数字信号处理 系统分析与设计 原书第2版PDF电子书下载

第1章 离散时间信号和系统 1

1.1概述 1

1.2离散时间信号 1

1.3离散时间系统 4

1.3.1线性 4

1.3.2时不变性 5

1.3.3因果关系 5

1.3.4冲激响应与卷积和 6

1.3.5稳定性 8

1.4差分方程与时域响应 8

1.4.1递归与非递归系统对比 11

1.5求解差分方程 11

1.5.1计算冲激响应 17

1.6连续时间信号采样 19

1.6.1基本原理 19

1.6.2采样定理 19

1.7随机信号 32

1.7.1随机变量 32

1.7.2随机过程 34

1.7.3随机信号滤波 36

1.8实验：离散时间信号和系统 37

1.9离散时间信号和系统与MATLAB 41

1.10总结 41

1.11习题 41

第2章z变换和傅里叶变换 46

2.1概述 46

2.2 z变换的定义 46

2.3 z反变换 51

2.3.1基于留数定理的计算 52

2.3.2部分分式展开法 54

2.3.3多项式长除法 56

2.3.4级数展开法 57

2.4 z变换的性质 58

2.4.1线性 58

2.4.2时间反转 59

2.4.3时移定理 59

2.4.4指数倍乘 59

2.4.5复数微分 59

2.4.6复共轭 60

2.4.7实部与虚部序列 60

2.4.8初值定理 60

2.4.9卷积定理 60

2.4.10序列相乘 61

2.4.11帕塞瓦尔定理 62

2.4.12基本z变换表 62

2.5传递函数 65

2.6 z域稳定性 66

2.7频率响应 68

2.8傅里叶变换 72

2.9傅里叶变换的性质 75

2.9.1线性 75

2.9.2时间反转 75

2.9.3时移定理 75

2.9.4复指数倍乘（频移、调制） 75

2.9.5复数差分 75

2.9.6复共轭 75

2.9.7实数与虚数序列 76

2.9.8对称和反对称序列 76

2.9.9卷积定理 77

2.9.10序列相乘 77

2.9.11帕塞瓦尔定理 77

2.10周期序列傅里叶变换 77

2.11变换域随机信号 78

2.11.1功率谱密度 78

2.11.2白噪声 80

2.12实验：z变换和傅里叶变换 80

2.13 z变换和傅里叶变换与MATLAB 85

2.14总结 87

2.15习题 87

第3章 离散变换 91

3.1概述 91

3.2离散傅里叶变换 91

3.3 DFT的性质 97

3.3.1线性 97

3.3.2时间反转 97

3.3.3时移定理 97

3.3.4循环频移定理（调制定理） 99

3.3.5时域循环卷积 99

3.3.6相关性 100

3.3.7复共轭 101

3.3.8实数与虚数序列 101

3.3.9对称与反对称序列 101

3.3.10帕塞瓦尔定理 103

3.3.11 DFT与z变换的关系 103

3.4 DFT数字滤波器 104

3.4.1线性和循环卷积 104

3.4.2重叠相加法 106

3.4.3重叠保留法 109

3.5快速傅里叶变换 111

3.5.1 2为基时域抽取算法 112

3.5.2频域抽取 117

3.5.3 4为基算法 119

3.5.4任意值N算法 122

3.5.5计算DFT的其他技术 123

3.6其他离散变换 123

3.6.1离散变换和帕塞瓦尔定理 124

3.6.2离散变换和正交性 125

3.6.3离散余弦变换 126

3.6.4正弦和余弦变换族 130

3.6.5离散哈特利变换 130

3.6.6哈达马变换 131

3.6.7其他重要变换 132

3.7信号表示法 132

3.7.1拉普拉斯变换 132

3.7.2 z变换 133

3.7.3傅里叶变换（连续时间） 133

3.7.4傅里叶变换（离散时间） 133

3.7.5傅里叶级数 134

3.7.6离散傅里叶变换 134

3.8实验：离散变换 135

3.9离散变换与MATLAB 137

3.10总结 138

3.11习题 139

第4章 数字滤波器 143

4.1概述 143

4.2非递归数字滤波器的基本结构 143

4.2.1直接型 144

4.2.2级联型 144

4.2.3线性相位型 145

4.3递归数字滤波器的基本结构 150

4.3.1直接型 150

4.3.2级联型 152

4.3.3并联型 153

4.4数字网络分析 155

4.5状态空间描述 157

4.6数字网络的基本性能 158

4.6.1特勒根定理 158

4.6.2互易性 159

4.6.3中间互易 160

4.6.4转置 160

4.6.5灵敏度 161

4.7积木块 165

4.7.1二阶积木块 165

4.7.2数字振荡器 167

4.7.3梳状滤波器 168

4.8实验：数字滤波器 169

4.9数字滤波器与MATLAB 171

4.10总结 174

4.11习题 174

第5章FIR滤波器逼近 179

5.1概述 179

5.2标准滤波器的理想特性 179

5.2.1低通、高通、带通和带阻滤波器 180

5.2.2微分器 180

5.2.3希尔伯特变换器 181

5.2.4小结 183

5.3频率采样逼近FIR滤波器 183

5.4窗函数逼近FIR滤波器 188

5.4.1矩形窗 190

5.4.2三角窗 190

5.4.3汉明窗和汉宁窗 191

5.4.4布莱克曼窗 192

5.4.5凯泽窗 194

5.4.6道尔夫-切比雪夫窗 199

5.5最平坦滤波器逼近 200

5.6优化FIR滤波器逼近 203

5.6.1加权最小二乘法 206

5.6.2切比雪夫法 209

5.6.3 WLS-切比雪夫法 213

5.7实验：FIR滤波器逼近 217

5.8 FIR滤波器逼近与MATLAB 220

5.9总结 224

5.10习题 224

第6章IIR滤波器逼近 229

