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学习数字信号处理经验之谈

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   学习数字信号处理经验之谈
  《数字信号处理》是相关专业本科生培养中,继《信号与系统》、《通信原理》、《数字逻辑》等课程之后的一门专业技术课。数字信号处理的英文缩写是 DSP ,包括两重含义:数字信号处理技术( Digital Signal Processing )和数字信号处理器( Digital Signal Processor )。目前我们对本科生开设的数字信号处理课程大多侧重在处理技术方面,由于课时安排和其他一些原因,通常的特点是注重理论推导而忽略具体实现技术的介绍。最后导致的结果就是学生在学习了数字信号处理课程之后并不能把所学的理论知识与实际的工程应用联系起来,表现在他们做毕业设计时即使是对学过的相关内容也无法用具体的手段来实现,或者由于无法与具体实际相挂钩理解而根本就忘记了。我相信,我们开设本课程的根本目的应该是让学生在熟练掌握数字信号处理的基本原理基础上,能结合工程实际学习更多的 DSP 实现技术及其在通信、无线电技术中的应用技能,这也是符合 DSP 本身的二重定义的,学生通过本课程的学习,将应该能从事数字信号处理方面的研究开发、产品维护等方面的技术工作。其实很多学生在大学四年学习过后都有这种反思:到底我在大学学到了什么呢?难道就是一些理论知识吗?他们将如何面对竞争日益激烈的社会呢?
  因此,大家在应用MATLAB学习并努力掌握数字信号处理的原理,基本理论的同时,应该始终意识到该课程在工程应用中的重要性,并在课后自学一些有关DSP技术及FPGA技术方面的知识。这样,学习本课程学习的三部曲是:一,学习数字信号处理的基本理论;二,掌握如何用 MATLAB 实现一些基本的算法,如 FFT , FIR 和 IIR 滤波器设计等;三,选择一种数字信号处理器作为实现平台进行实践学习,比如 TI 公司的 TMS320C54x 系列芯片,包括该处理器的硬件和软件系统,如Code Composer Studio及像MATLAB Link for Code Composer Studio这样的工具。
  在学习数字信号处理的过程中,要注重培养自己的工程思维方法。数字信号处理的理论含有许多研究问题和解决问题的科学方法, 例如频率域的分析方法、傅里叶变换的离散做法、离散傅里叶变换的快速计算方法等, 这些方法很好。虽然它们出现在信号处理的专业领域, 但是, 其基本精神是利用事物的特点和规律解决实际问题, 这在各个领域中是相同的。还有, 数字信号处理的理论的产生是有原因的, 这些原因并不难懂, 就是理论为应用服务, 提高使用效率。
  例如: 为什么要使用频率域的分析方法?原因是从时间看问题, 往往看到事物的表面, 就像我们用眼睛看水只能看到水的颜色, 看不到水的基本成分, 同样, 从时间看信号只能看到信号变化的大小和快慢,看不到信号的基本成分; 若采用分解物质的方法, 从成分的角度去看, 用化学分析则能看到水的各种成分, 同样, 用分解信号的方法则能看到信号里的基本成分, 至于基本成分的选择则视哪种基本类型最适合实际信号处理, 这就是频率域的分析方法。
  又如: 为什么要采用离散的傅里叶变换?原因很简单, 因为要利用计算机计算傅里叶变换, 而计算机只能计算数据, 不能计算连续变量, 所以必须分离连续的傅里叶变换, 使它成为离散的傅里叶变换。
  再如: 为什么要采用离散傅里叶变换的快速计算方法?原因是, 理论上离散傅里叶变换能让计算机分析频谱, 但是, 直接按照离散傅里叶变换的定义计算它, 计算量太大, 实用价值不大; 只有采用巧妙的方法降低计算量, 则离散傅里叶变换才有实用价值,这种巧妙的方法就是离散傅里叶变换的快速计算方法。降低计算量的巧妙之处在, 离散傅里叶变换的计算量与信号的长度成正比, 科学家想办法将信号分解成为短信号, 分解成为短信号的方法有多种, 只要开动脑筋,我们也是一样可以想出来的。
  最后,感谢同学们对我的支持,我会尽我所能,与大家共同探索"数字信号处理"领域的奇妙世界。
 
 
 

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