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第1章 数字信号处理的概念 1

1.1什么叫数字信号处理 1

1.1.1数字信号的概念 1

1.1.2数字信号处理的来历 5

1.1.3数字信号处理系统的结构 6

1.1.4数字信号处理的特点 6

1.2数字信号处理有什么用 8

1.2.1信号为什么要处理 8

1.2.2数字信号处理的应用领域 9

1.2.3数字信号处理的应用前景 25

1.3怎样用数字信号处理 25

1.3.1用数字代表事物的特征 26

1.3.2用数字信号描述事物的变化 26

1.3.3用数学公式表示信号的关系 27

1.3.4找出最佳的处理方法 28

1.3.5用计算机处理数字信号 29

1.3.6应用数字信号处理的关键 29

1.4练习题 30

第2章 时域的信号与系统 31

2.1时域的信号 31

2.1.1语言描述 32

2.1.2表格描述 33

2.1.3公式描述 33

2.1.4波形描述 36

2.2信号之间的关系 38

2.2.1相关系数 38

2.2.2相关函数 43

2.2.3自相关函数 44

2.2.4互相关函数 47

2.3时域的系统 52

2.3.1符号描述 52

2.3.2单位脉冲响应 53

2.3.3差分方程 57

2.3.4图形描述 59

2.4信号处理的方法 60

2.4.1比较两个信号 60

2.4.2合理运用数学公式 61

2.4.3数学公式的算法 62

2.5时域分析法的特点 64

2.6练习题 65

第3章 频域的信号与系统 68

3.1频域的信号 69

3.1.1正弦波的表达方法和特点 69

3.1.2信号的正弦波成分 70

3.1.3其他形式的信号成分 78

3.2各类信号的频域分析 81

3.2.1信号的正弦变换 81

3.2.2四类信号的正弦变换 82

3.3正弦变换的物理意义 85

3.3.1序列的正弦变换 85

3.3.2函数的正弦变换 86

3.3.3正弦变换的总结 88

3.4傅里叶变换 89

3.4.1傅里叶变换的体系 89

3.4.2傅里叶变换与正弦变换的区别 90

3.4.3数字角频率的低频与高频 92

3.4.4频谱的对称性 96

3.5频域的系统 101

3.5.1系统的频率特性 101

3.5.2频率响应的物理意义 102

3.5.3不失真系统的条件 103

3.6频域分析法的特点 105

3.7练习题 107

第4章 数字处理的技巧 109

4.1信号的转换 109

4.1.1模拟信号变成数字信号 109

4.1.2数字信号变成模拟信号 110

4.2信号转换遵循的定理 111

4.2.1模拟信号到数字信号 111

4.2.2数字信号到模拟信号 120

4.3频谱分析的推广 126

4.3.1 z变换的定义与性质 126

4.3.2系统的z变换 129

4.3.3零极点的用途 131

4.3.4z变换的应用 134

4.4离散傅里叶级数的演绎 134

4.4.1离散傅里叶变换 135

4.4.2离散傅里叶变换的性质 135

4.4.3离散傅里叶变换的关系 141

4.4.4离散傅里叶变换的意义与用途 146

4.5练习题 152

第5章 信号处理的效率 155

5.1直接计算离散傅里叶变换的代价 155

5.1.1直接计算频谱的代价 155

5.1.2直接计算卷积的代价 156

5.2离散傅里叶变换计算效率的提高 157

5.3时域抽取的快速算法 158

5.3.1时域抽取法的原理 159

5.3.2时域抽取法的应用 160

5.3.3时域抽取法的运算量 162

5.4频域抽取的快速算法 163

5.4.1频域抽取法的原理 163

5.4.2频域抽取法的应用 165

5.4.3频域抽取法的运算量 165

5.4.4两种快速算法的相似之处 166

5.5离散傅里叶反变换的快速算法 167

5.5.1仿效快速傅里叶变换 167

5.5.2取旋转因子的复共轭 168

5.5.3取频谱的复共轭 169

5.6实数序列的快速傅里叶变换 169

