数字信号处理

第二版前言

第一版前言

第1章绪论

1．1数字信号处理的定义、特点和方法

1．1．1数字信号定义

1．1．2数字信号处理的特点

1．1．3数字信号处理的方法

1．1．4数字信号处理的应用

1．2数学预备知识

1．2．1傅里叶变换的几种形式

1．2．2常用的模拟信号

习题

第2章离散时间信号与离散时间系统

2．1取样和内插

2．1．1取样

2．1．2内插

2．2离散时间信号

2．2．1常用序列

2．2．2序列的基本运算

2．3时域离散系统的基本概念

2．4离散系统的差分方程描述及信号流图

2．4．1离散系统的差分方程

2．4．2信号流图表示

2．5离散时间信号的傅里叶变换

2．5．1离散时间信号傅里叶变换的定义

2．5．2离散信号傅里叶变换对的推导

2．5．3离散时间信号傅里叶变换的性质

2．5．4线性非移变系统的频率响应

2．6Z变换的定义及收敛域

2．6．1Z变换的定义

2．6．2Z变换的收敛域

2．7Z反变换

2．7．1Z反变换的定义

2．7．2Z反变换的求解

2．8Z变换的性质

2．9一些常用的Z变换对

2．10Z变换与拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系

2．10．1Z变换与拉普拉斯变换的关系

2．10．2Z变换与傅里叶变换的关系

2．11离散系统的频域分析

2．11．1传输函数

2．11．2用单边Z变换解线性差分方程

2．11．3传输函数的零极点

2．11．4线性非移变因果系统的稳定性

2．11．5信号流图的转置定理

2．12本章涉及的Matlab函数

习题

第3章离散傅里叶变换及其快速计算方法

3．1问题的提出

3．2DFS及其性质

3．2．1DFS的定义

3．2．2DFS的性质

3．3DFT及其性质

3．3．1DFT的定义

3．3．2DFT同Z变换和DTFT间的关系

3．3．3DFT的性质

3．3．4DET变换的应用

3．4快速傅里叶变换

3．4．1基2时域抽选算法

3．4．2基2时域抽选算法的矩阵表示形式

3．4．3基2频域抽选算法

3．4．4基4时域抽选算法

3．4．5IDFT的快速计算方法

3．5FFT的应用

3．5．1线性卷积的快速计算

3．5．2CZT及其快速计算

3．6DFT相关变换

3．6．1DCT及其同DIT的关系

3．6．2DST及其同DFT的关系

3．6．3小结

3．7本章涉及的Matlab函数

习题

第4章IIR数字滤波器设计和实现

4．1概述

4．1．1滤波器的分类

4．1．2滤波器的性能指标

4．1．3IIR数字滤波器的设计方法

4．1．4模拟原型法设计流程

4．2模拟滤波器设计

4．2．1理想滤波器及其频率响应

4．2．2巴特沃思滤波器

4．2．3切比雪夫滤波器

4．2．4模拟滤波器的频率变换

4．3模拟滤波器的数字仿真

4．3．1时域的数字仿真

4．3．2频域的数字仿真

4．4冲激响应不变法

4．4．1冲激响应不变法的设计方法

4．4．2S平面和Z平面的映射关系

4．5双线性变换法

4．5．1双线性变换关系的导出

4．5．2S平面与Z平面的映射关系

4．5．3双线性变换法中的频率预畸变

4．6高通、带通和带阻IIR数字滤波器的设计

4．6．1数字滤波器的频率变换

4．6．2利用数字频率变换的IIR设计

4．6．3利用模拟频率变换的IIR设计

4．7IIR数字滤波器的计算机辅助设计

4．7．1误差判别准则

4．7．2最优化算法

4．8IIR数字滤波器的实现结构

4．8．1直接型

4．8．2级联型

4．8．3并联型

4．9IIR数字滤波器的应用

4．9．1声音均衡

4．9．2立体声调频广播

4．9．3双音多频拨号系统

4．9．4时钟提取

4．10本章涉及的Matlab函数

