数字信号处理 (2010 年度畅销榜NO.41640 )

本书共分七章，主要包括三个方面的内容：一是离散信号的基本关系和z变换；二是离散傅立叶变换及其快速算法；三是数字滤波器的原理、设计、结构和字长效应等。\r\n\r\n 本书可作为高等学校通信类各专业本科教材，也可供相关专业的技术人员参考。\r\n
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第一章 引论 \r\n\r\n 1. 1 数字信号处理的意义. 目的和应用 \r\n\r\n 1. 数字信号处理的意义 \r\n\r\n 2. 数字处理的目的和方法 \r\n\r\n 1. 2 数学预备知识 \r\n\r\n 1. 傅氏变换的几种形式 \r\n\r\n 2. 特殊函数 \r\n\r\n 第二章 离散时间系统与z变换 \r\n\r\n 2. 1 取样和内插 \r\n\r\n 1. 取样 \r\n\r\n 2. 内插 \r\n\r\n 3. Matlab实现 \r\n\r\n 2. 2 离散时间信号序列 \r\n\r\n 1. 离散时间信号 \r\n\r\n 2. 常用序列 \r\n\r\n 2. 3 离散系统及其普遍关系 \r\n\r\n 1. 离散系统的定义 \r\n\r\n 2. 线性非移变系统 \r\n\r\n 3. 系统的稳定性与因果性 \r\n\r\n 4. 系统的差分方程描述 \r\n\r\n 2. 4 离散信号的傅氏变换 \r\n\r\n 1. 问题的提出 \r\n\r\n 2. 傅氏变换对的推导 \r\n\r\n 3. 线性非移变系统的频率响应 \r\n\r\n 4. 离散信号傅氏变换的性质 \r\n\r\n 2. 5 离散信号的z变换 \r\n\r\n 1. z变换的定义及其收敛域 \r\n\r\n 2. 系统传递函数H(z)的频域表示 \r\n\r\n 3. z反变换 \r\n\r\n 4. 因果非移变系统的稳定性, 收敛区与极点的关系 \r\n\r\n 5. 2变换的性质 \r\n\r\n 2. 6 单边z变换 \r\n\r\n 1. 单边z变换的定义 \r\n\r\n 2. 单边z反变换 \r\n\r\n 3. 单边z变换的性质 \r\n\r\n 4. 用单边z变换解线性差分方程 \r\n\r\n 2. 7 z变换与傅氏变换的关系 \r\n\r\n 2. 8 系统的时域分析与频域分析 \r\n\r\n 第三章 离散傅氏变换DFT及其快速算法FFT \r\n\r\n 3. 1 问题的提出 \r\n\r\n 3. 2 DFS与DFT导出 \r\n\r\n 1. 频域取样分析 \r\n\r\n 2. DFS的分析 \r\n\r\n 3. DFT的导出 \r\n\r\n 4. 实现DFT的条件 \r\n\r\n 5. DFT的Matlab实现 \r\n\r\n 3. 3 DFS与DFT的性质 \r\n\r\n 1. DFS的性质 \r\n\r\n 2. DFT的性质 \r\n\r\n 3. 4 z变换与DFS的关系 \r\n\r\n 1. z变换在单位圆上的取样 \r\n\r\n 2. 取样2变换的内插表示 \r\n\r\n 3. 5 快速傅氏变换算法FFT \r\n\r\n 3. 6 时间抽选法FFT \r\n\r\n 1. 基本原理 \r\n\r\n 2. 同址计算 \r\n\r\n 3. 运算量的减少 \r\n\r\n 4. Matlab的实现 \r\n\r\n 3. 7 频率抽选法FFT \r\n\r\n 1. 基本原理 \r\n\r\n 2. 信号流图 \r\n\r\n 3. 8 基4FFT算法 \r\n\r\n 3. 9 提高FFT运算效率的一些方法 \r\n\r\n 1. 输入序列是实数数据时的节约算法 \r\n\r\n 2. 使用改变基数的节约算法 \r\n\r\n 3. 10 IDFT的快速算法IFFT \r\n\r\n 1. IFFT算法 \r\n\r\n 2. 利用FFT的程序求IFFT的方法 \r\n\r\n 3. 11 Chirp-z变换CZT算法 \r\n\r\n 1. Chirp一2变换的推导 \r\n\r\n 2. 实现Chirp-z变换的步骤 \r\n\r\n 3. Matlab实现 \r\n\r\n 4. Chirp一2变换的特点 \r\n\r\n 3. 12 用DFT求线性卷积 \r\n\r\n 1. 问题的提出 \r\n\r\n 2. 循环卷积 \r\n\r\n 3. 循环卷积与线性卷积的关系 \r\n\r\n 4. 利用循环卷积的快速算法 \r\n\r\n 5. 重叠相加法 \r\n\r\n 6. 重叠保留法 \r\n\r\n 3. 13 利用FFT进行频谱分析 \r\n\r\n 1. 步骤 \r\n\r\n 2. 参数的选择 \r\n\r\n 第四章 IIR数字滤波器的设计 \r\n\r\n 4. 1 引言 \r\n\r\n 1. 数字滤波器的设计过程 \r\n\r\n 2. IIR数字滤波器的设计方法 \r\n\r\n 3. 