Preliminary Study on Postgraduate Course “Modern Signal Processing”

Digital Communication World - - Technology Study -

Lou Shengqiang

(College of Electronic Science, National University of Defense Technology, Changsha, 410073)

Abstract: On the basis of introducing the characteristics of "Digital Signal Processing" series courses, this paper introduces the function and status of "Modern Signal Processing" course in the series courses, and some construction ideas of this course.

Keywords: Modern signal processing; Teaching research; Teaching practice

1 “数字信号处理”系列课程背景

数字信号处理理论及技术的应用领域涉及雷达、通信导航、自动控制、精确制导、目标识别、图像处理等技术领域。我校电子科学学院核心系列课程“数字信号处理”面向我院学科建设和人才培养双重需求,该系列课程的教学内容建设、教师队伍建设、教学模式建设、案例教学建设、实验教学建设等,都是紧紧围绕着这两个需求展开的。2012

年,“数字信号处理”系列课程进入校一流课程建设队伍,文献[1]详细分析和阐述了该系列课程的建设

情况。

2 “数字信号处理”系列课程特点

(1 )在课程体系设置方面:我校“数字信号处理”系列课程的课程设置涵盖三个方面的内容,即:数字信号处理基础理论、数字信号处理最新进展、数字信号处理理论和技术的实际应用,每隔几年,相关课程的具体教学内容、授课对象都会根据学 科建设、教学效果、人才培养需求的变化做调整。图1是我校2012年左右一段时间内,该系列课程体系图,涵盖了本科、硕士研究生、博士研究生三个阶段的课程体系。

(2)在课程教学内容方面:数字信号处理相关

理论和技术是起源于十七和十八世纪数学的一个

学科,从上世纪80年代开始,随着数字集成电路技

术的发展,该项技术在这近半个世纪的时间里,经历了建立、兴起、快速发展和广泛应用的历程,目

前它已是一门内涵十分丰富的独立学科[2,3]。目前,

数字信号处理技术涉及的基础理论体系相对成熟、完整,同时其新的理论和技术、新的应用领域又层出不穷。针对这一特点,按下列原则设置课程教学内容:一是数字信号基础理论的教学主要由本科

作者简介:楼生强,男,1969年生,浙江东阳人,博士,硕士生导师,研究方向为现代信号处理、导航信号处理。

生阶段的“数字信号处理(双语)”、硕士研究生阶段的“数字信号处理(核心)”这两门课程完成,课程“数字信号处理(基础)”和“数字信号处理(理论与应用)”根据我校多元化新型军事人才培养需求而设,根据军事技术人才的需求,针对性的调整了课程内容;二是数字信号处理的新技术和理论教学主要由选修课程“现代信号处理”及我院各研究方向专门开设的选修课程完成;三是数字信号处理的应用教学主要由选修实验课程完成。

基础理论和技术的教学内容相对固定,分两个阶段和层次教学,面向本科生和研究生。数字信号处理学科最新理论和技术的教学主要面向研究生,数字信号处理的应用则根据我院各个研究方向的特点,开设个研究方向共用的数字信号处理技术的应用实验,主要面向雷达、导航、通信、信息感知与目标识别等研究方向。

(3)在授课对象方面:2012年之后,为适应数字信号处理技术与其他技术融合发展、研究生培养方式的变化,相关课程的授课对象,学习要求做了适当的调整,具体措施是模糊了核心课程、选修课程之间的界限,模糊了硕士研究生课程和博士研究生课程的之间的界限,除了保留数字信号处理(核心)课程为我校电子科学学院硕士研究生的必选课程之外,其他所有硕士研究生课程、博士研究生课程、实验课程都调整为研究生选修课程,具体选修课程由导师和研究生根据实际课题研究需求决定。

总之,我院“数字信号处理”系列课程即着重基础理论和技术的教学,也重视新理论和技术及应用的教学,以强化学生的研究能力和创新能力培养。“现代信号处理”面向数字信号处理的新的技术和理论的教学任务,与面向基础理论和技术教学的“数字信号处理(双语)”、硕士研究生阶段的“数字信号处理(核心)”课程,面向应用,尤其是面向我院研究方向共用的应用而开设的实验课程有不同的建设目标。

3 “现代信号处理”课程简介

我校是首批开设数字信号处理课程的高校之一,早在上世纪80年代初,采用了Alan V. Oppenhein和Ronald W. Schafer等著的数字信号处理教材[3],由皇甫堪教授首先开设了我校的数 字信号处理课程,面向本科生、研究生分别开设两个层次的课程,本科生课程着重信号的采样、信号的表征与分析、滤波器和快速算法等内容的教学,研究生着重维纳滤波、功率谱估计、同态滤波等内

容的教学。上世纪90年代初,皇甫堪教授又采用了Jae S. Lim和alan V. Oppenhein等编著的教材[4],

开设了研究生课程“现代信号处理”,主要教学数字信号处理的最新进展,例如:现代谱估计、快速算

法、多维信号处理、多速率信号处理等。2003年,皇

甫堪教授总结了多年的教学经验和成果,结合我校电子科学学院各研究方向有关数字信号处理教学的需求,编著了面向“数字信号处理(核心)”和“现

代信号处理”这两门课程的教材[5]。2009年[6]、2012

年[7],2018年,“现代信号处理”教学内容又经过了

三次调整。从2013年起,该课程为面向全校硕士、

博士研究生的选修课程。

4 “现代信号处理”课程教学内容建设

从上文可知,课程“数字信号处理(双语)”、“数字信号处理(核心)”主要面向基础理论教学,各实验课程面向数字信号处理技术的实际应用,尤其是与我校电子科学学院各研究方向联系紧密的应用,“现代信号处理”主要面向数字信号处理最新的技术和成果的教学。三种类别的课程即强化“三基”,即“基本概念,基本原理,基本方法”,又要激发学生在学习过程中追求“创造性地学习知识,创造性地应用知识,创造性地实现知识的再创造”。基础性及先进性并重,做好“数字信号处理”科研成

果向教学资源的转换[1]。

2018年6月,根据我院相关研究方向和人才培

养需要,对课程内容作了再次修订,修订的总体指导原则是:一是本科程教学内容在体现数字信号处理最新成果和应用的同时,进一步强化其与其他课程教学内容的连贯性,使课程教学内容和其他课程形成一个完整的理论、技术和应用体系;二是在课堂教学中引入我院最新的科研成果,让科研成果进课堂,通过实际应用成果教学加深学员对相关理论和技术的理解。

修订后,课程内容主要包括5个相对独立的专

题:高阶谱估计及其应用、信号分析及其应用、多速率滤波器及滤波器组、信号的采样和重构、盲信号

处理。表1是各专题主要教学内容。

图1 “数字信号处理”系列课程体系图(图片引用自参考文献[1])

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