数字信号论文篇1

一、LabVIEW与数字信号处理

LabVIEW的程序设计与传统文化程序设计相比，具有明显的差异性。LabVIEW在实际应用过程中，主要是利用图形化语言，通过使用功能节点，与图形化自身的程序流程进行有效结合，这样不仅能够利用流程控制结构来对程序功能进行有效的控制，而且能够促使程序在设计过程中，其自身的形象更加直观化。这样一来，能够从根本上简化内存分配、程序调试以及多线程序等程序设计细节，这样能够促使学生在学习过程中，将精力放到问题的实际解决方面，这样才能够保证最终的教学效果。在程序结构的设计和使用过程中，LabVIEW将一个完整的程序分为前面板和程序框图，在实际操作过程中，将前面板拖入图形控件中，就能够以非常简单便捷的方式，实现程序界面的美观性，将其自身的影响和作用充分发挥出来[1]。对于其中的显示控件，可以根据实际情况，对其进行相应的设置，从而实现丰富的曲线、图形以及图象的整体显示。在实际应用过程中，可以发现LabVIEW在GUI以及程序设计过程中，其自身的形象化与Matlab软件之间有非常大的优势。在数字信号处理教学中，LabVIEW能够从根本上实现测量以及自动化的应用数据分析，其自身有非常强大的数字信号处理函数节点，在实际应用过程中，能够发挥非常有效的作用[2]。在实际操作过程中，其自身按照信号生成、运算、滤波器以及其他功能的提供，有利于对这些内容进行切实有效的查找和分析，这些功能在数字信号处理教学过程中，不仅有利于使用，而且能够取得良好的教学效果。

二、LabVIEW与虚拟仪器

虚拟仪器是一种在计算机基础上的自动化测试仪器系统，在实际应用过程中，能够发挥非常良好的作用。虚拟仪器在实际应用过程中，主要是通过自身的软件，将计算机的一些硬件资源与仪器硬件进行有效结合，这样不仅能够从根本上提升计算机自身的处理能力，而且能够促使其自身与仪器硬件的测量以及控制进行有效结合，从而发挥出更多的功能性作用[3]。这样不仅能够从根本上缩小仪器硬件的成本和体积，而且能够通过软件的应用，实现对数据的显示、储存以及处理，以保证最终的处理结果。LabVIEW是美国一家仪器公司推出的虚拟仪器开发平台软件，主要是利用图形化的编程语言，打破了传统软件的局限性。传统软件在应用过程中，基本上都需要相对应地进行程序代码的编写和应用，但是LabVIEW则主要是利用流程图或者是程序框图来实现。这样不仅能够从根本上让编程者感受到强大的图形化编程语言方式，而且具有一定的灵活性。由于自身在实际应用过程中，被广泛应用到各个行业以及领域中，已经逐渐被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。利用LabVIEW软件有利于建立属于学生自身的虚拟仪器，其自身的图形化界面能够促使学生在接触编程的过程中感受到乐趣[4]。

三、LabVIEW在数字信号处理教学中的应用优势

在实际教学过程中，LabVIEW图形化的语言直觉特性能够让学生保持高度集中的注意力，将注意力全部放在被教授的理论知识上，而不是在文本工程软件应用开发的基础上，将关注点全放在编程的一些细节方面。将LabVIEW应用到数字信号处理教学中，不仅能够促使学生在短时间内对基础理论知识进行深入的了解和学习，而且能够让学生适当地开发出一些复杂的应用程序，对学生的理论知识学习以及动手实践操作能力的提升来说，都有非常重要的作用[5]。在LabVIEW的应用过程中，教师要注重将课本上一些理论性比较强的知识转换成为直观性比较强的知识，这样不仅有利于学生的理解和认识，而且能够加深学生对理论知识的印象。促使学生在保证积极性和学习主动性越来越高的同时，能够取得良好的学习效果，促使数字信号处理教学的整体质量和水平能够有所提升。

四、LabVIEW在数字信号处理教学中的实际应用分析

（一）滤波器的设计与应用

数字滤波器的设计是数字信号处理教学实施过程中的重点教学部分，同时也是教学过程中的难点部分，对学生的学习来说，很容易形成一定的阻碍影响。在对滤波器的设计过程中，由于其自身的整个过程运算量比较大，并且要根据实际情况的不同，对滤波器进行设计，从而达到不同的滤波效果，在实际应用过程中，才能够将其自身的影响和作用充分发挥出来，达到最优的设计水平[6]。在这种形势下，如果利用LabVIEW软件来进行计算机的辅设计，不仅能够从根本上减少计算量，而且能够实现快速有效的滤波器数字设计，帮助学生将一些抽象的知识以一种直观简单的方式呈现出来，在保证学生学习兴趣不断提升的同时，从根本上保证数字信号处理教学的整体质量和水平有所提升。在LabVIEW实际应用过程中，结合滤波器的形成原理，设计的FIR滤波器前面板以及后程序框图，前编面板主要利用在显示方面，对各种控件进行切实有效的操作，对相关的参数进行设置，对滤波器的类型以及窗函数进行选择，在保证滤波器自身的价值充分发挥出来时，能够从根本上起到良好的教学辅助作用。在实际的设计过程中，可以利用控制前面板上开关或者是按钮，通过键盘以及鼠标的操作，将其自身与滤波器的幅频、相频特性进行有效结合，促使其自身能够满足设计的整体需求。在实际设计过程中，可以对参数以及滤波器类型进行切实有效的调整和分析，根据实际情况采取有针对性的措施，在保证能够达到最佳效果的同时，促使学生在学习过程中更容易地接受一些难点[7]。

（二）信号的频谱分析

在数字信号处理教学的实际开展过程中，在对数字信号进行分析的时候，基本上可以从两个方面来进行，其中包括时间域、频率。有些在时间域方面表现出的复杂信号在转换到频率域时可能会比较简单，比如说在实际应用过程中，混合了几种不同频率的正弦信号，在时间域中其自身的波形是没有办法按照科学合理的流程来展示的，经常是以一种没有序列的方式呈现。但是一旦转换到频率域中，就是非常简单的几根谱线，所以在这种形势下可以看出，信号的频谱分析在数字信号处理中占据着非常重要的地位。离散傅里叶变换是对数字信号频谱分析的一种有效工具，吸收LabVIEW语言有利于对离散信号的频谱分析[8]。在整个过程中，学生可以通过对相关参数进行调节，直观地看出离散傅里叶在实际变换过程中的作用。其自身存在的频谱泄露现象以及栅栏效应，能够从根本上加深学生对数字信号处理等相关理论知识的印象。

（三）声音的现场采集

在数字信号处理教学的实施过程中，为了从根本上保证学生在学习过程中的有效性，就需要将LabVIEW应用其中，将其自身的影响和作用充分发挥出来，在保证充分调动起学生积极性和主动性的同时，有效地提高数字信号处理教学的整体质量和水平。在进入课程教学阶段之后，为了说明信号与实际生活之间的密切联系，在LabVIEW的应用过程中，通过对其进行简单的设计和分析，可以利用PC的声卡和麦克风实现在教学课堂现场的声音采集，并且利用多媒体技术将声音采集后的内容显示在投影仪上。在实际应用过程中，由于采集的是实际信号，并且其自身是处于连续动态实时显示的形势下，学生可以直接以枝干的形式看到信号的具体形态特征。这样不仅能够从根本上激发起学生的学习兴趣和学习积极性，而且能够意识到信号在生活中的重要性和必要性。无论是对学生的学习还是数字信号处理教学的整体质量和水平来说，都有非常重要的作用。

综上所述，LabVIEW在数字信号处理教学过程当中的实际应用，不仅能够从根本上调动起学生的学习兴趣和学习积极性，而且能够保证数字信号处理的整体教学质量和水平有所提升。将LabVIEW应用到数字信号处理教学中，能够将原本比较复杂难懂的知识以一种简单的方式呈现出来，让其能够成为数字信号处理教学中非常有效的辅工具，将其自身的影响和作用发挥出来，为数字信号处理教学的质量提升提供保障。

作者:何海浪 黄乘顺 单位:邵阳学院信息工程系

参考文献：

［1］张易知，肖潇，张喜斌，等.虚拟仪器的设计与实现［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2010-02.

［2］谢启，温晓行，高琴妹，等.LabVIEW软件中菜单形式的用户界面设计与实现［J］.微计算机信息，2010（9）.

［3］谭勇.LabVIEW在数字信号处理课程教学中的应用［J］.中国现代教育装备，2012（8）.

［4］姜利英，张艳.LabVIEW在数字信号处理教学中的应用［J］.中国电力教育，2011（9）.

［5］马永力.LabVIEW在数字信号处理中的应用［J］.科技广场，2010（7）.

