《数字信号处理》教学大纲-生物医学工程国家级实验教学示范中心（东南大学）

课程代码	11013080
课程名称	数字信号处理
课程名称	Digital Signal Processing
课程性质	数字信号处理是生物医学工程专业的一门重要专业课，是医学电子学方向的重要课程。
学分/学时	3学分 / 60学时，其中：实验学时30
开课学期	三（1）
开课单位	生物科学与医学工程学院
适用专业	生物医学工程专业
教学语言	演示文稿、讲解、作业、试卷均采用中文，术语采用中英文对照
先修课程	高等数学、信号与线性系统
后续课程	无
教材及参考书	² 陈后金著，数字信号处理，高等教育出版社，2008年11月第2版 ² 程佩青著，数字信号处理教程，清华大学出版社，2013年第4版 ² （美） href="http://search.dangdang.com/?key2=%C6%D5%B0%A3%BF%CB&medium=01&category_path=01.00.00.00.00.00" title="（美）普埃克等著，方艳梅等译" 普埃克等著，数字信号处理，电子工业出版社，2007年第4版
课程简介	数字信号处理课程是大电类的重要专业课程，是从理论到实践的关键连接课程。本课程讲解数字信号分析、处理的原理、方法与实现，重点内容在于对DFT的理解，并延伸至功率谱分析、小波变换等内容。
考核方式	² 实验成绩与作业 40% ² 期末考试 60%
实验教学	实验教学（30学时）与课程同步进行，实验内容与课程相衔接。详见《数字信号处理实验课程教学大纲》。
专业培养能力	②具有从事生物医学工程相关工作所需的数学、自然科学和专业知识，以及经济和管理知识； ③具有系统的工程实践学习经历；了解生物医学工程的发展历史、学科前沿和发展趋势； ④具备本专业设计和工程实验的能力，并能够对实验结果进行分析； ⑤具有批判精神；具有追求创新的态度和意识，掌握基本的创新方法；具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力； ⑥具有信息获取、检索和跟踪的能力； ⑨具有不断学习、适应发展的能力；
课程培养学生的能力	1) 掌握数字信号处理的基本知识，理解数字信号频谱与原始模拟信号频谱之间的关系，掌握DFT频谱泄露的原理与分析，培养学生发现问题、解决问题的基本能力。[②③④] 2) 掌握数字滤波器的原理与分析方法。[④⑤] 3) 掌握IIR滤波器与FIR滤波器的原理与设计方法，掌握数字信号滤波在Matlab中的设计与应用。[④⑤⑥] 4) 掌握小波变换的基本原理，了解小波变换在信号去噪、特征提取等方面的应用，以心电信号等生理信号为例，培养学生的实践能力。[⑥⑨]
教学内容与学时分配	根据生物医学工程专业人才对医学信号分析与研究能力的要求，教学内容包含离散傅里叶变换、数字滤波器、功率谱估计与小波变换等四方面的内容。理论教学课时30，实验30学时，其中： 1、绪论（1学时/课内）本课程概论，介绍数字信号处理与连续信号处理的区别，本课程体系及课程学习要求。 2、离散傅里叶变换（14学时/课内 + 10学时/实验）讲解DFT与DFT性质，重点在DFT性质，引导学生理解DFT的三个现象。了解基2快速傅里叶变换算法。具体要求：掌握周期卷积的概念，能够正确计算周期卷积；掌握离散傅立叶变换及性质；掌握离散傅立叶变换与其他变换的关系；能够熟练进行时域离散信号的离散傅立叶变换；能够描述离散傅立叶变换与其他变换的关系；理解栅栏现象、频谱泄漏现在。 3、数字滤波器基础（3学时/课内 + 5学时/实验）了解数字滤波器与模拟滤波器的联系，掌握数字滤波器频谱分析的方法，了解数字滤波器在Matlab中的应用举例，能够在Matlab中应用工具分析滤波器频响。 4、IIR数字滤波器设计（3学时/课内 + 5学时/实验）掌握数字滤波器的基本概念和基本理论；了解数字滤波器的基本设计思想；掌握模拟滤波器的设计方法；掌握脉冲相应不变法和双线性变换法设计IIR滤波器的方法；能够完成简单的IIR数字低通滤波器的设计。 5、FIR数字滤波器设计（3学时/课内+5学时/实验）掌握线性相移FIR数字滤波器的性质；了解IIR和FIR数字滤波器区别；掌握FIR数字滤波器的窗函数设计法；了解FIR数字滤波器的频率采样设计法；能够完成简单的FIR数字滤波器的设计 6、功率谱估计(3学时/课内) 理解随机信号功率谱分析的实质；掌握随机信号功率谱分析的运算过程。 7、小波变换（3学时/课内 + 5学时/实验）掌握小波变换的信号分解的基本原理，了解小波变换的时频分析原理，了解小波变换在滤波、特征提取等方面的应用。 8、实验（30学时/实验课程） 1) DFT的性质，频谱泄漏实验 2) FFT设计 3)滤波器分析工具实验 4) IIR滤波器设计与在心电信号、加速度传感器运动信号去噪中的应用实验 5) FIR滤波器设计与在心电信号、加速度传感器运动信号去噪中应用实验 6)小波变换在心电信号去噪中的应用。
教学方法	课程教学以课堂教学、课外作业、课程实验与讨论，以及授课教师的科研项目等共同实施。本课程以离散傅里叶变换与数字滤波器为主线，重点讲授DFT的性质、数字滤波器与小波变换等内容，通过授课与讨论、课程实验等重点培养学生对以生理信号为代表的数字信号的分析、处理能力和创新能力，培养学生的工程实践能力。本课程的教学将充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学和辅导材料，调动学习积极性，提高教学效率。本课程注重教与学过程，采用每周作业、课程实验与讨论等多种形式综合考核，采用工程背景强的心电信号、加速度传感器提取的运动信号来锻炼学生的信号分析与处理能力。
制定人及发布时间	周平，2015 年 6 月 1 日