?2022年自考02356數字信號處理復習資料

自考復習需要重視考試大綱，考試命題是圍繞大綱來的，所以復習一定要緊扣考試大綱，再結合考試大綱來弄懂重點、難點、疑點。因為考試大綱一般都是含有命題來指導思想工作、考試范圍、命題要求等重要信息。為了輔助各位考生學習，希賽網自考頻道為各位考生整理了2022年自考02356數字信號處理復習資料，希望能對大家有所幫助。

2022年自考02356數字信號處理復習資料

I、課程性質與設置目的要求

數字信號處理課程是江蘇省高等教育自學考試電子工程專業(yè)的必修課，是為培養(yǎng)和檢驗自學應考者具有數字信號處理系統的基本理論和實際應用的一門專業(yè)基礎課。

數字信號處理是隨著計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一門新興而古老的學科，它在新的領域如生物醫(yī)學工程、聲學、雷達、地震不、語音通信、數據通信、核科學等學科發(fā)揮著重要的作用，而它所采用的各種方法及眾多應用已有悠久的歷史；同時也是一門具有很強的理論性與實踐性，且理論和技術發(fā)展都十分迅速的前沿性學科。隨著數字化時代的來臨，科學技術的進步而生產發(fā)展需求的與日俱增，促進了數字信號處理學科的發(fā)展，產生了各種巧妙的信號處理算法；特別是計算機技術的飛速發(fā)展，為數字信號處理增添了巨大的生命力。

數字信號處理主要是研究用數字或符號序列表示和處理信號。處理的目的可以是削弱信號中的多余內容，濾除混雜的噪聲和干擾，或者是將信號變換為容易分析和識別的形式，便于估計和選擇它的特征參數。例如通過分析和運算，可以估計腦電圖或心電圖中的某種特征參數，幫助醫(yī)生查找病因和分析病情，確定合理的治療方案；又如，信號在傳輸時，要受到各種干擾，包括失真、衰落和混入的背景噪聲，信號處理要排除這些干擾。

設置本課程具體的目的要求是：使自學應考者理解數字信號處理系統的基本組成和基本原理；掌握線性時不變離散時間系統的三種分析方法——卷積和方法、頻域分析方法和Z變換分析法；離散時間信號的頻譜——傅里葉變換；離散傅里葉變換（DFT）及其快速算法（FFT）；數字濾波器的基本結構；IIR和FIR數字濾波器設計的常用方法，并對新的信號處理方法——小波變換及常用的數字信號處理仿真軟件Matlab有所了解。通過系統而專門的學習，培養(yǎng)電子工程專業(yè)學生應用數字信號處理基本理論的基本方法處理實際信號的能力。

