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绪论 1

第1章 离散时间信号与系统分析基础 5

1.1 离散时间信号分析 5

1.1.1 离散时间信号的表示——序列 5

1.1.2 序列的稳定性与因果性 10

1.1.3 序列的基本运算 10

1.2 连续时间信号的采样 11

1.2.1 采样函数 11

1.2.2 采样信号频谱 12

1.2.3 采样定理 14

1.2.4 样值恢复 17

1.3 离散时间线性系统 20

1.3.1 线性系统 20

1.3.2 离散线性时不变系统 21

1.3.3 离散时间系统的因果性 22

1.3.4 离散时间系统的稳定性 23

1.3.5 线性常系数差分方程 26

1.3.6 离散时间系统的频域响应 27

1.4 z变换 29

1.4.1 z变换的定义及收敛域 29

1.4.2 z反变换 32

1.4.3 z变换的性质 38

1.4.4 z变换域中系统的描述 45

1.4.5 单边z变换 50

1.4.6 用单边z变换求解线性差分方程 52

1.5 z变换与傅里叶变换的关系 54

1.6 本章内容相关的MATLAB应用示例 56

习题与计算机实验题 58

第2章 离散傅里叶变换及其快速算法 64

2.1 离散傅里叶变换（DFT） 64

2.1.1 周期序列与离散傅里叶级数 64

2.1.2 有限长序列与离散傅里叶变换（DFT） 70

2.1.3 利用循环卷积计算线性卷积 79

2.1.4 频域采样 85

2.2 DFT应用中的问题与参数选择 88

2.2.1 混叠现象 88

2.2.2 泄漏现象 89

2.2.3 栅栏效应 90

2.2.4 DFT的参数选择（频率分辨率与计算长度） 91

2.3 快速傅里叶变换（FFT） 95

2.3.1 FFT算法的基本原理 95

2.3.2 按时间抽取的基2FFT算法 96

2.3.3 按频率抽取的基2FFT算法 100

2.3.4 任意基数的FFT算法 103

2.3.5 快速傅里叶反变换的运算方法 104

2.3.6 实数序列的FFT运算方法 105

2.3.7 FFT的软件实现 108

2.4 Chirp-z变换（CZT） 109

2.4.1 CZT的定义 109

2.4.2 CZT的算法实现 111

2.5 本章内容相关的MATLAB应用示例 114

习题与计算机实验题 115

第3章 数字滤波器的设计与实现 120

3.1 数字滤波器的基本原理和特性 120

3.1.1 数字滤波器的基本原理 120

3.1.2 FIR数字滤波器的特性 123

3.1.3 IIR数字滤波器的特性 132

3.1.4 滤波器的基本指标 135

3.2 FIR数字滤波器的设计与实现 137

3.2.1 傅里叶级数展开法 137

3.2.2 窗函数法 141

3.2.3 频率采样设计法 149

3.2.4 FIR数字滤波器的实现结构 152

3.3 IIR数字滤波器的设计与实现 155

3.3.1 模拟滤波器 155

3.3.2 s-z变换设计法 162

3.3.3 频率变换法 176

3.3.4 IIR数字滤波器的实现结构 179

3.4 数字滤波器的计算机辅助设计 183

3.4.1 FIR数字滤波器的计算机辅助设计 184

3.4.2 IIR数字滤波器的计算机辅助设计 194

3.5 本章内容相关的MATLAB应用示例 204

习题与计算机实验题 207

第4章 离散随机信号的统计分析基础 214

4.1 离散随机信号分析的基本概念 214

4.2 离散随机过程的统计描述 216

4.2.1 离散随机过程的时域统计描述 216

4.2.2 离散随机过程的频域统计描述 225

4.3 离散线性系统对随机信号的响应 229

4.3.1 系统的稳态响应 229

4.3.2 互功率谱和系统的频率响应 232

4.4 本章内容相关的MATLAB应用示例 235

习题与计算机实验题 236

第5章 随机信号的功率谱估计 242

5.1 估计理论的基本原理 243

5.2 自相关函数的估计 246

5.3 周期图法 249

5.3.1 周期图的定义 249

5.3.2 周期图的谱估计性能 250

5.3.3 平均周期图法 254

5.4 参数估计法 258

5.4.1 自回归模型分析法 258

5.4.2 最大熵谱估计 267

5.4.3 预测误差格型滤波器与伯格（Burg）算法 273

5.4.4 噪声对最大熵谱估计的影响 281

5.5 本章内容相关的MATLAB应用示例 285

习题与计算机实验题 286

第6章 实时处理 289

6.1 数字信号实时处理的基本硬件 289

6.1.1 基本运算 289

6.1.2 数字信号处理的FPGA实现 297

6.2 实时滤波 298

6.2.1 实时滤波中的系数缩放 298

6.2.2 用查表法实现数字滤波器 303

6.3 噪声滤除和信号增强 309

6.3.1 噪声的产生 309

6.3.2 加性噪声滤除 311

6.3.3 乘性噪声滤除 312

6.4 采样速率的转换 316

6.5 波形发生器 319

6.5.1 正弦波发生器 320

6.5.2 周期方波发生器 322

习题与计算机实验题 324

第7章 数字信号处理的误差分析 327

7.1 数的表示对量化的影响 327

7.1.1 二进制数的定点与浮点表示 327

7.1.2 原码、补码和反码 329

7.1.3 截尾与舍入效应 331

7.2 A/D转换的量化误差分析 336

7.3 FFT系统的量化误差分析 339

7.3.1 FFT系统定点运算的量化误差分析 339

7.3.2 FFT系统浮点运算的量化误差分析 343

7.3.3 FFT运算中的系数量化误差分析 346

7.4 数字滤波器的系数量化误差 348

7.4.1 递归数字滤波器的系数量化误差 348

7.4.2 非递归数字滤波器的系数量化误差 352

7.5 数字滤波器的运算量化误差 353

7.5.1 递归数字滤波器的定点运算量化误差 353

7.5.2 递归数字滤波器的浮点运算量化误差 356

7.5.3 递归滤波器的极限循环振荡 358

7.5.4 非递归数字滤波器的运算量化误差 360

习题 361

附录A 数字信号处理MATLAB实现的基本知识 367

A.1 MATLAB基本知识 368

A.1.1 常用命令 368

A.1.2 向量和矩阵的生成及运算 368

A.1.3 MATLAB程序编制及调试 371

A.1.4 数字信号的基本运算和显示 377

A.2 信号处理工具箱 382

附录B 数字信号处理应用程序 385

B.1 DSP程序目录 385

B.2 DSP应用程序 386

参考文献 415