数字信号论文篇2

1数字电视传输技术的特点

（1）数字电视信号在传输过程中可靠度更高，原因是数字电视信号是通过多次采样、量化及编码后处理得到的。即便在传输过程中容易受到外界杂波的干扰，但仍可以用错误编码技术对在额定点评的可控范围内的干扰波进行及时纠正。（2）数字电视设备方便储存信号，而且对信号强度和时间没有要求。（3）信号传输的有效性较高。将来，单频网络技术将主要运用于数字电视信号的传播。

2安装和应用数字电视卫星传输技术

2.1安装卫星接收设备工序

在卫星接收设备安装前，有关技术工作人员需要对安装设备的说明书仔细阅读，熟悉了解每个部件的使用用途，如图1为卫星接收设备。一是，在接收天线、高频头安装过程中，应该固定住连接接收天线、底座，之后连接上所有高频头和接收机间的电缆。二是，安装接收机。在安装之前需要接通接收设备电源，之后将在电视机与接收机之间安装音视频线。三是，调试接收机，在调试过程中需要对调试说明书内容全面掌握，之后严格根据说明书的内容展开调试。

2.2应用卫星接收设备的可行性

在传输有线数字电视信号中，卫星接收设备发挥着积极的作用，卫星接收设备质量的高低影响着有线数字电视是否可以正常运作。在近些来信息技术的迅猛发展下，有线数字电视遍布在全国各地，以前的接收设备已经很难满足传输数字电视信号的要求，为了可以更好的满足人们需求，卫星接收设备应运而生，得到了各地区人们的普遍认可。卫星接收设备既可以在各个地区中发送已经接收的信号，也以发送速度极快被人们所肯定。

2.3维护卫星接收设备注意事项

（1）检查设备里的连接件。在安装卫星接收设备中，连接件发挥着尤为关键的作用，如果连接件出现松动或者变形情况，那么卫星设备就不能正常运作。所以，有关技术工作人员需要经常检查与维护连接件。同时，在螺丝表面上有锈蚀后，有关人员需要第一时间处理螺丝，进而确保卫星接收设备能够正常接收到信号。（2）检查馈线与高频头之间的连接。在这项工作进行过程中，有关人员需要适度的调整卫星接收设备，进而保证卫星接收设备能够及时接收到信号。在调整卫星天线之前，有关人员需要对如何安装天线进行了解，之后遵循相关标准实施调整。同时，在调整前，有关人员需要了解是什么原因造成天线出现故障，之后，采取可行的解决措施。

3安装和应用数字电视传输技术

3.1安装数字电视

安装对于后期的维护非常重要，所以，在安装有线数字电视中必须要高度重视。在连接有线数字电视信号中，机顶盒上的信号接入线必须要定期或者不定期检查，一旦发现有破损情况，应及时换一个新的电缆线。通过调查发现，若是信号接人线是旧的，则有线数字电视网络就难以保障正常运作。同时在实际操作中，必须要防止塑料式的插头线使用，进而避免脱落引发故障。在分接电视信号中，必须要做好分支器选型、分配器选型工作，进而提高有线数字电视网络运作效率。

3.2应用数字电视

传统模拟电视与有线数字电视对比而言，前者很难接收到数据信号，必须辅助机顶盒才可以，而机顶盒具有占据空间大、接线复杂等不足，已经逐渐被家电市场淘汰。而数字一体机自身内置中包括数字电视高频头，可以直接接收到数字信息，不需要使用机顶盒，之后将接收数据、解码数据、显示数据融合在一起，实现了“三模式、全数字”的电视播放模式，也正是因为这一使用优势，有线数字电视彻底淘汰了传统模拟电视，成为了各地区人们购买家电的首选。

3.3维护数字电视两种故障的方法

（1）零星用户故障的维护。这一故障会严重影响着有线数字电视网络的有效运作，所以，有关技术人员需要尽可能降低零星用户故障的发生率。大多数零星用户故障的产生都是因为接人电压值太低而造成的，通常会出现线路接触不良的状况。在进行这项工作中，需要检查好故障所在之处，在明确故障位置后，再展开相应的处理。如：可成立检查故障小组，并且为用户开设固定的咨询热线，全天二十四小时内为用户服务，一旦有用户反应有问题，故障检查小组就需要及时检测用户的有线电视，在找到引发故障的原因后，针对性的解决，保证用户可以在最短的时间继续正常使用有线数字电视。（2）局部点片出现故障。这一故障先要深入研究局部点片故障中的线路，在检查中对接触不良、导体霉断等方面进行排查，特别是要光发射机中存在的问题进行深入检查，在检查中，维修工作人员需要掌握导致局部点片故障发生的原因全面了解，并且还需要明确解决好这一故障的各种方法，进而保证完善解决这一故障。

4结语

从上面的分析中可见，在普遍推广和使用有线数字电视下，不但给人们带来了更多的欢乐，而且也将更多的信息传递给人们，在开阔人们知识视野的基础上，也帮助人们更好的享受了生活。在信息时代的今天，数字电视企业不能因为取得很好的成绩而沾沾自喜，还需要对数字电视深入研究，对数字电视技术不断改进与完善，以便可以为社会公众提供更多更好的服务。

作者:李晓光 单位:山西广播电视无线管理中心

参考文献

[1]谭志远.数字电视信号传输技术的研究与分析[J].西部广播电视,2016,(01):230.

[2]刘兆杉.浅谈实现移动数字电视信号传输的有效方式[J].数字技术与应用,2016,(02):256.

[3]杨睿.数字电视信号传输技术研究[J].通讯世界,2016(19):65-66.

数字信号论文篇3

科学家之所以可以提出被广泛接受和应用的理论、公式、方法等成果，与他们的成长经历是分不开的。教学改革中添加了对科学家的家庭背景、成长经历、就学学校、对他产生影响的导师这些内容。比如在傅里叶变化的教学中，授课教师介绍了约瑟夫傅里叶因为幼年父母双亡，所以很小便被送入天主教本笃会接受教育，之后考入巴黎高等师范学校，毕业后在军队中教授数学，27岁时他到巴黎高等师范学校教书。这些经历对他后来傅里叶变换的提出起到了关键作用。

1.2科学成果所在年代的历史背景

获得科学成果所在年代的历史背景也是非常重要的内容。所在历史年代的特殊性给了科学家们特定的环境、氛围、机遇等等，使得他们有机会提出新的理论和方法。比如傅里叶所在的年代是18世纪末，当时正是拿破仑东征时期，傅里叶跟随拿破仑军队东征，被任命为下埃及的总督。由于英国舰队对法国人进行了封锁，所以他受命在当地生产军火为远征部队提供军火。这个时期，他向开罗埃及学院递交了几篇有关数学的论文。1816年他回到巴黎，六年后他当选了科学院的秘书，并发表了《热的分析理论》一文，此文是建立在牛顿的热传导理论的速率和温度差成正比的基础上。

1.3中外相同历史时期的对比

将中外历史进行对比，更有助于学生展开联想，容易想象和理解科学家所处时代的环境，从而更好地理解学习内容。仍以傅里叶为例，授课教师介绍了从十七世纪中后期到十九世纪欧洲科技史的发展，在数学课中提到的其他数学家，比如牛顿、拉普拉斯、柯西这些人与傅里叶的前后关系。同时傅里叶所在时期是中国的清朝时期，当时中国的情况、科技的发展又是怎样的。这些对比既增加了学生听课的兴趣，又便于他们理解内容。

2教学反馈与体会

通过对数字信号处理课程引入比以往教学中更多的科技史内容这一探索，授课教师获得了很多正面的反馈，对教学方法改革有了更为深切的体会，积极意义有以下三个方面：

2.1激发了学生的学习兴趣

科技史方面的介绍明显的激发了学生的学习兴趣。关于科学家具体人物的背景介绍更加吸引学生的注意力，大家会更加专注的去聆听授课教师的课程内容，有时会主动提出问题，讨论科学家的经历对他们发表成果的影响。而且课程当中不断回顾这些科技史的内容，会周期性的刺激学生，将暂时失去注意力的学生重新拉回到课堂上来。

2.2培养了学生正确的思考方法

科技史的介绍更加清楚的讲清楚了科学家是如何一步一步推演出最终结论的。传统的教学方式直接给出最终的结果、定理、定律，而新的教学方法更加符合科学发展的自然规律，从最初始的一个新想法，一直讲到最终理论的形成。这一思考方法更有利于学生的思考过程。未来学生在自己学习、从事科研活动中，会应用到这些正确的思考方法，更为容易的取得成果，推动科技进步。

2.3加深了对所学知识的理解

科技史的相关介绍增加了学生的学习热情，让他们有了更为清晰的学习思路，从而获得更好的学习成果。课堂互动、平时测验与期末考试的成绩，都反映出了教学改革之后学生对知识的理解更加深入、透彻，更好的掌握了数字信号处理的许多知识点。学生们也明显对与科学家直接相关的学习内容有更好的记忆力。

数字信号论文篇4

1.3输入选择电路输入电路选择和控制信号来自于工作参数设置开关和工作状态控制开关。输入信号为直流电平，幅度为5V。根据所需的选择控制方式和数量，拟采用独立式非编码的键盘电路实现输入信号的选择；具体选择和控制开关设计如下：（1）工作状态控制开关K0；（2）信号序列选择开关K1、K2；其中K1—代表穷举测试序列的选择开关。其中K2—代表走步测试序列的选择开关。（3）输出频率选择开关KF（在主机电路中）分别为100KHZ、10KHZ、1KHZ三个档位。（4）输出信号幅度选择开关Ku(在输出驱动电路中)分别为5V、18V两档。