Ⅱ、考試目標（考核知識點、考核要求）

緒論

一、考試知識點

（一）信號、系統和信號處理的基本概念

（二）數字信號處理的基本組成及實現方法

（三）數字信號處理系統的優(yōu)點及其應用

二、考核要求

（一）信號、系統和信號處理的基本概念

1、理解:(1)信號的基本概念及四類信號的劃分；（2）系統的基本概念和四類系統的劃分；（3）信號處理的本質和目的。

（二）數字信號處理的基本組成及實現方法

1、理解：（1）數字信號處理系統的基本組成及各部分作用；（2）數字信號處理系統的實現方法。

（三）數字信號處理系統的優(yōu)點及其應用

1、理解：（1）數字信號處理系統的優(yōu)點；（2）數字信號處理的應用領域。

第1章  離散時間信號與系統

一、考核知識點

(一)離散時間信號——序列

（二）連續(xù)時間信號的采樣

（三）離散時間系統時域分析

（四）離散時間系統頻域及復頻域分析

二、考核要求

(一)離散時間信號——序列

1、理解：（1）離散時間序列的圖形表示；（2）序列能量的含義。

2、掌握：（1）常用的離散時間序列；（2）周期序列的概念。

3、應用：（1）序列的運算（移位，翻褶，加法，乘法，標乘）；（2）應用單位采樣序列表示任意序列。

（二）連續(xù)時間信號的采樣

1、理解：（1）理想采樣的概念；（2）帶限信號重構的概念。

2、掌握：（1）理想采樣信號的頻譜特點；（2）采樣信號恢復為連續(xù)時間信號的原理與方法。

3、應用：（1）奈奎斯特采樣定理。（2）離散時間系統處理連續(xù)時間信號。

（三）離散時間系統時域分析

1、理解：（1）線性系統的概念；（2）時不變系統的概念；（3）常系數線性差分方程的概念。

2、掌握：（1）系統級聯和并聯的概念；（2）因果系統的概念；（3）穩(wěn)定系統的概念。

3、應用：（1）單位脈沖響應，包括據此判斷系統的因果性和穩(wěn)定性；（2）線性卷積。

（四）離散時間系統頻域及復頻域分析

1、理解：（1）z變換及其逆變換的概念；（2）序列的傅里葉變換的概念；（3）極點和零點；（4）IIR系統和FIR系統。

2、掌握：（1）z變換及其逆變換的求法；（2）z變換收斂域的確定；（3）z變換的基本性質；（4）拉氏變換和z變換的映射關系；（5）系統函數；（6）系統的頻率響應。

3、應用：（1）應用部分分式展開法求解逆z變換；（2）z變換性質；（3）系統函數，包括：由收斂域判斷系統因果性和穩(wěn)定性，由零、極點分布畫系統的幅頻響應曲線，與單位脈沖響應的關系，與差分方程的關系等。

第2章  離散傅里變換

一、考核知識點

（一）離散傅里葉級數（DFS）

（二）離散傅里葉變換（DFT）

（三）頻域采樣理論

二、考核要求

（一）離散傅里葉級數

1、理解：（1）周期離散序列的離散傅里葉級數的意義；（2）主值序列的含義。

2、掌握：（1）四種形式信號的傅里葉變換形式；（2）DFS與IDFS；（3）DFS的性質。

（二）離散傅里葉變換

1、理解：（1）取模值運算（又稱取余運算）和周期延拓的概念。

2、掌握：（1）有限長序列的DFT與IDFT；（2）有限長序列的DFT與周期序列DFS的關系；（3）離散傅里葉變換與離散序列的傅里葉變換和Z變換的關系；（4）DFT的性質。

3、應用：（1）應用DFT的性質計算有限長序列的DFT；（2）應用基本的數學關系及DFS的性質證明DFT的性質。

（三）頻域采樣理論

1、理解：（1）頻域采樣含義；（2）頻域采樣的條件。

第3章  快速傅里葉變換（FFT）

一、考核知識點

（一）FFT算法

（二）線性調頻Z變換算法

（三）FFT應用

二、考核要求

（一）FFT算法

1、理解：（1）FFT的意義；（2）基-2的含義；（3）蝶形運算的含義；（4）信號流圖的概念；（5）同址運算的概念；（6）倒位序的含義。

2、掌握：（1）按時間抽取的基-2 FFT運算原理和運算特點；（2）按頻率抽取的基-2FFT運算原理和運算特點；（3）按時間抽取的基-2 FFT蝶形運算流圖；（4）按頻率抽取的基-2FFT運算流圖。

3、應用：（1）DFT及基-2FFT的復數運算量的計算；（2）應用FFT算法和運算流圖確定各個參量，如倒位序，蝶形運算兩節(jié)點的距離，權系數WrN，以及程序框圖等。

（二）線性調頻Z變換算法

1、理解：（1）線性調頻Z變換的概念；（2）算法原理。

2、掌握：（1）線性調頻Z變換的實現步驟。

（三）FFT應用

1、理解：（1）連續(xù)時間信號離散頻譜分析的基本概念（框圖結構）及其所造成的誤差；（2）頻率分辨率的物理意義；（3）重疊相加法及重疊保留法的概念；（4）信號消噪的概念。

2、掌握：（1）連續(xù)時間信號離散頻譜分析所需滿足的條件；（2）快速卷積法及其實現框圖。

3、應用：（1）應用FFT分析實際連續(xù)信號的頻譜；（2）應用FFT分析實信呈的DFT；（3）應用FFT計算線性時不變離散時間系統的輸出。

第4章  數字濾波器的基本結構

一、考核知識點

（一）數字濾波器的基本概念

（二）IIR數字濾波器結構

（三）FIR數字濾波器結構

二、考核要求

（一）數字濾波器的基本概念

1、理解：（1）數字濾波器的基本概念；（2）數字濾波器的基本運算單元；（3）數字濾波器的運算結構（又可用信號流圖表示）。

（二）IIR數字濾波器結構

1、理解：（1）IIR數字濾波器的含義；（2）遞歸結構、反饋支路、節(jié)點的概念。

2、掌握：（1）直接型（Ⅱ型）結構；（2）級聯型結構；（3）并聯型結構。

3、應用：（1）根據描述系統的差分方程、系統函數或單位脈沖沖應畫出不同形式的IIR系統信號流圖；（2）根據IIR系統信號流圖寫出描述系統的差分方程、系統函數或單位脈沖響應。