4．10．1模拟滤波器设计函数

4．10．2IIR数字滤波器的设计函数

4．10．3IIR数字滤波器实现结构函数

习题

第5章FIR数字滤波器设计和实现

5．1相位失真

5．2线性相位FIR数字滤波器的条件和特性

5．2．1恒延时滤波器定义

5．2．2恒相延时和恒群延时同时成立

5．2．3恒群延时单独成立

5．2．4线性相位FIR滤波器的零点分布特性

5．3窗函数法

5．3．1设计思路

5．3．2窗函数法性能分析

5．3．3常用窗函数

5．3．4窗函数法的具体实现

5．4频率取样法

5．4．1H(■)对Hd(■)的逼近

5．4．2线性相位的约束条件

5．5FIR数字滤波器的优化设计

5．5．1加权切比雪夫逼近

5．5．2Remez交换算法

5．6FIR数字滤波器的实现结构

5．6．1直接型结构

5．6．2级联型结构

5．6．3频率取样型结构

5．6．4格型结构

5．6．5线性相位FIR数字滤波器的系统结构

5．7本章涉及的Matlab函数

5．7．1窗函数设计法

5．7．2等波纹逼近法

5．7．3滤波器网络结构

习题

第6章数字信号处理中的有限字长效应

6．1数的表示及其对量化的影响

6．1．1二进制表示

6．1．2定点表示

6．1．3浮点表示

6．1．4定点制数的量化

6．2A／D变换的字长效应

6．2．1量化误差的统计分析

6．2．2量化噪声通过线性系统

6．3系数量化误差

6．3．1系数量化对极点位置的影响

6．3．2极点位置灵敏度

6．3．3系数量化对FIR滤波器的影响

6．4运算中的有限字长效应

6．4．1乘积的舍入误差

6．4．2极限环振荡

6．5本章涉及的Matlab函数

习题

第7章多抽样率数字信号处理

7．1概述

7．2以整数因子D抽取

7．3以整数因子I内插

7．4以有理因I／D转换抽样频率

7．5多抽样率系统的高效实现

7．5．1网络级联的恒等变换

7．5．2FIR滤波器的多相分解表示

7．5．3多抽样率系统的高效FIR多相实现

7．5．4多抽样率系统的高效FIR直接实现

7．6数字滤波器组

7．6．1滤波器组概述

7．6．2均匀DFT滤波器组

7．7多抽样率数字信号处理的应用

7．7．1语音信号子带编码

7．7．2图像信号子带编码

7．8本章涉及的Matlab函数

习题

部分习题答案

参考文献

　　本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，也是北京邮电大学校级精品课程主干教材，在第一版教材的基础上，增加了新内容，重新整理而成。书中将每章涉及的Matlab内容单独成节，列于每章之后。为帮助学生理解所学内容，每章都配备了难易适中的习题，并在书后提供了部分习题答案，另外，本书还配有电子课件供任课教师参考。　　本书可作为高等院校工科通信工程、电子信息工程、自动化、电子科学与技术、测控技术与仪器以及理科电子信息科学与技术等专业的本科生教材。　　本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，也是北京邮电大学校级精品课程主干教材，在第一版教材的基础上，增加了新内容，重新整理而成。全书共分7章，主要涉及数字信号处理的三个基本内容：一是对离散信号和离散系统进行表示和分析所必需的基础知识；二是离散傅里叶变换和快速算法及其典型应用；三是数字滤波器的设计和实现(包括结构和字长效应)等。为便于理解，本书将每章涉及的Matlab内容单独成节，列于每章之后。为帮助学生理解所学内容，每章都配备了难易适中的习题，并在书后提供了部分习题答案，另外，本书还配有电子课件供任课教师参考。　　本书可作为高等院校工科通信工程、电子信息工程、自动化、电子科学与技术、测控技术与仪器以及理科电子信息科学与技术等专业的本科生教材，也可供相关专业的技术人员参考。