1.4输出驱动电路输出驱动电路首先要把单片机给出的两个8位的信号组合成16位电路信号输出，再根据输出信号幅度选择开关的设置输出相应的信号电平。其中，根据输出信号的电平变化和驱动能力要求，输出的两个8位信号通过锁存器实现8到16的组合，用高压输出驱动器完成电平变化和驱动要求。

1.5主机部分主机电路根据信号序列和频率变化的要求，拟采用单片机AT89C51实现所需的控制处理功能，通过软件编程的方法实现电路所要达到的功能。

2电路的主要实现原理

多路数字信号发生器是一个能够输出16位的数字信号源，它能够产生满足数字电路检测用的多路数字序列信号。通过AT89C51单片机为核心部分，通过单片机控制电路输出的序列，本电路可以产生两种序列，一种是‘穷举’测试信号序列，这种序列即为216个16路信号；一种是‘走步’测试信号序列，即为每路逐个输出“0”,与每路逐个输出“1”组合。这些序列通过单片机I/O口输出，在经过地址锁存器将所输出的信号进行锁存输出，就得到想要的16位数字信号。如果我们需要模拟信号，可经过将正弦波，三角波波形数据做成波形表，用查表法来输出波形数据。经D/A（DAC0832）转换输出波形。AT89C51有4KB的程序内存可以用来存储运行程序,而128B的RAM则可用来保存波形参数及用户自定的外部波形的数据。由于是数字合成技术,因此该信号源可以产生多种波形。在频率的选择上多路数字信号发生器通过AT89C51单片机和电路，通过软件编程的方法控制频率的输出，输出的频率分别为1KHz、10KHz、100KHz三个档位。

数字信号论文篇5

2全自动信封包装机控制系统软件设计

2.1PID控制算法简介按偏差的比例、微分、积分进行控制的控制器叫PID控制器。数字PID控制器的原理框图如图3所示。其中，r(k)为系统给定值，e(k)为误差，u(k)为控制量，c(k)实际输出。PID控制器解决了自动控制理论所要解决的最基本问题，即系统的稳定性、快速性和准确性。调节PID的参数，可以实现在系统稳定的前提下，兼顾系统的带负载能力和抗干扰能力。Kp为比例系数；ki=(kp×T)/Ti为积分系数；kd=(kp×Td)/T为微分系数；Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，T为积分周期。当进行PID调节时，系统在运行初期由于偏差过大，会导致调节量u(k)过大，从而导致超调过大给系统带来很大的冲击。故需要对（1）式中的e(k)做一定的限幅处理。另外，当系统进入稳定状态以后，必然会产生一定的稳态误差，该误差在一个很小的范围内波动，如果控制器反复对其进行调节势必造成系统的不稳定。所以，系统必须设定一个输出允许带e0，即当采集到的偏差|e(k)|<e0时，不改变控制量。PID控制程序流程图如图4所示。

2.2PID算法在系统中的实现由于本系统的同步控制由一主多从的模式来实现，所以，2、3、4号伺服电机的转速和位置信号必须跟随1号伺服电机的转速和位置信号的变化。DSP中事件管理器模块的定时器产生频率可控的PWM波来控制伺服电机，PWM波的频率控制电机的转速，PWM波的个数控制电机的位置。设多伺服电机轴编码器输出脉冲数偏差值为e(k)，在k时刻电机的实际反馈转速分别为u1(k)、u2(k)、u3(k)、u4(k)。各伺服电机轴同步速度偏差值。根据不同的生产工艺要求可以设定允许偏差值的最大变化范围max，当e(k)≤eM时，系统不需要进行调节控制，当e(k)>eM时，需要进行调节控制。本系统以TMS320F2812为控制器实现PID控制。在软件中设置定时中断，在中断程序中，计算各从伺服电机的转速和位置并与1号伺服电机的转速与位置信号进行比较，求出偏差值e(k)。经PID调节，对于偏差做出快速反应和补偿。本系统的软件处理采用增量式调节。（3）式中，u(k)为1号伺服电机控制量增量，其中i=2，3，4；u1(k)、ui(k)、ui(k-1)、ui(k-2)分别是k、k-1、k-2时刻1号伺服电机及i号电机轴的编码器输出脉冲采样值；Kp是比例系数；Ki是积分系数；Ki=KpT∑i；Kd是微分系数，Kd=KpT∑d；T是采样周期；∑i是积分时间常数；∑d是微分时间常数。

3系统设计中遇到的问题及解决方法

1同步启动为了保证4台伺服电机的位置相同，本系统设计了同步启动程序。由于伺服电机每次转到其固有零点时会发出一条高电平信号Z，将该信号接入DSP的捕获引脚。当DSP捕获引脚捕捉到高电平跳变时，立即PWM波的输出，使伺服电机停止在固有零点处。当4台伺服电机都停止后，延迟一定时间，再同时启动4台电机，这样就实现了同步启动。2数据的分时读取每台伺服电机反馈的QEP编码信号通过HCTL_2021解码后都会产生8路数据输出信号，4台伺服电机将会产生高达32路的数据输出信号，如果直接连到DSP的I/O，将会极大地占用DSP的I/O口，不利于DSP的充分利用。此时，DSP分时读取4块解码器HCTL_2021的数据输出信号成为有效的解决办法。实验中，伺服电机在运转过程中每转一圈将输出2500个QEP编码脉冲，将每一路编码脉冲经过光耦隔离后送入到HCTL_2021的信号输入端进行解码。本系统在软件上采用中断方式分时读取GPIO上4块芯片的解码结果。并将1号伺服电机的信息保存到变量date1中。2、3、4号伺服电机的信息分别存放在变量date2、date3、date4中。通过分时读取，作者解决了DSP引脚不足的问题，最大限度的利用了DSP的引脚资源。特别需要注意的是：由于数字电路的电平转换需要一定的时间，所以在改变控制信号的电平后需要延迟一定时间，等其真正稳定。分时读取程序的流程图如图6所示。

数字信号论文篇6

二、接收信号数字处理

在甚高频全向信标系统的定向原理中，30Hz信号比相是其核心。根据9960副载波可以得出基准相位信号，通过相位比较器可以对相移θ进行检测，并确定方位。然后将基准相位30Hz信号和可变相位30Hz信号进行过0点检测，通过计数器得出相位差，将计算结果处理成数字方位的格式，并将其送到无线电磁指示器（RMI），通过RMI进行全方位显示。

相位差θ和计时器计时时间t的关系式。以基准信号为基准，若发现其正向过零点，则利用计数器开始计数，直到可变信号正向过0点时，结束计数，将检测到的相差点数计算出来，并将计数器清零准备下次计数，若系统采样率为fs，则VOR方位角度分辨率。因为甚高频通信系统会被邻频或同频干扰，在信号处理的过程中会出现系统误差的情况，导致比相信号的不稳定和抖动，所以，在解算相位差时，不能只进行一次求解就得出，而要经过多次的换算取所有结果的平均值，但这样又会引发其他问题，即当两个相位基本一致的时候，相位差会一致在0度左右摆动，这样角度就可能会在360度和0度之间转换，那么，经过多次计算得出的角度将会出现误差，解决这一问题的主要方法有。式中，Z：最终输出的相位差。经过上述公式处理方式，可以有效避免信号在0度附近摆动形成的计算误差是。

数字信号论文篇7

分前端机房在数字电视整体转换前所做的准备工作主要有两部分:分前端机房一级数字电视广播信号平台的搭建工作和为数字电视整体转换备用的CMTS、IPQAM、HFC网管信号等窄播信号系统的搭建工作。分前端一级数字电视广播信号平台的搭建相对简单，当主、备路电视广播光信号传输到分前端后，经过光开关对主备路光信号转换后，输出到光解复用器对光信号进行解复用，相应数字电视的29CH波长光信号被解出来。把解出来的数字电视光信号按照原模拟信号分前端的一级骨干广播光信号建设的结构模式进行复制，复制时尽量保证其在结构上和光功率输出上大体一致，最好能和模拟信号在物理位置上也保持相近，这样在调整电视广播信号时就非常方便。窄播信号的混合以及传输仍保持和原模拟电视系统广播窄播相同的模式，我们采用的是广播窄播1550nm光信号DWDM光合波复用传输方式，把分前端CMTS、IPQAM、HFC网管监控的射频信号进行混合后驱动ITU窄播光发射机，光发射机输出后与分前端一级电视广播光信号通过复用器进行光合波，经EDFA放大分配后或直接传输到线路，覆盖分前端机房区域内有线电视及CableModem用户。由于分前端机房一般带用户比较多，受到成本和机房空间等因素的限制，对窄播系统也全部复制一遍不大可能，另外我们数字电视整转采用的是分区域分批次的方式，可以对窄播系统先行建设能满足5个区域批次数字电视整转的窄播信号，和本地的数字电视一级骨干广播光信号进行合波复用，这样就成为可以满足5个区域批次数字电视整转的广播窄播系统信号，作为数字电视整转初期信号割接使用。当然这备用的5个片区数字电视广播窄播系统信号，只是一个举例，具体要按照分前端实际使用划分的片区数来定备用系统信号片区数，实际使用片区多的可以多建几个备用片区。窄播光发也要选用DWDM特定波长光发射机。在搭建数字电视系统信号平台时，我们要充分考虑到分前端内不同功率光信号的需求:(1)机房直接传输光信号到光接收机的，一般2～3dB的光功率即可;(2)线路上有光分路器的需要5～15dB的光功率;(3)线路上是V－Hub、EDFA的，需要广播窄播合波直接传输到线路上的需要6～8dB的光功率。通过对图2在结构上简单的调整即可满足不同光功率的需求。信号系统搭建时，尽量保证机房光信号传输分配物理结构上的一致性，对个别特殊需求的可以稍做调整即可，这样对机房的运维管理工作会带来很大便利。

