数字信号处理 原理与算法实现PDF电子书下载

绪论 1

0.1 数字信号处理系统的组成 1

0.2 数字信号处理的特点 2

0.3 数字信号处理学科的内容 3

0.4 数字信号处理的实现 4

0.5 数字信号处理系统的应用领域 5

第1章 离散时间信号与系统 6

1.1 引言 6

1.2.2 序列的基本运算 7

1.2.1 序列的定义及表示 7

1.2 离散时间信号——序列 7

1.2.3 几种常用序列 11

1.2.4 序列的周期性 14

1.2.5 用单位脉冲序列表示任意序列 14

1.3 离散时间系统 15

1.3.1 离散时间系统的定义及表示 15

1.3.2 线性时不变系统 15

1.3.3 单位脉冲响应与卷积和 17

1.3.4 线性时不变系统的性质 17

1.3.5 因果系统和稳定系统 18

1.4.1 离散时间系统的数学模型——差分方程 21

1.4 线性常系数差分方程 21

1.4.2 线性常系数差分方程求解 22

1.5 连续时间信号的取样 25

1.5.1 理想取样 26

1.5.2 信号恢复 27

1.6 Matlab实现 29

1.6.1 常用序列的Matlab实现 29

1.6.2 序列运算的Matlab实现 33

1.6.3 Matlab求解离散系统的差分方程 34

习题 35

2.2 序列的Z变换 38

2.2.1 Z变换及其收敛域的定义 38

2.1 引言 38

第2章 序列的Z变换与傅里叶变换 38

2.2.2 几种序列的Z变换及其收敛域 39

2.2.3 逆Z变换 43

2.2.4 Z变换的性质和定理 50

2.2.5 利用Z变换求解差分方程 55

2.3 序列的傅里叶变换 57

2.3.1 序列傅里叶变换的定义 57

2.3.2 序列傅里叶变换的性质 59

2.3.3 周期序列的傅里叶级数表示 63

2.3.4 周期序列的傅里叶变换表示 65

2.4 序列的Z变换与连续时间信号的拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系 66

2.5 Matlab实现 69

2.5.1 序列逆Z变换的Matlab实现 69

2.5.2 周期序列傅里叶级数的Matlab实现 70

习题 71

第3章 离散时间系统的变换域分析 75

3.1 引言 75

3.2 系统函数 75

3.2.1 系统函数的定义 75

3.2.2 系统的零极点对系统特性的影响 77

3.2.3 系统的因果性和稳定性 79

3.3 线性时不变系统的频率响应 80

3.3.1 频率响应的定义 81

3.3.2 频率响应的几何确定法 82

3.3.3 全通系统 85

3.3.4 最小相位系统 87

3.4 无限脉冲响应系统和有限脉冲响应系统 88

3.5 Matlab实现 90

3.5.1 系统函数的Matlab计算 90

3.5.2 利用系统函数求解系统输出的Matlab实现 91

3.5.3 利用Matlab计算系统频率响应 93

习题 94

4.1 引言 97

第4章 离散傅里叶变换 97

4.2.1 离散傅里叶变换的定义 98

4.2 离散傅里叶变换的定义 98

4.2.2 DFT和Z变换、序列的傅里叶变换的关系 100

4.2.3 DFT的隐含周期性 101

4.3 离散傅里叶变换的基本性质 102

4.3.1 线性性质 102

4.3.2 循环移位性质 102

4.3.3 循环卷积定理 104

4.3.4 复共轭序列的DFT 105

4.3.5 DFT的共轭对称性 106

4.4.1 频域取样 108

4.4 频域取样 108

4.4.2 X（z）的内插公式 110

4.5 离散傅里叶变换的应用 111

4.5.1 用DFT计算线性卷积 111

4.5.2 用DFT对连续信号进行谱分析 114

4.5.3 用DFT对序列进行谱分析 117

4.6 Matlab实现 120

4.6.1 DFT物理意义的Matlab实现 120

4.6.2 用DFT计算线性卷积的Matlab实现 122

4.6.3 频域取样定理的Matlab实现 123

4.6.4 高密度谱与高分辨率谱差异的Matlab实现 124

习题 126

第5章 快速傅里叶变换 129