设计原则 \r\n\r\n 4. 2 模拟滤波特性的逼近 \r\n\r\n 1. 问题的提出 \r\n\r\n 2. 巴特沃思(Butterworth)滤波特性的逼近 \r\n\r\n 3. 切比雪夫(Chebyshev)滤波特性的逼近 \r\n\r\n 4. Cauer滤波器特性 \r\n\r\n 4. 3 模拟系统的数字仿真 \r\n\r\n 1. 时域的数字仿真 \r\n\r\n 2. 频域中的数字仿真 \r\n\r\n 4. 4 脉冲响应不变法 \r\n\r\n 1. 脉冲响应不变法的设计方法 \r\n\r\n 2. z平面与s平面的映射关系 \r\n\r\n 3. Matlab实现 \r\n\r\n 4. 脉冲响应不变法的特点 \r\n\r\n 4. 5 双线性变换法 \r\n\r\n 1. 双线性变换关系的导出 \r\n\r\n 2. s平面与z平面的映射关系 \r\n\r\n 3. Matlab实现 \r\n\r\n 4. 双线性变换法的特点 \r\n\r\n 4. 6 数字滤波器的变换 \r\n\r\n 1. 滤波器的数字频率变换 \r\n\r\n 2. Matlab的实现 \r\n\r\n 4. 7 IIR滤波器的优化设计 \r\n\r\n 1. 最小均方误差设计法 \r\n\r\n 2. 最小p误差设计法 \r\n\r\n 3. Matlab的实现 \r\n\r\n 第五章 FIR数字滤波器的设计 \r\n\r\n 5. 1 线性相移FIR滤波器的特性 \r\n\r\n 1. 线性相移FIR滤波器条件的推导 \r\n\r\n 2. 线性相移FIR数字滤波器的频率响应 \r\n\r\n 3. 线性相移FIR数字滤波器的零极点分布 \r\n\r\n 5. 2 窗口法 \r\n\r\n 1. 基本思想 \r\n\r\n 2. 数学推导 \r\n\r\n 3. 几种常用窗函数 \r\n\r\n 4. Matlab实现FIR窗函数设计法 \r\n\r\n 5. 3频率取样法 \r\n\r\n 5. 4 FIR滤波器的优化设计 \r\n\r\n 1. 等波纹逼近(极小化极大误差法) \r\n\r\n 2. 加权切比雪夫逼近问题 \r\n\r\n 3. Remez交换算法 \r\n\r\n 4. 等波纹逼近的Matlab实现 \r\n\r\n 第六章 数字滤波器的结构 \r\n\r\n 6. 1 数字网络的信号流图表示及其运算 \r\n\r\n 1. 信号流图及其表示法 \r\n\r\n 2. 信号流图的化简 \r\n\r\n 3. 根据信号流图求系统函数 \r\n\r\n 4. Mrason公式 \r\n\r\n 5. 信号流图的转置定理 \r\n\r\n 6. 2 IIR数字滤波器的结构 \r\n\r\n 1. 直接型 \r\n\r\n 2. 正准型 \r\n\r\n 3. 级联型 \r\n\r\n 4. 并联型 \r\n\r\n 6. 3 FIR数字滤波器的结构 \r\n\r\n 1. 横截型一卷积型 \r\n\r\n 2. 线性相移FIR数字滤波器的网络结构 \r\n\r\n 3. 级联型 \r\n\r\n 4. 频率采样型 \r\n\r\n 第七章 数字信号处理中的有限字长效应 \r\n\r\n 7. 1 数的表示 \r\n\r\n 1. 二进制表示 \r\n\r\n 2. 定点表示 \r\n\r\n 3. 浮点表示 \r\n\r\n 4. 定点制数的量化 \r\n\r\n 7. 2 A／D变换的字长效应 \r\n\r\n 1. 量化效应的统计分析 \r\n\r\n 2. 量化噪声通过线性系统 \r\n\r\n 7. 3 乘积的舍人误差 \r\n\r\n 1. IIR滤波器的有限字长效应 \r\n\r\n 2. FIR滤波器的有限字长效应 \r\n\r\n 7. 4 系数量化的影响 \r\n\r\n 1. 系数量化对极点位置的影响 \r\n\r\n 2. 极点位置灵敏度 \r\n\r\n 7. 5 极限环振荡 \r\n\r\n 1. 零输入极限环振荡 \r\n\r\n 2. 溢出振荡 \r\n
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在当今高新科学技术的发展中, 有两点特别值得注意, 一是数字通信系统(例如, 数字光纤通信系统. 程控交换系统和移动通信系统等)的发展和应用, 另一个是计算机技术的发展和应用(如因特网), 它已广泛渗透到不同领域和不同学科中. 随着大规模集成电路技术在这两个方面的迅速发展, 数字技术已经替代了模拟技术, 研究对象也转变为数字信号, 研究手段也更多地借助于计算机工具软件, 这些都极大地促进了数字信号处理技术的迅猛发展和广泛应用,这标志着新的信息革命时代的到来. 因此, 为了适应这种信息的数字处理技术的革命而带来的内容和手段的改变, 以及相应的数字需要, 我们对数字信号处理教学内容进行了精简. 添加和调整.