3数字电视整体转换广播窄播信号的割接

采用分区域分批次的整转方式，除了线路上覆盖有较多用户的大型节点外，其余光节点模数信号转换割接工作基本都是在分前端来完成，所以分前端机房是模拟电视信号转换为数字电视信号的主要割接点。在数字电视整转前，要对分前端机房覆盖区域内的光节点全景图资料进行详细统计，结合数字电视整换区域批次，提前做好相应的光节点片区规划工作。按照分区域分批次整转方式，我们可以把需要数字电视整转初期的用户，割接到前期已经建好备用的5个片区数字电视的系统信号上来。数字电视整转进行一段时间后，前期备用的5个片区光信号将使用完毕时，我们再对没有数字整转的信号进行调整，把未整转完数字电视信号但已经割接走很多信号的片区进行合并，这样就可以空余出来满足一到两片区数字整转的设备，把该片区的广播信号更换为数字电视信号即可。然后依次类推，逐步完成数字电视信号的割接。在割接信号时，窄播系统的规划也非常重要，尤其是IPQAM和CMTS系统，要根据光节点覆盖双向IPQAM和CableModem的用户数做好下行和回传设备的合理分配，充分考虑IPQAM端口下行流量及CMTS上行端口CableModem数量的负载均衡，这样就保证了用户视频点播的流畅和网络的顺畅，减少了后期的扩容工作，提高了网络运行的稳定性。在割接电视下行信号时，必然会对相应片区CableModem用户也进行割接，把下行割接到新建的数字电视系统信号时，回传也要割接调整到CMTS下行相对应的上行端口。在割接前要做好CMTS端口CableModem数量以及SNR值的统计，主要统计在线的CableModem数量，割接调整后要查看在新端口上线CableModem数量和割接前是否一致，接收发射电平是否正常，端口SNR是否正常。做好与整转现场人员的沟通，信号割接后在现场及时测量信号，如有问题及时处理。同时要做好资料的更新整理工作，保证资料的准确性。

数字信号论文篇8

1.2建立通畅的师生交流渠道

首先，应转变观念，即使在大学高年级，课程教学也应该是以学生良好掌握本课程的知识和技能为标准，而不应仅仅是完成教学任务。这就要求教师和学生之间具有良好、通畅的交流渠道，以便教师能及时了解学生的学习进展情况、学习过程中存在的疑问以及对课程学习的建议和意见等。同时，也便于教师及时通知学生应预先复习的知识和应准备的材料、对学生提问的答复以及对后续课程教学的调整等。因此，建立通畅的师生交流渠道非常必要。我们认为师生的交流渠道应是多方面的，为此我们采用了多种的交流形式。（1）师生见面会：一般在课程开始之前或前期进行，所有参与授课的教师和全体学生面对面座谈，从而实现初步的了解。（2）课代表制：在学生中选择一名同学作为本课程的代表，负责收集学生中的问题、意见等并及时反馈给教师，同时将教师的通知及时传达给所有学生。（3）公布教师的办公室地址、电话和E-mail：让每一名学生都能找到教师，以便提出问题并得到教师的辅导。（4）《数字信号处理》网络课程平台：本课程已经构建了较为完善的网络课程，其中包括课程授课幻灯、教案、典型习题、课程电子公告片率系统（bulletinboardsystem，BBS）、其他参考资料等。（5）最新的即时通讯工具：例如QQ、微信等。（6）晚自习答疑：每周安排一个晚自习由1名授课教师到学生自习的教室进行答疑，学生如有课程学习中的疑问可以自由提问。通过上述措施，在教师和学生之间构建全方位、全覆盖的交流渠道，既包含了传统的见面辅导形式，也引入了学生中流行的即时通信工具，从而可以保证学生面对面或不见面地提出学习中的疑难问题，便于教师了解和掌握学生的学习状态。

1.3在作业批改和实验过程中深层次了解

前面的师生交流，更注重学生主动提出问题，以寻求教师的答复。不过在我们的教学经历中，有些学生不擅长或者不习惯主动提问题，而喜欢等待接受教师讲解的课程内容。这样，教师就不容易把握学生的个人学习情况，也就难以进行个性化教学。《数字信号处理》课程注重理论知识的学习，因此教师每讲授一部分内容都会给学生布置一些习题作业。我们的要求是学生在作业中要写出完整的解题步骤，提倡学生抛弃草稿纸，将所有的中间过程都写到作业本上。通过对作业的批改，教师就能从中发现每个学生对课程内容的掌握情况，及时发现问题。《数字信号处理》课程也强调理论知识的运用，因此安排了接近1/3的学时用于上机编程实验。学生利用课堂所学理论知识在计算机上编程实现，并将结果显示出来。但是这个过程并不一定是一个顺理成章的事情，大部分学生都不能够一次完成。因此，教师应不停地巡视每个学生的编程过程，及时发现问题并给出建议。

2个性化教学方法

开展个性化教学，并不是进行个别教学，也不是要否定传统的课堂授课。我们认为个性化教学是对课堂授课的补充和完善。另外，个性化包含2层含义：一是不同年级的学生之间存在差异，教师需要针对性地调整或强调授课内容；二是不同学生之间知识背景存在差异，教师应进行个别辅导。

2.1课堂上重点讲解共性难点

通过前期多种形式的师生互动，教师对学生的知识背景应该有较全面的了解，特别是要掌握可能缺失的知识点。在课程备课和幻灯制作过程中，教师就应有针对性地对存在的共性问题进行重点准备，例如对涉及前期预修课程中的知识点进行提示或回顾，对学生缺失的知识进行补充，对前期不系统的知识进行归纳和整理。在课堂授课过程中，不断观察学生的学习状态，发现多数人有疑问时应反复讲解，必要时辅以板书推导。同时，鼓励学生在上课过程中主动提问，并在每次课结束前预留3~5min进行简短答疑。另外，对后续课程学习中可能涉及的预修知识应要求学生进行复习。

2.2合理布置作业并认真批改

教师布置给学生课后完成的作业应涵盖主要的授课内容，应有一定的题量，期望学生通过做作业复习重点知识，特别是综合运用已学过的知识分析和解决问题。教师应重视对学生作业的批改，逐步审阅，并明确指出出错或遗漏之处，如有需要可给出修改思路的提示。曾出现过某一道并不难的作业却有很多学生做错的情况，对此种情况，教师要不怕麻烦对每一个学生都给予纠正，避免疏漏。而且《数字信号处理》课程习题的突出特点是一题多问，后面的问题需要前面问题正确的结果作条件，常常出现第一问解题错误，导致后面几问即使方法得当也无法得到正确的结果。对此种情况，教师不仅要指出第一次出错的地方，而且还应对后续求解的方法予以评价，便于学生自己改错。教师对所有学生作业中存在的问题还应及时归纳。由于学生做作业和教师批改作业都需要一定的时间，一般会有2周的延时，因此教师应注意利用后续授课中的点滴空闲时间或少量的课后时间，进行作业情况的分析。这一做法往往颇受学生的喜爱。

2.3利用课间进行个别辅导

一般每次授课是2个学时连在一起上，学时之间有10min的休息时间。教师应注意在课间主动走到学生中间，这样会无形之中鼓励学生主动提问。我们在教学中发现，当教师站在讲台上时，学生要提问可能需要更多的勇气；而如果教师走到学生身边时，学生会感觉与教师的距离缩短了，从而可能较随意地提问。这样，教师才能有针对性地对学生进行个别辅导。同时，几次之后就有助于树立一种主动提问的良好氛围，有利于教师更好地把握教学效果，节省了猜测和估计的时间。

2.4在线响应学生提问

除了鼓励学生在课堂上提问外，教师应接受并适应学生通过他们熟悉和感兴趣的交流方式提问，并及时作出响应。上述2种提问方式类似于实时和非实时的关系，这本就是数字信号处理技术的突出优点，而且新的交流工具实际上也是数字信号处理技术进步的体现。作为教授本课程的教师也应紧跟时代的步伐，让学生感觉与教师之间没有代沟，更重要的是让学生对本课程产生更浓厚的兴趣，激发主动学习的热情。