5.1 引言 129

5.2 直接计算DFT的问题及改进的途径 129

5.2.1 DFT的运算量 129

5.2.2 减少运算工作量的途径 130

5.3 按时间抽取的基－2FFT算法（库利－图基算法） 131

5.3.1 算法原理 131

5.3.2 按时间抽取基－2FFT算法与直接计算DFT运算量的比较 135

5.3.3 按时间抽取的FFT算法的特点 136

5.3.4 按时间抽取的FFT算法的其他形式流图 138

5.4 按频率抽取的基－2FFT算法（桑德－图基算法） 140

5.4.1 算法原理 141

5.4.2 频率抽取法与时间抽取法的异同 143

5.5 快速傅里叶逆变换（IFFT）算法 144

5.6 N为复合数的FFT算法 145

5.7 线性调频Z变换算法 147

5.7.1 CZT算法原理 147

5.7.2 CZT变换的实现步骤 149

5.7.3 运算量的估算 150

5.8 Matlab实现 151

5.8.1 用FFT进行谱分析的Matlab实现 152

5.8.2 用CZT进行谱分析的Matlab实现 154

习题 155

第6章 数字滤波器的基本结构 157

6.1 引言 157

6.2 数字滤波器的基本概念 157

6.2.1 数字滤波器的描述 157

6.2.2 数字滤波器的分类 158

6.3 无限脉冲响应滤波器的结构 160

6.3.1 直接型 160

6.3.2 正准型 160

6.3.3 级联型 161

6.3.4 并联型 162

6.4 有限脉冲响应滤波器的结构 163

6.4.1 直接型 163

6.4.2 级联型 163

6.4.3 线性相位结构 164

6.4.4 频率取样型结构 168

习题 171

第7章 无限脉冲响应数字滤波器的设计 173

7.1 引言 173

7.2 数字滤波器的技术指标与设计方法 173

7.2.1 数字滤波器的技术要求 173

7.2.2 数字滤波器的设计方法 174

7.3 用模拟滤波器设计IIR数字滤波器 175

7.3.1 模拟滤波器的设计 175

7.3.2 脉冲响应不变法 181

7.3.3 双线性变换法 183

7.3.4 设计IIR数字滤波器的频率变换法 185

7.4 IIR数字滤波器的优化设计 188

7.4.1 频率最小均方误差设计 188

7.4.2 IIR数字滤波器的时域直接设计 191

7.5 IIR数字滤波器的Matlab仿真实现 193

7.5.1 IIR数字滤波器设计 193

7.5.2 模拟滤波器到数字滤波器的转换 194

习题 195

第8章 有限脉冲响应数字滤波器的设计 197

8.1 引言 197

8.2 利用窗函数法设计FIR滤波器 197

8.3 利用频率取样法设计FIR滤波器 205

8.4 FIR数字滤波器的优化设计 207

8.5 IIR与FIR数字滤波器的比较 212

8.6 FIR数字滤波器的Matlab仿真实现 213

8.6.1 窗函数法设计FIR滤波器 213

8.6.2 FIR滤波器的优化设计 214

习题 215

9.1 引言 217

9.2 数的表示及其运算对量化的影响 217

9.2.1 定点运算和浮点运算 217

第9章 数字信号处理中的有限字长效应 217

9.2.2 负数的原码、补码、反码表示 219

9.2.3 截尾效应和舍入效应 221

9.3 输入信号的量化误差 226

9.3.1 A/D转换器的量化效应 226

9.3.2 量化误差的统计分析 227

9.3.3 量化误差（白噪声）通过线性系统 230

9.4.1 系数量化误差对滤波器稳定性的影响 231

9.4 数字滤波器的系数量化误差 231

9.4.2 系数量化误差对系统零点和极点位置的影响 233

9.4.3 滤波器频率特性误差的估计 235

9.5 数字滤波器运算中的有限字长效应 236

9.5.1 IIR滤波器定点运算舍入误差的统计分析 236

9.5.2 IIR滤波器定点运算的动态范围 240

9.5.3 IIR滤波器定点运算的零输入极限环振荡和溢出振荡 241

习题 247

附录A Matlab的使用 250

附录B 数字信号处理中常用的Matlab函数 257

参考文献 261