（三）FIR數字濾波器結構

1、理解：（1）FIR數字濾波器的含義；（2）非遞歸結構的概念；（3）橫截型結構的意義。

2、掌握：（1）直接型結構；（2）級聯型結構：（3）頻率采樣型結構；（4）快速卷積型結構。

3、應用：（1）根據描述FIR系統的差分方程、系統函數或單位脈沖應畫出不同形式的系統信號流圖；（2）根據系統信號流圖寫出描述FIR系統的差分方程、系統函數或單位脈沖響應。

第5章  無限長單位脈沖響應（IIR）數字濾波器的設計方法

一、考核知識點

（一）數字濾波器設計的基本概念

（二）常用模擬低通濾波器的設計方法

（三）用脈沖響應不變變換法設計IIR數字濾波器

（四）用雙線性變換法設計IIR數字濾波器

（五）設計IIR濾波器的頻率變換法

（六）Z平面變換法

二、考核要求

（一）數字濾波器設計的基本概念

1、理解：（1）選頻濾波器的概念；（2）濾波器的設計指標；（3）阻帶衰減和過渡帶的概念；（4）IIR和FIR濾波器設計特點。

2、掌握：（1）高通濾波器；（2）低通濾波器；（3）帶通濾波器；（4）帶阻濾波器；（5）數字濾波器的設計步驟；（6）IIR和FIR濾波器。

3、應用：（1）根據系統函數零極點分布或幅度頻率響應曲線判斷系統的濾波器類型。

（二）常用模擬低通濾波器的設計方法

1、理解：（1）模擬濾波器的基本概念；（2）巴特活沃思濾波器、切比雪夫濾波器的幅度頻率響應特點；（3）3dB截止頻率和3dB帶寬；（4）模擬低通、高通、帶通和帶阻濾波器的概念。

2、掌握：（1）由幅度平方函數確定系統的原理和方法；（2）巴特沃思模擬低通濾波器的設計方法；（3）切比雪夫橫擬通濾波器的設計方法。

3、應用：（1）應用幅度平方函數確定巴特沃思模擬低通濾波器。

（三）脈沖響應不變變換法設計IIR數字濾波器

1、理解：（1）脈沖響應不變變換法的概念；（2）混疊失真的概念。

2、掌握：（1）脈沖響應不變變換法設計原理；（2）模擬波波器的數字化方法；（3）脈沖響應不變變換法設計IIR數字濾波器的設計步驟；（4）適用范圍

3、應用：（1）用脈沖響應不變變換法設計IIR數字濾波器。

（四）雙線性變換法設計IIR數字濾波器

1、理解：（1）雙線性變換法的概念；（2）頻率畸變的概念；（3）非線性失真的概念。

2掌握：（1）雙線性變換法變換原理；（2）預畸變的方法；（3）模擬濾波器的數字化方法；（4）雙線性變換法設計IIR數字濾波器的設計步驟；（5）適用范圍。

3、應用：用雙線性變換法設計IIR數字濾波器

（五）設計IIR濾波器的頻率變換法

1、理解：（1）模擬原型的概念：（2）頻率變換的方法及意義。

（六）Z平面變換法

1、理解：（1）Z平面變換的概念

2、掌握：（1）Z平面變換滿足的基本原則；（2）數字低通-數字低通變換的基本特性。

第6章  有限長單位脈沖響應（FIR）數字濾波器的設計方法

一、考核知識點

（一）線性相位FIR濾波器

（二）窗函數設計FIR濾波器

（三）頻率采樣法設計FIR濾波器

（四）等波紋線性相位濾波器

（五）數字濾波器的應用

二、考核要求

（一）線性相位FILR濾波器

1、理解：（1）線性相位數字濾波器的概念；（2）群延時的概念。

2、掌握：（1）線性相位FIR數字濾波器的條件；（2）四種形式的線性相位FIR數字濾波器的幅小輩特性和相頻特性特點；（3）線性相位FIR數字濾波器的零點、極點分布特點。