2.5让学生独立完成编程实验

计算机编程实验是《数字信号处理》课程教学的重要组成部分，我们要求给学生提供单人单机的实验条件，虽然实验内容相同，但强调每个学生独立完成。教师不仅仅应关注最终的实验结果，还应在学生进行实验的过程中不断巡视，及时回答学生提问，或发现学生有疑难主动给予帮助。每个学生对课程教学内容的掌握程度不同，存在的难点也可能有差别，而且实验的进度更是差别明显，因此集中讲解并不必要，个别辅导才是更佳的选择。

2.6确立每周一次晚自习答疑

由于本课程教学内容多，而学时有限，在制定教学进度时无法留出完整的学时进行答疑。为此，我们尝试每周安排1名授课教师在学生晚自习时到教室答疑。通常教师不站在讲台上，而是在教室后面等待学生个别提问并解答。没有问题的学生则正常自习。经过一个学期的试验，这种方法效果较好，我们将其固定为一种辅助的教学手段。

数字信号论文篇9

取样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。根据奈奎斯特取样定理：对于最大频率为fm的信号f(t)，当取样频率fs不低于2fm时，由截止频率为fm矩形低通滤波器可以从取样信号中完全恢复原信号。但实际的物理过程与数字模型有不同的工程结果。

1.孔阑效应

在数学模型的理想化状态下理想的取样脉冲宽度为无穷窄，取样情况及其频域情况如图一所示，但在实际设备中取样脉冲只能是有限宽度的脉冲，它的取样情况及其频域情况如图一所示，很显然具有不等于零的实际的有限宽度的取样脉冲所引起的孔阑效应会产生高频衰落。

由于信号的高频部分反映的是视频图象的细节，因此高频衰落会导致视频画面的细节模糊。针对这种情况实际工程中一般采用在将数字信号恢复成模拟信号以后通过提升高频的办法对这种失真进行补偿和校正。一般来讲,由于取样信号的频率fs必须满足fs>2fm,而为了减少孔阑效应要求取样脉冲的宽度τ尽量小,因此要满足τ远远小于取样信号的周期T,即取样信号的脉冲宽度要满足1/τ>>2fm。

2．混叠效应

在实际应用中，为满足奈奎斯特定理在取样之前应使用截止频率为取样频率一半的滤波器对原信号进行滤波，滤除可能产生频谱混叠的高频成分，以保证新处理的信号是一个有限带宽的处理信号。理想低通滤波器特性如图二所示，但实际的低通滤波器性能如图三所示，因此为了尽量滤除大于1/2fc的频率成分，就要选择多阶滤波器。如果滤波器的阶数不足以达到滤除1/2fc以上的高频分量，会引起恢复的信号中频谱混叠效应。混叠效应在视频图象上表现为一种被称为morie的涟漪状的干扰。

3．过冲和振铃

在保证有效的消除混叠效应时，在上述情况已建议采用多阶滤波器以满足滤波器的带外特性，但是取样前的低通滤波器如果阶数太大，会引起过冲和振铃从而造成恢复的视频信号过渡的边沿不清晰。

针对以上两种信号损伤造成的矛盾，主观上选用阶数少的滤波器会有利一些，因为频谱混叠效应只有在图象有超过二分之一取样频率以上分量时，特别是有单频分量时才会明显感觉到，因此是偶发事件。但过冲和振铃效应却是只要有过渡边沿就回出现的经常性现象。因此就主观感觉来说，减少过冲和振铃留有一些混叠相对来讲更有利一些。一般工程上出于平衡考虑取样频率选为fc=(2.2---2.5)fm。

另外为克服这一矛盾的方法是采用过抽样方式，即在抽样时用两倍抽样频率抽样，这时频谱按两倍抽样频率周期重复，重复频谱中心频率之间的间隔比正常情况大一倍，如图四所示。这时抽样前的滤波相对简单，可以用阶数少、频率特性缓降的无振铃滤波器，然后在数字域用线形相位滤波器进行二分之一抽取滤波器恢复到原抽样频率样值。另外，在此过程中，取样频率增加了一倍，因此取样脉冲的宽度只有原来的一半，从而也起到了减少孔阑效应的作用。

二量化误差所带来的信号损伤

取样过程是把模拟信号变成了时间上离散的脉冲信号，量化的过程则是进行幅度上的离散化处理。因此在时间轴的任意一点上量化后的信号电平与原模拟信号电平之间在大多数情况下总是存在有一定的误差，量化所引入的误差是不可避免的同时也是不可逆的，由于信号的随机性这种误差大小也是随机的，这种表现类似于随机噪声效果，具有相当宽度的频谱，因此我们又把量化误差称为量化噪声。但量化误差与噪声是有本质的区别的，因为任一时刻量化误差是可以从输入信号求出的，而噪声与信号之间则没有这种关系。

降低量化误差的方法最直接的就是增加量化级数减小最小量化间隔，但由此带来码率的增加从而要求更大的处理带宽，一般现在的视频信号均采用8比特、10比特，在信号质量要求较高的情况下采用12比特量化。此外，我们在设计一套系统的时候，可以考虑在系统的不同环节采用不同的比特量化，使得在系统的各个环节的量化级相互错开，从而避免量化噪声累积效果所产生的台阶效应，这种均衡的效果可以改善整个系统的量化失真。一般量化比特高的环节应该放在系统的前端，这样可以使系统的前端对信号造成的不可恢复损伤减小到最低限度。

为了减小量化误差我们还要正确的选择量化方式。量化有两种量化方式，一种是取整时只舍不入，此时产生的量化误差总是负的，最大量化误差等于两个相邻量化级的间隔d；另一种是取整时有舍有入，此时量化误差有正有负，量化误差的绝对值最大为1/2d。因此为了减少量化误差，应该采用有舍有入量化方式。

1．轮廓效应

如果信号两个相邻量化电平相差较大，若在图象面积较大的范围内，视频信号缓变区（如渐变的蓝天）能够看出不连续的跳变，即会在图象缓变区出现从一个量化电平到另一个量化电平之间的轮廓线，实际上就是图象的等量化电平线。这种轮廓线是原图象所没有的，所以又称为伪轮廓，即轮廓效应。

一种简单而有效的消除轮廓效应的方法是利用随机的高斯噪声信号发生器产生颤动信号，叠加到被量化的信号当中，当颤动信号的均方根值大于1/3d时人们便觉察不到轮廓效应的存在。在数字电视中使用最多的颤动信号是重复频率为取样脉冲的一半，峰-峰幅度为1/2d的方波，具体步骤如图五所示。

图五高频颤动的效果

由图五比较可以看出，叠加颤动信号的效果等效于将量化间隔由d减小到1/2d，或者说将量化级数提高了一倍（比特数由n提高到n+1），从而改善了轮廓效应。顺便指出，由于模/数转换中的取样、量化都属于非线形过程，难以避免会出现差拍干扰，采用叠加颤动信号的方法对于消除图象中的差拍干扰也同样有效。同时由于颤动信号的幅度小，频率高，并未对图象细节造成显而易见的损伤。

2．颗粒杂波

如果最小量化电平不够小，则图象较弱信号的缓变区可能会出现在邻近的两个量化电平之间产生由于四舍五入法则而造成的跳变，使得图象在这个区域内出现颗粒状的杂波，而人的视觉对图象弱信号缓变区的噪声则是非常敏感的。

为了克服均匀量化时这种大信号时信噪比有余，而小信号时信噪比不足的特点，我们可以采用小信号时量化级间宽度小而大信号时量化级间宽度大些的非均匀量化，又叫非线形量化。值得说明一点，数字摄象机信号处理大多数采用非均匀量化方式，这是由于摄象机中的光-电转换至电视机显象管中的电-光转换在内的整个电视信道必须保持线形，但是实际的电视系统在没有校正之前是非线形的，因此为了使最终显示出来的光像保持良好的线形关系，在摄象机单元必须对它进行校正，即γ校正。而γ校正类似于非线形量化特性，因此我们可以在量化过程中采用非均匀量化方式，在提高小信号信噪比的同时也满足了γ校正的要求。

另外，由于在实际的信号中，弱信号出现的概率是很大的，为了改善弱信号时的的量化信噪比，可以采用压缩扩张的编解码方法。在量化之前，先利用非线形器件将信号电平高的部分进行压缩，然后对压缩过的信号进行量化，解码后复原出的模拟信号再通过非线形器件对大幅度信号进行扩张恢复没压缩之前的比例关系，这种方法相对扩大了小信号的动态范围，等效于对小信号采用量化间隔小的细量化而大信号采用粗量化，从而改善了弱信号的量化信噪比。

三压缩编码所带来的信号损伤

数字电视信号数码率太高,数据量非常大。如果直接存储和传输不但开销很大，而且有时设备也承受不了如此大的负荷。压缩编码以压缩信源数码率为目的，尽量减少信源各符号的相关性，使信源的传输效率提高。当然，它是以牺牲图像质量为前提。必定会对信号造成一定的损伤。

