寸越大，管腳越多，存儲器要求也越大，成本相應地增大。在滿足設計要求的條件下，要盡量選用小字寬的DSP以減小成本。在關于定點和浮點的選擇時，可以權衡字寬和開發(fā)復雜度之間的關系。例如，通過將指令組合連用，一個16位字寬的DSP器件也可以實現(xiàn)32位字寬雙精度算法(當然雙精度算法比單精度算法慢得多)。如果單精度能滿足絕大多數(shù)的計算要求，而僅少量代碼需要雙精度，這種方法也可行，但如果大多數(shù)的計算要求精度很高，則需要選用較大字寬的處理器。請注意，絕大多數(shù)DSP器件的指令字和數(shù)據(jù)字的寬度一樣，也有一些不一樣，如ADI(模擬器件公司)的ADSP-21XX系列的數(shù)據(jù)字為16位而指令字為24位。 處理器是否符合設計要求，關鍵在于是否滿足速度要求。測試處理器的速度有很多方法，最基本的是測量處理器的指令周期，即處理器執(zhí)行最快指令所需要的時間。指令周期的倒數(shù)除以一百萬，再乘以每個周期執(zhí)行的指令數(shù)，結果即為處理器的最高速率，單位為每秒百萬條指令MIPS。但是指令執(zhí)行時間并不能表明處理器的真正性能，不同的處理器在單個指令完成的任務量不一樣，單純地比較指令執(zhí)行時間并不能公正地區(qū)別性能的差異?，F(xiàn)在一些新的DSP采用超長指令字(VLIW)架構，在這種架構中，單個周期時間內可以實現(xiàn)多條指令，而每個指令所實現(xiàn)的任務比傳統(tǒng)DSP少，因此相對VLIW和通用DSP器件而言，比較MIPS的大小時會產(chǎn)生誤導作用。即使在傳統(tǒng)DSP之間比較MIPS大小也具有一定的片面性。例如，某些處理器允許在單個指令中同時對幾位一起進行移位，而有些DSP的一個指令只能對單個數(shù)據(jù)位移位；有些DSP可以進行與正在執(zhí)行的ALU指令無關的數(shù)據(jù)的并行處理(在執(zhí)行指令的同時加載操作數(shù))，而另外有些DSP只能支持與正在執(zhí)行的ALU指令有關的數(shù)據(jù)并行處理；有些新的DSP允許在單個指令內定義兩個MAC。因此僅僅進行MIPS比較并不能準確得出處理器的性能。解決上述問題的方法之一是采用一個基本的操作(而不是指令)作為標準來比較處理器的性能。常用到的是MAC操作，但是MAC操作時間不能提供比較DSP性能差異的足夠信息，在絕大多數(shù)DSP中，MAC操作僅在單個指令周期內實現(xiàn)，其MAC時間等于指令周期時間，如上所述，某些DSP在單個MAC周期內處理的任務比其它DSP多。MAC時間并不能反映諸如循環(huán)操作等的性能，而這種操作在所有的應用中都會用到。最通用的辦法是定義一套標準例程，比較在不同DSP上的執(zhí)行速度。這種例程可能是一個算法的“核心”功能，如FIR或IIR濾波器等，也可以是整個或部分應用程序(如語音編碼器)。圖1為使用BDTI公司的工具測試的幾款DSP器件性能。在比較DSP處理器的速度時要注意其所標榜的MOPS(百萬次操作每秒)和MFLOPS(百萬次浮點操作每秒)參數(shù)，因為不同的廠商對“操作”的理解不一樣，指標的意義也不一樣。例如，某些處理器能同時進行浮點乘法操作和浮點加法操作，因而標榜其產(chǎn)品的MFLOPS為MIPS的兩倍。其次，在比較處理器時鐘速率時，DSP的輸入時鐘可能與其指令速率一樣，也可能是指令速率的兩倍到四倍，不同的處理器可能不一樣。另外，許多DSP具有時鐘倍頻器或鎖相環(huán)，可以使用外部低頻時鐘產(chǎn)生片上所需的高頻時鐘信號。 語音處理：語音編碼、語音合成、語音識別、語音增強、語音郵件、語音儲存等。圖像/圖形：二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像識別、動畫、機器人視覺、多媒體、電子地圖、圖像增強等。軍事；保密通信、雷達處理、聲吶處理、導航、全球定位、跳頻電臺、搜索和反搜索等。儀器儀表：頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、數(shù)據(jù)采集、地震處理等。自動控制：控制、深空作業(yè)、自動駕駛、機器人控制、磁盤控制等。醫(yī)療：助聽、超聲設備、診斷工具、病人監(jiān)護、心電圖等。家用電器：數(shù)字音響、數(shù)字電視、可視電話、音樂合成、音調控制、玩具與游戲等。生物醫(yī)學信號處理舉例：CT：計算機X射線斷層攝影裝置。（其中發(fā)明頭顱CT英國EMI公司的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(xiàn)全身掃描，心臟活動立體圖形，腦腫瘤異物，人體軀干圖像重建。心電圖分析。 DSP的性能受其對存儲器子系統(tǒng)的管理能力的影響。如前所述，MAC和其它一些信號處理功能是DSP器件信號處理的基本能力，快速MAC執(zhí)行能力要求在每個指令周期從存儲器讀取一個指令字和兩個數(shù)據(jù)字。