3、應用：（1）根據線性相位FIR數字濾波器的零點分布判斷濾波器類型；（2）結構框圖。

（二）窗函數設計FIR濾波器

1、理解：（1）窗函數的基本概念；（2）理想濾波器的概念（3）主瓣和旁瓣的概念；（4）主瓣寬度和旁瓣衰減的概念。

2、掌握：（1）窗函數設計FIR濾波器的基本原理；（2）窗函數對理想頻率響應的特性的影響；（3）窗函數設計FIR濾波器的步驟。

3、應用：（1）應用窗函數設計法設計具有線性相位的FIR數字濾波器。

（三）頻率采樣法設計FIR濾波器

1、理解：（1）頻率采樣的基本概念。

2、掌握：（1）線性相位對頻率采樣的約束條件；（2）頻率采樣設計法的誤差原因及降低誤差的措施。

（四）等波紋線性相位濾波器

1、理解：（1）等波紋線性相位數字濾波器的基本概念；（2）等波紋最佳一致逼近的含義。

2、掌握：交替定理。

（五）數字濾波器的應用

1、理解：（1）信號消噪的含義和方法。

第7章  信號的時頻表示與小波變換

一、考核知識點

（一）短時Fourier變換和Gabor變換

（二）小波變換

（三）離散小波變換的快速算法

（四）小波變換的應用

二、考核要求

（一）短時Fourier變換和Gabor變換

1、理解：（1）短時Fourier變換的基本概念；（2）函數空間、基、內積、標準正交基的含義；（3）Gabor變換的基本概念。

（二）小波變換

1、理解：（1）離散小波變換的定義。

3、掌握：（1）小波變換的定義；（2）連續(xù)小波變換的性質。

（三）離散小波變換的快速算法

1、理解：（1）尺度函數的含義；（2）Mallat算法原理；（3）常用小波函數的基本特點。

（四）小波變換的應用

1、理解：（1）小波變換的應用領域。

第8章  MATLAB程序設計在信號處理中的應用

一、考核知識點

（一）MATLAB基本知識

（二）MATLAB常用信號處理函數

（三）MATLAB在信號處理中的應用

二、考核要求

（一）MATLAB基本知識

1、理解：（1）MATLAB軟件的軟件環(huán)境及功能；（2）MATLAB的基本數值運算功能；（3）MATLAB的基本語句。（4）MATLAB的函數。

（二）MATLAB常用信號處理函數

1、理解：（1）基本信號產生函數；（2）常用的窗函數；（3）濾波器分析和實現函數；（4）Fourier變換函數

（三）MATLAB在信號處事中的應用

2、掌握：（1）利用Fourier變換函數分析信號的頻譜；（2）利用FFT實現線性卷積；（3）FIR濾波器的設計與實現；（4）IIR濾波器的設計與實現。

Ⅲ、有關說明和實施要求

為了使本大綱的規(guī)定在個人自學、社會助學和考試命題中得到貫徹和落實，對自考有關問題說明如下，并進而提出實施要求。

一、關于考核目標的說明

為使考核內容具體化和考試要求標準化，本大綱在列出考試內容的基礎上，對各章規(guī)定了考核目標，使自學應考者能夠進一步明確考試內容和要求，更有目的地系統學習教材；使社會助學者能夠更全面地有針對性地分層次進行輔導；使考試命題能夠更加明確命題范圍，更準確地安排試題的知識能力層次和難易度。

本大綱在考核目標中，按照理解、掌握、應用三個層次規(guī)定其應達到的能力層次要求。三個能力層次是遞進等級關系，各能力層次的含義是：

理解：知道有關名詞、概念的物理意義，例如傅里葉變換，線性系統等等。

掌握：在理解的基礎上，能全面地把握基本概念、基本性質、基本方法，能掌握有關概念、性質、方法的聯系和區(qū)別，并內化為自己實際分析問題、解決問題的應用能力。

應用：在掌握的基礎上，能夠熟練應用所學知識，解決學習中、工作中碰到的系統分析和信號分析問題。如用卷積和方法對離散時間系統進行時域分析，用FFT分析信號的頻譜，根據需求設計相應的濾波器，并根據需要選擇適當的系統結構等等。