下面针对几种常用的图像压缩方式，来看一下他具体会对信号带来什么样的损伤呢？

（一）差值脉冲编码（DPCM）

电视图像基本上是由面积较大的像块（如蓝天，大地，服装）组成。虽然每个像块的幅值各不相同，但像块内各样值的幅度是相近或相同的。换句话说，相邻象素之间有很强的相关性。我们就可以利用这些相关性对当前的像素进行预测。再利用预测值得到差值。这样在很大的程度上降低了信源的冗余度。这种压缩方法对视频信号会产生以下问题：

1由于在当前差值中包括当前的量化误差，而输出的前一样值又包括前一样值的量化误差，这就造成了量化误差的积累。而误差会传播，这就使信号抗通道误码能力减弱。

2边缘清晰度临界。根据DPCM编码思想，当被预测值处于图象突变边缘时，往往会导致错误预测或产生较大的预测误差。致使边缘清晰度临界。如：边缘为黑白突变，被预测值为x，x1x2x3x4x5为已知值，由DPCM编码可得

进行水平一维预测x=x1=0产生错误预测

进行二维预测x=x1+(x4-x5)/2=1/2产生较大的预测误差

（二）变换编码

变换编码首先对图象数据进行某种形式的正交变换，并对变换后的数据进行编码，从而达到数据压缩的目的。正交变换的种类很多，比如人们熟知的傅立叶变换，沃尔什哈达码变换，哈尔变换，斜变换，余弦变换，正弦变换，K--L变换。

变换编码中较常用的是离散余弦变换DCT，它首先将输入图象分成若干NXN的图象块，对每一小图象块进行正交变换，从空间域变换到频域。为了达到压缩的目的，对DCT系数需作量化处理。低频分量采用较小的量化间隔，量化误差小，精度高。频率越高，量化间隔愈大，精度越低。这是因为高频分量只影响图象的细节，对整块图象来讲，没有低频分量重要。读取时采用之字型。这样的处理给信号带来的损伤主要表现在：

由于高频信息的丢失，恢复图象中相邻块在边界上产生较为规则的误差分布，由于人眼对水平和垂直方向的规则误差分布具有特殊的敏感性，使得在主观感觉上认为具有规则误差分布的图象的质量明显降低，从而产生"块效应"。在拍摄一幅绿草如茵的草地中，充斥画面的草坪随风摇摆时，一种细块状的闪烁效应是这一失真的直观表现。

（三）运动补偿预测

运动补偿预测是一个有力的工具，以便减少帧间的时间冗余度，并作为用于DPCM编码的预测技术。运动补偿概念是以对视频帧间运动的估计为基础的。也就是说，若视频镜头中所有物体均在空间上有一位移，那么用有限的运动参数来对帧间的运动加以描述。为了做到这一点，画面一般划分成一些不连续的象素块，对每个这样的象素块，只对一个运动矢量进行估算、编码和传送。

在MPEG压缩算法中，运动补偿预测技术用来减少帧间的时间冗余度，只对预测误差画面（原始画面与运动补偿预测画面之间的差别）加以编码。运动补偿去除时间方向的冗余度，最多只能利用前后两帧图象间的相关性，效率不高。而实际上，尤其是在运动缓慢的图象序列中，在连续多帧图象间都存在着很强的时间相关性。正是由于它固有的缺陷，使得在图象活动剧烈或低码率通讯时，编码器只能通过迭用粗量化，降低帧频或舍去更多的DCT变换系数来降低码率，因而对信号损伤较大，丢失了许多有用的信息。在恢复图象中将出现明显的块效应和运动物体边缘的蚊音效应。

（四）混合编码

以两种或两种以上的方法对图象进行编码称为混合编码。我们熟悉的JPEG和MPEG都属于该种类型。

1JPEG

JPEG是处理彩色或单色静止图象的压缩标准。利用它可以获得较高的压缩比，并保持较好的信噪比，从而大大节省图象存储空间，降低通讯带宽。但是编码过程会使物体在背景中的位置略有移动（即发生几何畸变）。另外，高压缩比场合，JPEG的重建图象在水平和垂直方向可能有晕圈、幻影，产生"方块"效应。

这不难理解.在JPEG系统中,首先把原始图像划分成大小相等的像素块，然后对图像块进行离散余弦变换DCT（图像块的能量集中到少量的系数），再利用基于人眼特性的矩阵对变换后得到的系数矩阵进行量化，从而大幅度地压缩了矩阵系数，同时也造成了损失。最后对量化得到的矩阵系数进行无损熵编码。图像的重建过程是编码过程的逆过程。在高压缩比场合，JPEG的重建图像在水平和垂直方向出现晕圈、幻影，产生"方块"效应，就是因为对原始图像进行了分块的DCT变换和量化。如果不分块或分块很大而进行DCT变换与量化，那么图像块中像素能量集中到少量的系数效果将变的不明显，即不利于对数据进行量化压缩，同时还得使计算复杂度增加。这样一种现象实际上是离散余弦变换DCT本身的特性所造成的（采用离散正弦变换DST或离散傅立叶变换DFT结果类似）。

2MPEG

MPEG压缩算法中包含两种基本技术：一种是基于16X16子块的运动补偿技术，用来减少帧序列的时域冗余；另一种是基于DCT的压缩，用来减少帧序列的空间冗余。

较为成熟的MPEG技术是MPEG1和MPEG2。MPEG1是为适应在数字存储媒体（如CD-ROM）上有效地存取电视图像而制定的标准（最高速率达1.5Mb/s）。它的压缩技术基础为：宏模块结构、运动补偿及宏模块的有条件再补给。MPEG2是MPEG1算法的扩展。是为MPEG1最初没有包括在内或未想到的应用提供的一种视频编码方法。特别是对MPEG2提出的一个要求，即它所提供的视频质量，不能低于NTSC/PAL，最高应可达到CCIR601质量。MPEG2编码算法的基础为通用的混合DCT/DPCM编码方案。

随着MPEG1和MPEG2的广泛应用，其缺陷也日渐显露，主要表现在：

（1）现已制定的标准所采用的技术，当码率很低时（低于64Kb/s）会产生严重的"方块"效应、"蚊音噪声"以及"动作失真"。而低码率要求是移动通讯信道所必须的。

数字信号论文篇10

目前，数字信号处理已成为国内外很多大学电子信息专业本科生及研究生的一门重要的必修专业基础理论课。各个大专院校投入了大量的人力与物力，进行了该课程的基本建设和改革，各院校教师也投入了大量的时间和精力，积累了大量的宝贵经验，用于促进教学。

数字信号处理主要讲述离散信号的基本概念、快速Fourier变换（FFT）、数字滤波器（DF）等，包含了如FFT、DF等纯数学定义及其推导过程，枯燥无味，教学过程如同讲授纯数学。本文结合我校十多年的电子信息相关专业的教学实际，在教学实践基础上，针对我校特点对教学内容和方法进行了总结和探讨，并提出相应的改革方案。

二、教学内容

1.教材内容的精心组织：数字信号处理教材繁多，理论强，难度大，难以适应以工程为背景的数学相对薄弱的学生。根据教学需求，我们查阅了国内外的很多教材，有目的地精选了教材内容，并将其装订成讲义。

为了适应我校学生的特点，我们选择从连续信号开始讲起，在复习中讲授离散时间信号的知识点；从连续信号的Fourier变换引出离散Fourier变换，再讲授FFT，同时复习采样定理等内容；从模拟滤波器的设计引出无限冲激响应的数字滤波器设计，再讲授有限冲激响应。我们还提供大量经过精心设计的习题，以帮助学生掌握课程的内容，弥补了该课程学时较少的缺点。

同时，我们选用由程佩青编著的清华大学出版社出版的教材《数字信号处理教程》(第二版)作为参考教材，该书对信号处理的基础理论和基本算法进行了充分的论述与讨论，条理清楚，深入浅出，有利于学生更牢固地掌握数字信号处理的基本概念及基本理论。

2.精心组织教学内容：数字信号处理内容理论性强，晦涩难懂，很多概念涉及到大量数学公式的推导，学生普遍反映枯燥无味。为了让学生在有限的学时(共42～48学时，含6学时实验)内更好地掌握数字信号处理的基本知识点，对数字信号处理的授课内容进行了精心安排和选择，精简了部分内容，重点讲授基本概念和关键结论，最后以专题的形式讲解数字信号处理在信息学科中的应用。避免大量冗长复杂的公式推导，丰富了教学内容，提高了学生的兴趣。

我们把数字信号处理的基本内容分成四大部分：第一部分复习关于信号与系统的基础知识，包括Fourier级数、Fourier变换、Laplace变化和z变换；第二部分内容是采样定理、离散信号，以及DTFT变换、DFT变换及其快速实现算法FFT。重点要理清各种变换之间的关系，便于学生系统地掌握知识；第三部分内容是滤波器的结构及设计。通过深入详细地分析其结构、特点及与之前学过的知识点之间的联系，使学生真正理解和掌握各种数字滤波器的设计方法；第四部分内容是以专题的形式讲解典型工程信号的检测与分析，并重点讲述信号处理中较为实用的技术及算法。