5.6.1直接运用 169

5.6.2合二为一 170

5.6.3一分为二 170

5.7快速傅里叶变换的应用 171

5.7.1提高信号分析的计算速度 171

5.7.2提高线性卷积的计算速度 173

5.7.3提高相关函数的计算速度 178

5.8练习题 181

第6章 数字滤波的原理 183

6.1数字滤波器的概念 183

6.2数字滤波器的指标 185

6.3数字滤波器的研究方法 186

6.3.1数字滤波器的表示 186

6.3.2信号流图与系统函数 191

6.3.3信号流图的转置 193

6.4数字滤波器的分类 194

6.5数字滤波器的结构 196

6.5.1无限脉冲响应滤波器的结构 196

6.5.2有限脉冲响应滤波器的结构 201

6.6数字滤波器的应用 204

6.7练习题 207

第7章 无限脉冲响应滤波器的设计 209

7.1模拟滤波器的设计 209

7.1.1模拟滤波器的描述方法 209

7.1.2巴特沃斯滤波器的设计 211

7.1.3切比雪夫滤波器的设计 214

7.2间接设计数字滤波器 222

7.2.1脉冲响应不变法 222

7.2.2双线性变换法 227

7.3直接设计数字滤波器 230

7.3.1零极点设计法 230

7.3.2最小误差设计法 234

7.4低通滤波器的变换 237

7.4.1模拟频率域的频率变换 238

7.4.2数字频率域的频率变换 242

7.5无限脉冲响应滤波器的应用 244

7.5.1数字图形均衡器 244

7.5.2数字控制器 245

7.5.3数据通信的时钟恢复 246

7.6练习题 248

第8章 有限脉冲响应滤波器的设计 250

8.1系统频谱的本质 250

8.1.1系统频谱的含意 251

8.1.2系统的延时 252

8.2有限脉冲响应滤波器的频谱 256

8.2.1有限脉冲响应滤波器的频谱表示法 256

8.2.2实现线性相位的方法 257

8.2.3线性相位滤波器的幅度特性 259

8.3在时域设计滤波器 260

8.3.1截取一段序列 261

8.3.2截断序列的后果 263

8.4在频域设计滤波器 269

8.4.1设计单位脉冲响应 269

8.4.2设计系统函数 272

8.5最优化设计 274

8.5.1最小化最大误差的原理 274

8.5.2最小化最大误差的设计方法 276

8.5.3设计方法的演绎 280

8.6无限和有限脉冲响应滤波器的区别 287

8.6.1滤波器的性能 287

8.6.2设计方法的特点 288

8.7练习题 289

第9章 多采样率的系统 291

9.1多采样率的概念 291

9.2整数倍降低采样率 292

9.2.1抽取前后的频谱 293

9.2.2防止抽取的失真 298

9.2.3抽取的用途 302

9.3整数倍提高采样率 304

9.3.1内插前后的频谱 305

9.3.2防止内插的失真 306

9.3.3内插的用途 310

9.4非整数倍改变采样率 314

9.5练习题 316

第10章 数字信号处理的实现 319

10.1实现数字信号处理的方法 319

10.2数字信号处理器的速度 320

10.2.1处理器的结构 321

10.2.2处理器的流水线机制 322

10.2.3乘法加法器 324

10.3数字信号处理器的数字表示 325

10.3.1定点数 325

10.3.2浮点数 327

10.3.3数字的动态范围和精度 328

10.4信号处理的误差 329

10.4.1模-数转换的误差 329

10.4.2数字运算的误差 330

10.4.3数-模转换的误差 333

10.5数字信号处理的应用实例 334

10.5.1简单的实例 335

10.5.2较复杂的实例 336

10.5.3复杂的实例 338

10.6练习题 342

附录 信号处理的实验 344

实验1测量人耳辨别回声的最小时间 344

实验2观察一句话的频谱特点 344

实验3双音多频的通信 344

实验4滤除心电图信号中的电网干扰 346

实验5软件无线电的通信 347

索引 350

参考文献 360