数字信号处理技术及应用PDF电子书下载

绪论 1

一、数字信号处理的概念及特点 1

目录 1

二、数字信号处理技术在实际中的应用 5

三、数字信号处理技术科学的进展 10

四、本书特点简介 12

第一章　离散信号与变换 15

引言 15

第一节　取样信号及其频谱 16

一、取样信号在数字处理过程中的作用 16

二、有限宽度脉冲取样 19

三、理想脉冲取样 22

一、时域取样定理 26

第二节　取样定理及其推广 26

二、时域取样定理的推广 32

三、频域取样定理 39

第三节　数模转换与模数转换的实现 41

一、数模转换的实现 41

二、模数转换的实现 45

第四节　序列及其运算 48

一、序列的表示及常用序列 48

二、序列的运算 53

第五节　序列的z变换及其性质 59

一、序列的z变换和它的定义域 59

二、z反变换 66

三、z变换的基本性质 72

第六节　序列付里叶变换与离散付里叶变换 82

一、序列的付里叶变换 82

二、序列离散付里叶变换 88

第七节　序列z变换与其他变换之间的关系 96

一、序列z变换与拉氏变换之间的关系 96

二、序列z变换与付氏变换之间的关系 99

三、序列z变换与离散付里叶变换之间的关系 102

第二章　离散系统的描述与分析 107

引言 107

第一节　离散系统的数学模型 107

一、差分方程的描述 110

二、离散卷积描述 114

三、离散状态方程描述 117

第二节　离散系统的分析 120

一、时域分析 120

二、变换域分析 129

第三节　离散系统的传输函数 133

一、离散传输函数的基本特性 133

二、从零极图求离散系统频率响应 138

三、复杂系统及逆系统的传输函数 141

第四节　物理可实现系统 143

一、因果系统 143

二、稳定系统 145

三、可实现系统 148

引言 151

第三章　数字滤波器的设计原理和一般设计方法 151

第一节　数字滤波器工作原理 153

第二节　典型模拟滤波器设计简介 158

一、有关基本概念 159

二、巴特沃思（Butterworth）低通滤波器 164

（简称BW型滤波器） 164

三、切比雪夫（Chebyshev）低通滤波器 172

（简称CB型滤波器） 172

四、椭圆低通滤波器（简称C型滤波器） 182

五、频率变换与其它类型滤波器的设计 186

第三节　无限脉冲响应（IIIR）数字滤波器的设计 197

一、何谓无限脉冲响应（IIR）数字滤波器 197

二、设计IIR滤波器的基本条件 199

三、脉冲响应不变法 202

四、双线性变换法 206

五、利用频率变换设计非归一化数字滤波器 216

第四节　有限长脉冲响应（FIR）数字滤波器的设计 227

一、线性相位FIR滤波器的基本性质 228

二、付里叶级数法（矩形窗口法） 240

三、窗口加权法 246

四、频率取样法 258

第五节 IIR滤波器与FIR滤波器的比较 265

第四章　数字滤波器优化设计与实现 267

引言 267

一、频域均方误差最小化逼近法 268

第一节 IIR滤波器的优化设计 268

二、时域均方误差最小化逼近法 273

第二节　FIR滤波器的优化设计 281

一、频域最大误差最小化逼近法（加权切比雪夫逼近法） 281

二、关于最优时窗函数设计法的讨论 290

第三节　数字滤波器的技术实现 296

一、利用通用计算机实现数字滤波 296

二、数字滤波器的构成形式 297

三、数字滤波器硬件实现的基本形式 307

四、提高数字滤波器处理速度的方法 311

五、有限字长对数字滤波器实现的影响 323

引言 332

第五章　数字信号处理中的快速算法及技术实现 332

第一节　离散付里叶变换的基本性质 333

一、线性性质 333

二、对称性质 333

三、位移性质 339

四、卷积性质 342

第二节　快速付里叶变换（FFT） 356

一、FFT算法的依据 356

二、FFT算法的基本形式 360

第三节　混合基与基4FFT算法 371

第四节　数论变换（NTT） 377

一、有关数论变换的几个基本概念与结论 380

二、费玛（Fermat）数快速变换（FNT） 389

一、WFTA算法的基本原理 395

（WFTA） 395

第五节　维诺格勒（Winograd）付里叶变换算法 395

二、利用微型机实现WFTA算法 399

第六节 DFT快速算法的软件实现 401

一、FFT信号流图的分析 401

二、FFT程序框图与程序 404

三、WFTA程序框图与程序说明 411