3.保证理论教学与实验教学同步进行

我们总共安排学生6学时实验，分别为信号的产生与采集、信号的FFT分析、滤波器设计。要求学生在熟悉MatLAB的情况下采集信号，并对信号进行回放、显示、放大、缩小等操作，然后对不同频率、不同幅值的信号进行FFT谱分析，画图说明谱的含义，最后对这些信号进行滤波，并比较信号在滤波前后的频谱变化。每一部分的实验与课堂内容相结合，与课堂教学节奏相符，以便学生及时掌握课堂内容，最后我们还有一次数字信号处理的综合实验，完全由学生完成信号的获取、谱分析、滤波等操作。

三、教学方式

1.理论内容的可视化

目前，很多国外高校采用Matlab仿真方法来完成数字信号处理的相关理论教学，并与实验教学环节结合，做到基本原理和基本运算可视化、可操作化。这里的“可视化”和“可操作化”是国外大学所提供的一个在理工科教学中很好的思路和解决方法。从各个高校布置的实验上看，还有大型化和多系统仿真的趋势，难度较大，使学生对复杂的理论能够动手操作，提供了一些解决实际问题的机会，也使学生能更加深入地理解和掌握数字信号处理课程所教授的内容。

2.缩短纯理论教学时间，增加实践演示环节

数字信号处理包含了大量的抽象理论，涉及复杂的数学公式推导过程。因此，在进行理论讲解之前，利用MATLAB仿真实验让学生感受到算法及抽象理论的作用和性能，提高他们的兴趣和求知欲，以便切实参与到教学中。例如，奈奎斯特定理比较抽象，如果一开始直接讲解其推导过程，学生理解起来比较困难，教学效果差。相反，先用MATLAB软件演示信号的采样与重建，并且通过设定不同的采样频率。观察抽样后信号的频谱图，可以很明显地看到采样频率小于信号最大频率的两倍时，产生的频谱混叠现象。这时，有目的地提出奈奎斯特定理，并且利用黑板板书的形式进行推导，就能有力地抓住学生的思维，取得良好的教学效果。

3.理论与实践并重

加强实验环节教学实验教学是工科大学教学中一个重要环节，它是学生巩固所学理论知识、培养学生创新能力的重要途径。数字信号处理是一门理论与实践密切相关的课程，仅通过课堂的理论教学和少量的课外辅导，学生还是完全停留在对理论知识的表面认识上。为此。加强实验教学环节，让实验教学与理论教学同步进行，以便及时有效地加深学生对理论知识的巩固和理解，并且能够将理论应用于实践。

该课程共设置了三个实验和一个综合性实验，其中前三个实验为基础性实验，例如：利用序列的傅立叶变换，对离散信号及系统响应进行频域分析、滤波分析，最后的大型实验为综合性实验，要求学生用双线性变换法设计IIR数字滤波器、用窗函数法设计FIR数字滤波器，然后用频谱分析滤波器设计的正确性。

通过自己动手编写程序，既巩固了理论知识，又锻炼了分析问题、解决问题的能力。

四、结语

数字信号处理是电子信息工程专业的基础专业课程，也是其他专业如机械测试、振动与信号处理、医学图像处理、生物医学信号处理的前导课程，理论性和实践性很强，必须在教学内容、教学手段和实验教学方面不断地进行探索和尝试。今后，我们将继续进行教学研究，不断完善理论教学和实验教学过程，力争让学生更好地理解和掌握理论知识，并且能够将其运用于实践。

参考文献：

数字信号论文篇11

数字信号处理就是用数值计算的方式对信号进行加工的理论和技术，它的英文原名叫digital signal processing，简称DSP。有时人们也将DSP看作是一门应用技术，称为DSP技术与应用。数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。

数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。

2 数字信号处理的优点

2.1 灵活性

数字信号处理系统（简称数字系统）的性能取决于系统参数，这些参数存储于存储器中，很容易改变，因此系统的行能容易改变，甚至通过参数的改变，系统可以变成各种完全不同的系统。灵活性还表现在数字系统可以分时复用，用一套数字系统分时处理几路信号。数字系统可以实现智能系统的功能。可以根据环境条件、用户需求，自动选择最佳的算法，例如，软件无线电等。软件无线电的基本思想就是：将宽带A/D变换器及D/A变换器尽可能的靠近射频天线，建立一个具有“A/D―DSP―D/A”模型的通用的、开放的硬件平台，在这个硬件平台上尽可能利用软件技术来实现电台的各种功能模块。例如，通过可编程数字滤波器对信号进行分离；使用数字信号处理（DSP）技术，通过软件编程来实现通信频段的选择以及完全传送信息抽样、量化、编码/解码、运算处理和变换等；通过软件编程实现不同的信道调制方式的选择，如调幅、调频、单边带、跳频和扩频等；通过软件编程实现不同的保密结构、网络协议和控制终端功能等。

2.2 高精度和高稳定性

数字系统的特性不易随使用条件的变化而变化，尤其使用了超大规模集成的DSP芯片，使设备简化，进一步提高了系统的稳定性和可靠性。运算位数又由8位提高到16、32位，在计算精度方面，模拟系统是不能和数字系统相比拟的，为此，许多测量仪器为满足高精度的要求只能采取数字系统。

2.3 便与大规模集成

数字部件具有高度的规范性，对电路元件要求不严，容易大规模集成和大规模生产，价格不断降低，这也是DSP芯片和超大规模可编程器件发展迅速的主要原因之一。由于采用了大规模集成电路，数字系统体积小、重量轻、可靠性高。

2.4 可以实现模拟系统无法实现的诸多功能

数字信号可以存储，数字系统可以进行各种复杂的变换和运算。这一点更加使数字信号处理不再仅仅限于对模拟系统的逼近，它可以实现模拟系统无法实现的诸多功能。例如，电视系统中的画中画、多画面以及各种视频特技，包括画面压缩、画面放大、画面坐标旋转、演员特技制作；变音变调的特殊的配音制作；解卷积；图像信号的压缩编码；高级加密解密；数字滤波器严格的线性相位特性，等等。

3 数字信号处理的应用

3.1 数字滤波器

数字滤波器的实用型式很多，大略可分为有限冲激响应型和无限冲激响应型两类，可用硬件和软件两种方式实现。在硬件实现方式中，它由加法器、乘法器等单元所组成，这与电阻器、电感器和电容器所构成的模拟滤波器完全不同。数字信号处理系统很容易用数字集成电路制成，显示出体积小、稳定性高、可程控等优点。数字滤波器也可以用软件实现。软件实现方法是借助于通用数字计算机按滤波器的设计算法编出程序进行数字滤波计算。

3.2 语音信号处理

语音信号处理是信号处理中的重要分支之一。它包括的主要方面有：语音的识别，语言的理解，语音的合成，语音的增强，语音的数据压缩等。各种应用均有其特殊问题。语音识别是将待识别的语音信号的特征参数即时地提取出来，与已知的语音样本进行匹配，从而判定出待识别语音信号的音素属性。关于语音识别方法，有统计模式语音识别，结构和语句模式语音识别，利用这些方法可以得到共振峰频率、音调、嗓音、噪声等重要参数，语音理解是人和计算机用自然语言对话的理论和技术基础。语音合成的主要目的是使计算机能够讲话。为此，首先需要研究清楚在发音时语音特征参数随时间的变化规律，然后利用适当的方法模拟发音的过程，合成为语言。其他有关语言处理问题也各有其特点。语音信号处理是发展智能计算机和智能机器人的基础，是制造声码器的依据。语音信号处理是迅速发展中的一项信号处理技术。

3.3 振动信号处理

机械振动信号的分析与处理技术已应用于汽车、飞机、船只、机械设备、房屋建筑、水坝设计等方面的研究和生产中。振动信号处理的基本原理是在测试体上加一激振力，作为输入信号。在测量点上监测输出信号。输出信号与输入信号之比称为由测试体所构成的系统的传递函数（或称转移函数）。根据得到的传递函数进行所谓模态参数识别，从而计算出系统的模态刚度、模态阻尼等主要参数。这样就建立起系统的数学模型。进而可以做出结构的动态优化设计。这些工作均可利用数字处理器来进行。这种分析和处理方法一般称为模态分析。实质上，它就是信号处理在振动工程中所采用的一种特殊方法。

4 结论

本文通过对数字信号处理的理论、优点、应用的介绍使我们对数字信号处理的基本理论以及数字信号处理的优点以及在生产生活中的应用有了更加深刻的理解。

数字信号论文篇12

基金项目：本文系重庆市教育教学改革项目（项目编号：113002）的研究成果。

中图分类号：G642.423?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）32-0088-02

“数字信号处理”是重庆邮电大学通信电子类、自动化、测控仪器等专业的一门理论性、实践性均很强的主干课，学生在学习这门课时普遍对理论不能理解，也很难将该课程的理论知识应用到工程实践中，[1]因此实验在教学中占有十分重要的地位。如何让学生理解和掌握课程内容及学会灵活运用这一理论工具，提高解决实际问题的能力、提高科研能力和创新能力是“数字信号处理”实验教学所要解决的关键问题。[2]