二、關于自學教材

本課程所使用的教材為《數字信號處理（第二版）》，劉順蘭等編著，西安電子科技大學出版社，2009年。

三、自學方法指導

1、本課程的學習需要具備《信號與系統》的基本知識和基本理論，因而在學習中應選擇《信號與系統》作為學習參考書，以便幫助自學應考者復習和回顧所需知識和概念。

2、本課程的理論性和實踐性都很強，要求自學者全面把握基本理論和基本概念，并結合信號處理的具體應用，通過大量的例題、習題，有條件的自學應考者還可通過實際的上機練習，切實掌握信號分析和數字信號處理的基本概念和基本知識，基本方法和技巧及實用工具。

3、本課程內容涉及數字信號處理系統的分析，綜合（設計）及信號的Fourier變換三個方面。其中信號的Fourier變換是信號分析的基本方法之一，它又是對系統從頻域進行分析的理論依據，而系統分析是系統設計的基礎，系統設計則是系統分析的綜合應用。因而，自學應考者首先應全面地學習和掌握線性時不變系統分析的基本理論和基本方法，熟練應用差分方程、單位沖擊響應、頻率響應和系統函數的極零點表示離散時間系統；并在全面掌握系統分析方法的基礎上，建立差分方程、單位沖擊響應、頻率響應和系統函數之間的聯系，并進而能夠熟練地畫出系統結構圖和幅度頻率響應曲線。其次，由于數字化技術的飛速發(fā)展和它所具有的突出優(yōu)點，對連續(xù)時間信號進行數字化處理的需求愈來愈廣，需要對信號及其頻譜進行離散化，需要高性能的數字處理系統——數字濾波器，以便于保存和快速求解。這樣，以離散Fourier變換理論為核心的基-2快速算法（FFT）作為較經典較成熟的算法和以數字濾波器為核心的數字系統的設計就成為數字信號處理的兩個核心內容。本課程的學習要求自學應考者熟練掌握DFT基本理論及其快速算法（FFT）和基本的頻率選擇型的兩類數字濾波器（IIR和FIR）設計的基本原理和常用方法。最后，根據系統分析和設計方法，利用MATLAB仿真軟件，進行實際問題的分析和求解，從而對本書所學基本理論知識達到融會貫通。

4、本課程涉及大量的數學公式，這些公式給自學應考者帶來極大的困難。自學應考者首先應理解基本概念、基本方法，然后必須掌握和牢記直接關系到概念的理解和問題的分析應用的那些基本公式，學會問題的分析方法。在此基礎上，再去記憶一些推廣的公式，以提高應考速度。

四、對社會助學的要求

1、社會助學者應根據大綱規(guī)定的考試內容和考核目標，認真鉆石指定教材，明確本課程與其它課程的不同特點和學習要求，對自學應考者進行切實有效的輔導，引導他們防止自學中的各種偏向，把握社會助學的正確方向。

2、要正確處理基本知識和應用能力的關系，努力引導自學應考者將理解、掌握、應用聯系起來，把基本知識轉化為實際的分析問題、解決問題的能力，在輔導的基礎上，幫助自學應考者建立用系統的觀點進行分析問題和解決問題的世界觀，著重培養(yǎng)和提高他們的系統分析和系統設計的工程工作素質和思想水平。

3、要正確處理重點和一般的關系。課程內容有重點和一般之分，但考試內容是全面的，而且重點與一般是相互影響的，不是截然分開的。社會助學者應指導自學應考者全面系統地學習教材內容，掌握全部考試內容和考核知識點，在此基礎上再突出重點?？傊?，要反重點學習同兼顧一般結合起來，切勿孤立地抓重點，把自學應考者引向猜題押題。

五、關于命題考試的若干要求

1、本課程的命題考試，應根據本大綱規(guī)定的考試內容和考試目標來確定范圍和考核要求，不要隨意擴大和縮小考試范圍，提高或降低考核要求?？荚嚸}覆蓋到各章，并適當突出重點章節(jié)，體現本課程的重點內容。

2、試題要合理安排難度結構。試題難易程度可分為易、較易、較難和難四個等級。每份試卷中，不同難易試題的分數比例一般為：易占20%，較易占30%，較難占30%，難占20%，必須注意，試題的難易程序和能力層次不是同一概念，在各能力層次中都會存在不同難易程度的問題，切勿混淆。

3、本課程考試試卷采用的題型一般有：選擇題，證明題，計算題，分析題，設計題。各種題型的具體樣式參見本人大綱附錄。

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