有多種方法實現(xiàn)這種讀取，包括多接口存儲器(允許在每個指令周期內對存儲器多次訪問)、分離指令和數(shù)據(jù)存儲器(“哈佛”結構及其派生類)以及指令緩存(允許從緩存讀取指令而不是存儲器，從而將存儲器空閑出來用作數(shù)據(jù)讀取)。圖2和圖3顯示了哈佛存儲器結構與很多微控制器采用的“馮·諾曼”結構的差別。另外要注意所支持的存儲器空間的大小。許多定點DSP的主要目標市場是嵌入式應用系統(tǒng)，在這種應用中存儲器一般較小，所以這種DSP器件具有小到中等片上存儲器(4K到64K字左右)，備有窄的外部數(shù)據(jù)總線。另外，絕大多數(shù)定點DSP的地址總線小于或等于16位，因而可外接的存儲器空間受到限制。一些浮點DSP的片上存儲器很小，甚至沒有，但外部數(shù)據(jù)總線寬。例如TI公司的TMS320C30只有6K片上存儲器，外部總線為24位，13位外部地址總線。而ADI的ADSP2-21060具有4Mb的片上存儲器，可以多種方式劃分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。選擇DSP時，需要根據(jù)具體應用對存儲空間大小以及對外部總線的要求來選擇。 DSP處理器和諸如英特爾、奔騰或PowerPC的通用處理器（GPPs）有很大的區(qū)別，這些區(qū)別產(chǎn)生于DSPs的結構和指令是專門針對信號處理而設計和開發(fā)的，它具有以下特點?！び布朔ɡ奂硬僮鳎∕ACs）為了有效完成諸如信號濾波的乘法累加運算，處理器必需進行有效的乘法操作。GPPs起初并不是為繁重的乘法操作設計的，把DSPs同早期的GPPs區(qū)別開來的第一個重大技術改進就是添加了能夠進行單周期乘法操作的專門硬件和明確的MAC指令。·哈佛結構傳統(tǒng)的GPPs使用馮．諾曼存儲結構，在這種結構中，有一個存儲空間通過兩條總線（一條地址總線和一條數(shù)據(jù)總線）連接到處理器內核，這種結構不能滿足MAC必須在一個指令周期中對存儲器進行四次訪門的要求。DSPs一般使用哈佛結構，在哈佛結構中，有兩個存儲空間：程序存儲空間和數(shù)據(jù)存儲空間。處理器內核通過兩套總線與這些存儲空間相連，允許對存儲器同時進行兩訪問，這種安排使處理器的帶寬加倍。在哈佛結構中，有時通過增加第二個數(shù)據(jù)存儲空間和總線來實現(xiàn)更大的存儲帶寬。現(xiàn)代高性能GPPs通常具有兩個片上超高速緩沖存儲器一個存放數(shù)據(jù)，一個存放指令。從理論的角度上講，這種雙重片上高速緩存與總線連接等同于哈佛結構，但是，GPPs使用控制邏輯來確定哪些數(shù)據(jù)和指令字駐留在片上高速緩存里，這個過程通常不為程序設計者所見，而在DSPs里，程序設計者能明確的控制哪些數(shù)據(jù)和指令被存儲在片上的存儲單元或緩存中?！ち阆难h(huán)控制DSP算法的共同特征：大部分處理時間花在執(zhí)行包含在相對小循環(huán)內的少量指令上。因此，大部分DSP處理器具有零消耗循環(huán)控制的專門硬件。零消耗循環(huán)是指處理器不用花時間測試循環(huán)計數(shù)器的值就能執(zhí)行一組指令的循環(huán)，硬件完成循環(huán)跳轉和循環(huán)計數(shù)器的衰減。有些DSPs還通過一條指令的超高速緩存實現(xiàn)高速的單指令循環(huán)?！ぬ厥鈱ぶ纺Ｊ紻SPs經(jīng)常包含有專門的地址產(chǎn)生器，它能產(chǎn)生信號處理算法需要的特殊尋址，如循環(huán)尋址和位翻轉尋址。循環(huán)尋址對應于流水FIR濾波算法，位翻轉尋址對應于FFT算法。·執(zhí)行時間的可預測性大多數(shù)DSP應用都具有硬性實時要求，在每種情況下所有處理工作都必須在指定時間內完成。這種實時限制要求程序設計者確定每個樣本究竟需要多少時間或者在最壞情況下至少用去多少時間。DSPs執(zhí)行程序的進程對程序員來說是透明的，因此很容易預測處理每項工作的執(zhí)行時間。但是，對于高性能GPPs來說，由于大量超高速數(shù)據(jù)和程序緩存的使用，動態(tài)分配程序，因此執(zhí)行時間的預測變得復雜和困難?！ぞ哂胸S富的外設DSPs具有DMA、串口、Link口、定時器等外設。

數(shù)字信號處理中序列都是離散的嗎

數(shù)字信號指自變量是離散的、因變量也是離散的信號，這種信號的自變量用整數(shù)表示，因變量用有限數(shù)字中的一個數(shù)字來表示。在計算機中，數(shù)字信號的大小常用有限位的二進制數(shù)表示，例如，字長為2位的二進制數(shù)可表示4種大小的數(shù)字信號，它們是00、01、10和11；若信號的變化范圍在-1~1，則這4個二進制數(shù)可表示4段數(shù)字范圍，即[-1, -0.5)、[-0.5, 0)、[0, 0.5)和[0.5, 1]。