本书内容主要包括三部分：一是离散信号的基本关系和z变换, 二是离散傅立叶变换及其快速算法, 三是数字滤波器的设计. 结构和字长效应, 以及各部分相应的Matlab实现等. 其中, 第一章引论, 第二章离散系统与z变换, 是以后各章的基础, 第三章是离散傅立叶变换及其快速算法, 第四. 五章主要讲述IIR和FIR滤波器的原理和设计, 第六. 七章主要讨论数字滤波器的实现问题, 其中第六章数字滤波器的结构, 主要讨论在第四. 五章数字滤波器设计基础上的具体实现结构, 而第七章讲述数字信号处理中的字长效应.

经典的数字信号处理教材较多, 但一般涉及的内容广泛, 国外教材多是本科生和研究生共用. 本书主要作为丁科通信类本科高年级之用, 作者着重在基本原理, 力求基本概念与教学的联系, 以及各概念之间联系性的加强, 并且借助于计算机Matlab数字工具来演示这些原理和概念.

本书主要内容基于全子一教授编著的《数字信号处理》(人民邮电出版社, 1988)一书, 经过多年的大学本科教学的实践. 以及根据近年来数字信号处理技术和方法的发展编写而成. 本书假设读者已经掌握了Matlab的基本知识, 因此本书没有描述Matlab语言的语法. 语义和命令等, 这方面的内容请读者参考相关的教科书. Matlab手册或在线帮助命令.

由于编写时间较为仓促, 水平有限, 书中错误难免, 敬请指正.

编 者

2002年12月