第七节　DFT快速算法的硬件实现 411

一、顺序处理机 412

二、级联处理机（流水线工作方式） 412

三、并行处理与阵列式处理 414

四、位片式高速FFT处理机 415

引言 423

第六章　数字谱分析及线性预测、参数估计 423

第一节　离散付里叶变换作为确定性连续信号的近似谱分析 424

一、DFT作为连续信号的近似频谱分析 424

二、DFT近似CFT作频谱分析 428

三、DFT近似CFS作谐波分析 432

第二节　DFT参数的选择与频率分辨率的提高 438

一、DFT参数的选择 438

二、提高频率分辨率的方法 440

第三节　确定性数字信号（序列）的谱分析 446

一、FFT与Chirp z变换法（CZT） 446

二、滤波法 450

一、随机变量、随机过程与概率函数 456

第四节　随机过程的一般概念及其统计特性 456

二、随机过程的特征 461

三、平稳随机过程与各态温历随机过程 465

四、功率谱密度及其与相关函数的关系 472

第五节　随机数字信号（序列）的谱估计 479

一、快速相关法（自相关函数法或间接方法） 482

二、周期图法（直接付里叶变换法） 485

第六节　高分辨率最大熵谱分析法 490

一、信号模型与自回归分析 492

二、莱文森（Levinson）递推算法 496

三、伯格（Burg）递推算法 498

四、近代谱分析方法的实例 502

五、随机取样的信号谱分析 503

第七节　线性预测与参量估计 508

一、随机过程模型与预测器的理想特性 509

二、用传输函数法描述的预测器 510

三、用状态空间法描述的预测器 515

四、参数估计 516

第七章　沃尔什函数及其应用 518

引言 518

第一节　列率与序率 519

第二节　沃尔什函数的定义与性质 520

一、按沃尔什序定义沃尔什函数 520

二、按拉德梅克函数定义沃尔什函数 520

三、按哈达玛矩阵定义沃尔什函数 523

四、沃尔什函数的基本性质 525

第三节　沃尔什级数 527

第四节　离散沃尔什函数与离散沃尔什变换 531

第五节　快速离散沃尔什变换 538

第六节　二维沃尔什变换 545

第七节　沃尔什函数滤波器 550

一、时间信号的沃尔什函数滤波器 550

二、空间信号的沃尔什函数滤波器 555

第八节　沃尔什函数用于信号分析 557

第九节　沃尔什函数用于多路信息传输 559

一、电传信号的并行传输 560

二、沃尔什函数电力电缆监测系统 563

三、择多复用多路数字通信 564

第十节　沃尔什函数用于话音加密 567

第十一节　沃尔什函数用于图像数据压缩 569

第十二节　沃尔什函数迭代法的微分积分方程求解 572

一、培莱序沃尔什函数 573

二、tm的沃尔什级数表示 574

三、微分方程的沃尔什函数迭代求解 579

第十三节 沃尔什函数算子法的微分积分方程求解 585

一、积分与微分算子 585

二、微分方程求解 591

第十四节 离散沃尔什变换与离散付里叶变换的关系 593

第八章　数字信号处理技术在各领域中的应用 595

引言 595

第一节　数字信号处理在通信中的应用 595

一、话路调制解调技术的发展概况 596

二、数字化话路调解器的实现特点 598

三、几种典型的调制解调器 602

第二节　医学生物信号的数字处理 610

一、图象处理的基本概念 612

二、血细胞与X线图象处理与识别 631

三、多普勒（Doppler）血流信号的数字处理 634

第三节　声纳信号处理 637

第四节　数字信号处理在交通运输中的应用 641

一、铁道数据的互谱分析 641

二、动态电子轨道衡信号数据处理 643

第五节　故障检测、工业自动检验及其他 646

一、倒频谱及其在机器故障检测中的应用 646

二、同态滤波系统及其在去混响和心电检测中的应用 648

三、工业自动检验及其他 654

第六节　数字信号处理在数据预处理中的应用 655

一、预处理的基本方法 656

二、提高信噪比的方法 659

附录1 设计归一化椭圆模拟低通滤波器FORTRAN程序 662

附录2 模拟滤波器衰耗特性FORTRAN程序 666

附录3 基2 FFT FORTRAN程序 668

附录4 基4 FFT FORTRAN程序 670

附录5 1008点WFTA FORTRAN程序 672

附录6 复序列（N≤500）DFT与IDFT FORTRAN程序 684

附录7 用补零法提高频谱分辨率的FORTRAN程序 686

附录8 设计椭圆数字滤波器FORTRAN程序 690

主要参考书目 704