数字信号处理

第1章 离散时间信号与系统

1.1 信号和信号处理

1.1.1 信号的特征与分类

1.1.2 典型的信号处理运算

1.2 时域离散信号

1.2.1 时域离散信号的表示方法

1.2.2 典型的时域离散信号

1.2.3 周期序列

1.2.4 离散序列的时域运算

1.2.5 任意序列的单位脉冲序列表示

1.3 时域离散系统

1.3.1 线性时不变离散系统

1.3.2 线性时不变离散系统输出与输入的关系

1.3.3 系统的因果性和稳定性

1.4 常系数线性差分方程

1.4.1 N阶线性时不变系统的差分方程描述

1.4.2 线性常系数差分方程的递推解法

1.4.3 用MATLAB求解差分方程

1.5 模拟信号数字化处理方法

1.5.1 时域采样

1.5.2 采样在频域中的效应

1.5.3 模拟信号的恢复

小结

思考题

练习题

第2章 时域离散信号的频域分析

2.1 时域离散信号的傅里叶变换

2.1.1 时域离散信号傅里叶变换的定义

2.1.2 周期信号的离散傅里叶级数

2.1.3 周期信号的傅里叶变换表示

2.1.4 序列傅里叶变换的性质

2.1.5 时域离散信号傅里叶变换的对称性

2.2 时域离散信号的z变换

2.2.1 z变换的定义

2.2.2 z变换的收敛域

2.2.3 序列z变换与其傅里叶变换之间的关系

2.2.4 z逆变换

2.2.5 2变换的性质

2.3 时域离散系统的系统函数与系统频率特性

2.3.1 系统的传输函数与系统函数

2.3.2 利用系统函数分析系统的因果稳定性

2.3.3 用z变换计算系统的输出响应

2.3.4 用系统函数的零极点分布分析系统的频率特性

2.4 时域离散信号的z变换与拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系

小结

思考题

练习题

第3章 离散傅里叶变换

3.1 离散傅里叶变换的定义

3.1.1 离散傅里叶变换的定义

3.1.2 离散傅里叶变换与傅里叶变换、z变换、离散傅里叶级数的关系

3.2 离散傅里叶变换的性质

3.3 频率域采样

3.4 快速傅里叶变换

3.4.1 直接计算离散傅里叶变换的问题及改进的途径

3.4.2 按时间抽取基2-FFT算法

3.4.3 按频率抽取基2-FFT算法

3.4.4 离散傅里叶逆变换的快速计算方法

3.5 离散傅里叶变换的应用

3.5.1 用离散傅里叶变换计算线性卷积

3.5.2 用离散傅里叶变换对信号进行谱分析

小结

思考题

练习题

第4章 数字滤波器的算法结构

4.1 数字滤波器的基本概念

4.2 时域离散系统的实现

4.2.1 系统分类

4.2.2 系统结构的信号流图表示

4.3 IIR系统的基本结构

4.3.1 直接型

4.3.2 转置型

4.3.3 级联型

4.3.4 并联型

4.4 FIR系统的基本结构

4.4.1 直接型

4.4.2 级联型

4.4.3 线性相位型

4.4.4 频域采样型

4.4.5 快速卷积法

4.5 格形网络

4.5.1 全零点型

4.5.2 全极点型

4.5.3 零极点型

4.6 特殊滤波器

4.6.1 全通滤波器

4.6.2 数字谐振器

4.6.3 数字陷波器

4.6.4 最小相位滤波器

4.6.5 梳状滤波器

4.6.6 正弦波发生器

4.6.7 数字信号处理系统结构的计算复杂度

小结

思考题

练习题

第5章 IIR数字滤波器的设计

5.1 模拟滤波器设计

5.1.1 模拟滤波器的技术指标

5.1.2 巴特沃思低通滤波器设计

5.1.3 切比雪夫滤波器设计

5.1.4 椭圆滤波器设计

5.1.5 贝塞尔滤波器设计

5.1.6 常用模拟滤波器的比较