一、实验教学体系

实验内容上，改变以往运用MATLAB工具对数字信号处理基本理论单一化仿真验证的软件实现方法，增加了研究性和综合性实验，将实验分为三大类：仿真验证实验、研究性实验、综合设计性实验。仿真验证实验主要是运用MATLAB工具对基本理论仿真验证，实验内容主要有利用MATLAB验证时域采样定理；利用MATLAB实现时域离散系统的时域和频域分析。研究性实验要求学生在实验中改变某些参数，看这些参数对结果的影响，分析原因。实验内容主要有用FFT进行谱分析、IIR数字滤波器和FIR数字滤波器的设计。综合设计性实验要求学生实例编程完成实验内容，例如综合设计数字语音滤波系统，此实验综合了信号的采样定理、FFT的基本原理及IIR和FIR数字滤波器设计方法的数字信号理论知识。实验教学体系归纳如图1所示。

二、实验教学内容

1.仿真验证性实验

验证性实验比较简单，目的是加强学生对数字信号处理所学基础知识的理解，主要是对比较抽象的知识点进行原理性演示，给学生以直观的认识。学生只需要参照实验指导书上的程序输入就可观察到图形。例如对于时域采样定理，学生很难理解信号采样前后频谱的关系，没有直观的认识。通过实验，学生可以看到采样后信号的频谱发生的改变，也可以看到采样频率和最高频率分量不同时频谱的特点，从而理解采样定理。

2.研究性实验

研究性实验要求学生首先从理论上进行分析，参照指导书上的要求，编写MATLAB程序，得出在不同参数下的多个实验现象，并对这些实验现象进行比较研究，发现问题并用所学的理论知识解决问题，以便在实际中应用。如用FFT进行谱分析，在实验中要求对给出的三类信号（周期序列、非周期序列和连续信号）分别进行谱分析。对于每类信号进行谱分析的时候，采样点数N变换三种取值，对比N不同取值下FFT图形，并和信号的幅频特性曲线比较，以理解DFT的物理意义及分析出FFT作谱分析时有关参数的选择方法。

例如对连续信号x=cos（8πt）+cos（16πt）+cos（20πt）做谱分析关键代码如下：

N=64；

fs=64；

n=0：N-1；

x=cos（8*pi*n/fs）+cos（16*pi*n/fs）+cos（20*pi*n/fs）；

Xk=fft（x，N）；

stem（0：N-1，abs（Xk），'.'）；

得到的此连续信号的64点采样序列和序列的64点的FFT频谱如图2所示。

3.综合设计性实验

综合设计性实验综合数字信号处理的知识点，并与实际系统相联系，使学生拓宽知识面，培养学生的创新性和科研素质。下面以数字语音滤波系统设计为例来介绍综合设计性实验。该实验首先是采集语音信号，对采集的语音信号进行采样，然后用FFT进行频谱分析，根据信号的频谱特性、双线性变换法设计不同功能的数字滤波器进行滤波，得出滤波前后的频谱，分析信号的变化。

（1）采集语音信号及信号采样。利用计算机Windows下的录音机设备录制一段“重庆邮电大学，重庆邮电大学”话音，时间约在4s左右，得到数据文件cqupt.wav。然后在MATLAB软件平台下，利用函数[x，Fs，Nbits]=wavread（‘cqupt.wav’），对此语音信号进行采样，可以得到语音信号的采样频率Fs、采样点数和声音数据变量。[3]将得到的声音数据组放在向量x中，采样频率fs为44.1kHz，采样位数Nbits为16bit。

（2）FFT频谱分析。键入函数sound（x，Fs，Nbits），通过扬声器可以听到“重庆邮电大学，重庆邮电大学”声音，对原始语音信号进行FFT 频谱分析，程序关键代码如下：

figure；

t=（0：length（x）-1）/Fs；

subplot（2，1，1）；plot（t，x）；

title（'信号原形'）；xlabel（'时间（s）'）；ylabel（'幅度'）；

X=fft（x）；m=（0：length（X）-1）；

w=2*m/length（X）；

subplot（2，1，2）；plot（w，abs（X））；

数字信号论文篇13

数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又应用领域非常广泛的新兴学科。随着计算机技术和数字信号处理器件的飞速发展，数字信号处理的理论和方法得到了广泛的应用，如在音频处理、图像处理、雷达声纳信号处理等领域都有大量的使用。因此，越来越多的高等院校开设《数字信号处理》课程作为通信与电子信息类专业学生的一门重要专业基础课。然而，由于这门课理论性强，公式推导复杂，学生常常觉得枯燥难学，直接影响了他们的学习兴趣，从而很大程度上降低了课程的教学效果。因此，为提高学生的学习积极性，改善该课程的教学效果，我们对本课程从理论教学与实践教学两个方面进行了有针对性的改革探讨。

1 理论教学改革

1.1 淡化数学推导，注重概念物理含义的阐述

《数字信号处理》这门课涉及到的公式繁多，概念抽象。由于大量结论由数学推导方式得到，学生往往过于注重结论的数学推导过程，而没有理解各种数学公式所包含的物理含义。针对这种情况，在概念与公式的讲授中，要避免通篇繁琐的数学推导，需要特别强调基本概念、基本原理等方面的物理含义阐述和定性分析。

1.2 采用多媒体与板书相结合的教学方法

由于《数字信号处理》这门课理论性强、概念抽象，对于学生来讲比较枯燥难学。因此，考虑利用现代多媒体的教学手段，将抽象的概念通过动画、声音、图像等方式展现出来，使学生能够很容易理解概念的内涵。另外，采用多媒体的教学方式，还需要与板书这种教学形式相结合。《数字信号处理》这门课数学公式推导较多，如果省去板书推导，直接给出结论，学生接受起来将会很困难。因此，为了帮助学生对结论的理解和接受，有必要适当加入板书推导。

1.3 构建知识网络，建立各知识点之间的联系

《数字信号处理》这门课，知识点多而复杂，学生往往对各个知识点之间的联系搞不清楚。实际上，数字信号处理课程系统性很强，各个知识点是紧密联系的，可以通过构建知识网络的方式加强知识点之间的联系。比如：对于离散时间信号分析中介绍的DFS、DTFT、DFT等变换，通过图1构建的知识网络，可以使学生理解这几种变换之间的逻辑关系，便于学生对知识的理解与掌握。

1.4 通过建设网络教学资源，使教学资源共享化

将课程的教学大纲、教案、习题、课件、参考文献等教学资料在Internet上开放，实现教学资源共享。通过开设网络辅导、网上课程研讨、网上交付作业与实验报告和优秀作业展示，建立例题解答范例库和自测试题库等方式，可以方便学生自学和开展远程教学，使书本内容与教辅网站的参考资料相结合。教学资源的共享化可以使教学内容的广度和深度得到明显提高，为学生自主学习提供广阔平台。

2 实践教学改革

2.1 Matlab软件在《数字信号处理》教学中的应用

Matlab（矩阵实验室）是目前高等院校与科研院所广泛使用的优秀应用软件。为配合数字信号处理课程教学，在Matlab软件环境上可以进行数字信号处理实验教学平台的开发，将抽象的理论和概念用易于理解的可视化图形演示给学生看，通过这种方式，学生对数字信号处理课程基本概念、基本原理的理解会进一步加深。

2.2 将LabVIEW软件应用于《数字信号处理》教学中

LabVIEW是美国国家仪器公司（National Instru-ments，NI）推出的一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程软件。在数字信号处理教学中，利用LabVIEW软件自带的信号处理套件，学生只需要拖放图形控件，便可轻松快捷地开发出人机界面友好、操作方便的应用程序，将书本上理论性较强的知识转换成直观的图形，从而加深学生对理论知识的理解，提高他们的学习兴趣。

2.3 CCS软件在《数字信号处理》实践教学中的应用

CCS是美国得州TI公司推出的DSP系统的一种开发软件，是目前使用最为广泛的DSP开发软件之一。在实践教学中，基于DSP技术在CCS开发环境下可以实现数字信号处理的理论与算法，观察其动态仿真过程，并可以将调试好的算法代码下载到DSP芯片中运行。采用CCS软件开发DSP实验，既可以加强学生对数字信号处理基础的掌握，又可以锻炼学生的工程实践能力，达到理论与实践的有机结合。

3 结语

《数字信号处理》作为电子信息类专业的重要基础课，普遍被学生认为是难点课程。为获得较好的教学效果，结合学校实际情况，对该课程在理论教学和实践教学两个方面进行了改革的探索与尝试。在理论教学中，通过现代多媒体的教学手段，使学生透彻理解各个知识点及其物理内涵，并通过构建知识网络的方式建立各个知识点之间的联系，便于学生对知识点的理解与掌握。另外，通过建设网络教学资源，使教学资源共享化，以方便学生进行自主学习。在实践教学中，采用matlab、labview等仿真软件对教学过程进行优化，可以加深学生对理论知识的理解。另外，采用CCS软件开发DSP实验，可以锻炼学生的工程实践能力，达到理论知识向实践能力的转化。通过理论与实践两个方面教学改革的探索，学生的学习兴趣得到了普遍的提高，该课程的教学效果也得到了很大程度的改善。

参考文献