5.1.7 模拟滤波器的频率变换

5.2 IIR数字滤波器设计

5.2.1 脉冲响应不变法

5.2.2 双线性变换法

5.2.3 低通、高通、带通及带阻IIR数字滤波器的设计

5.2.4 IIR数字滤波器的频率变换

小结

思考题

练习题

第6章 FIR数字滤波器的设计

6.1 线性FIR数字滤波器的特点

6.1.1 FIR数字滤波器的线性相位条件

6.1.2 FIR数字滤波器的幅度特性

6.1.3 FIR数字滤波器的零点分布特点

6.2 窗函数法设计FIR数字滤波器

6.2.1 FIR数字滤波器窗函数设计方法

6.2.2 常用窗函数

6.2.3 用窗函数法设计FIR数字滤波器的MATLAB函数

6.3 频率采样法设计FIR数字滤波器

6.3.1 频率采样法设计FIR数字滤波器的基本原理

6.3.2 频率采样法设计线性相位滤波器的条件

6.3.3 逼近误差及其改进措施

6.4 等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器

6.4.1 等波纹最佳逼近的基本原理

6.4.2 remez和remezord函数及其应用

6.4.3 FIR数字微分器设计

6.4.4 FIR希尔伯特变换器设计

6.5 IIR数字滤波器和FIR数字滤波器的比较

小结

思考题

练习题

第7章 多采样率数字信号处理

7.1 多采样率数字信号处理的工程需求

7.2 按整数因子抽取

7.3 按整数因子内插

7.4 按有理数因子的采样率转换

7.5 多采样率转换滤波器的设计

7.5.1 直接型FIR滤波器的实现

7.5.2 多相滤波器的实现

7.5.3 采样率转换系统的多级实现

7.5.4 用MATLAB设计采样率转换滤波器

小结

思考题

练习题

第8章 数字信号处理的实现与应用举例

8.1 数字信号处理的软件实现

8.2 数字信号处理中的有限字长效应

8.2.1 数值表示法对量化的影响

8.2.2 滤波器系数量化误差

8.2.3 模/数转换器的量化误差

8.2.4 运算产生的误差

8.3 数字信号处理的实现与应用举例

8.3.1 在音频信号处理中的应用

8.3.2 在图像信号处理中的应用

小结

思考题

练习题

附录 MATLAB信号处理工具箱函数表

参考文献

《普通高等院校电子信息类应用型规划教材·数字信号处理：原理、实现及应用》是系统讲述数字信号处理的基本原理、实现及应用的教材。本书主要讲述时域离散信号与系统的基本概念及时域和频域分析方法，重点讨论离散傅里叶变换及其快速算法、数字滤波器的基本概念与理论、数字滤波器的设计与实现方法，介绍模拟信号和数字信号处理的原理和方法、有关多采样率数字信号处理的基本理论和高效实现方法、数字信号处理的典型应用，结合各章例题和习题介绍MATLAB信号处理工具箱函数。《普通高等院校电子信息类应用型规划教材·数字信号处理：原理、实现及应用》适合作为高等学校电子信息类专业和相近专业本科生的教材，也可作为相关专业科技人员的参考书。

由于数字信号处理的内容广泛，理论复杂，《数字信号处理：原理实现及应用》力求突出基本原理、基本概念与基本分析方法的介绍，力求清楚分析、叙述问题。同时，为满足国家无线电技术与信息系统教材编委会制定的教学大纲的要求以及篇幅的限制，教材内容选取坚持少而精的原则。为此本书在教学内容上作了如下安排：对于傅里叶变换和z变换等成熟的信号处理理论，教学重点仍是其物理概念和定义。其中离散傅里叶变换（DFT）的计算问题重点突出快速傅里叶变换（FFT）基本算法的原理和使用方法，不拘泥于各种FFT算法的讨论。对于数字滤波器，重点放在设计原理与方法上。为使有关信号处理的理论更方便地应用于实践，引入MATLAB进行设计与分析，使得一些很难理解的抽象理论得到直观演示解释，以解决各种复杂问题的分析与计算难题。