6.1概述 229

6.2模拟滤波器逼近 229

6.2.1模拟滤波器性能指标 229

6.2.2巴特沃斯逼近 230

6.2.3切比雪夫逼近 231

6.2.4椭圆逼近 234

6.2.5频率变换 236

6.3连续时域到离散时域变换 242

6.3.1冲激响应不变法 242

6.3.2双线性变换法 244

6.4离散时域频率变换 248

6.4.1低通低通变换 248

6.4.2低通高通变换 249

6.4.3低通带通变换 249

6.4.4低通带阻变换 249

6.4.5可变截止频率滤波器设计 250

6.5幅度和相位逼近 251

6.5.1基本原理 251

6.5.2多变量函数最小化方法 253

6.5.3交替法 255

6.6时域逼近 257

6.6.1逼近方法 258

6.7实验：IIR滤波器逼近 259

6.8 IIR滤波器逼近与MATLAB 262

6.9总结 265

6.10习题 266

第7章 谱估计 269

7.1概述 269

7.2估计理论 269

7.3非参数谱估计 270

7.3.1周期图 270

7.3.2周期图变异 271

7.3.3最小方差谱估计 272

7.4建模理论 275

7.4.1有理传递函数建模 275

7.4.2耶鲁-沃克方程 278

7.5参数谱估计 279

7.5.1线性预测 280

7.5.2协方差法 282

7.5.3自相关方法 283

7.5.4莱文森-杜斌算法 283

7.5.5伯格方法 285

7.5.6莱文森-杜斌算法与网格结构关系 287

7.6维纳滤波器 288

7.7其他谱估计方法 290

7.8实验：谱估计 290

7.9谱估计与MATLAB 295

7.10总结 296

7.11习题 297

第8章 多重速率系统 300

8.1概述 300

8.2基本原理 300

8.3抽取 301

8.4内插 304

8.4.1内插示例 306

8.5采样率变化 307

8.6逆运算 307

8.7诺贝尔一致性 308

8.8多相分解 309

8.9切换模型 311

8.10抽取和内插实现高效滤波器 313

8.10.1窄带FIR滤波器 313

8.10.2具有窄过渡带的宽带FIR滤波器 315

8.11重叠块滤波 316

8.11.1不重叠情况 317

8.11.2重叠输入和输出 319

8.11.3快速卷积结构Ⅰ 321

8.11.4快速卷积结构Ⅱ 322

8.12多重速率系统的随机信号 324

8.12.1内插随机信号 324

8.12.2抽取随机信号 325

8.13实验：多重速率系统 325

8.14多重速率系统与MATLAB 327

8.15总结 329

8.16习题 329

第9章 滤波器组 332

9.1概述 332

9.2滤波器组 332

9.2.1带通信号抽取 332

9.2.2带通信号逆抽取 333

9.2.3精确抽取M段滤波器组 333

9.3完全重构 335

9.3.1多相分量M带滤波器组 335

9.3.2M带滤波器组的完全重构 336

9.4分析M带滤波器组 341

9.4.1调制矩阵表示 342

9.4.2时域分析 343

9.4.3正交和双正交滤波器组 349

9.4.4解多路复用器 353

9.5普通双带完全重构滤波器组 354

9.6 QMF滤波器组 357

9.7 CQF滤波器组 359

9.8块变换 363

9.9余弦调制滤波器组 366

9.9.1余弦调制滤波器组设计优化问题 370

9.10重叠变换 373

9.10.1快速算法和双正交LOT 379

9.10.2广义LOT 381

9.11实验：滤波器组 387

9.12滤波器组与MATLAB 395

9.13总结 396

9.14习题 396

第10章 小波变换 399

10.1概述 399

10.2小波变换 399

10.2.1分级滤波器组 399

10.2.2小波 399

10.2.3尺度函数 404

10.3x（t）和x（n）的关系 404

10.4小波变换与时频分析 405

10.4.1短时傅里叶变换 405

10.4.2连续时间小波变换 408

10.4.3采样连续时间小波变换：离散小波变换 409

10.5多分辨率表示 411

10.5.1双正交多分辨率表示 413

10.6小波变换与滤波器组 415

10.6.1滤波器系数之间的关系 419

10.7正则性 422

10.7.1正则性条件对滤波器组的附加约束 422

10.7.2正则性实际估计 423

10.7.3消失矩数 424

10.8小波示例 425

10.9图像小波变换 427

10.10有限长信号小波变换 430

10.10.1周期信号扩展 430

10.10.2对称信号扩展 432

10.11实验：小波变换 436

10.12小波与MATLAB 441

10.13总结 445

10.14习题 445

第11章 有限精度数字信号处理 448

11.1概述 448

11.2二进制数表示 449

11.2.1定点表示 449

11.2.2有符号二次幂表示 450

11.2.3浮点表示 451

11.3基本单元 451

11.3.1二进制补码表示特性 451

11.3.2串行加法器 452

11.3.3串行乘法器 453

11.3.4并行加法器 459

11.3.5并行乘法器 459

11.4分布式算法实现 460

11.5乘积量化 464

11.6信号缩放 468

11.7系数量化 474

11.7.1灵敏度标准 475

11.7.2统计预测字长 477

11.8极限环 479

11.8.1颗粒极限环 480

11.8.2溢出极限环 481

11.8.3消除零输入极限环 482

11.8.4消除常数输入极限环 487

11.8.5溢出非线性数字滤波器的强迫响应稳定性 488

11.9实验：有限精度数字信号处理 491

11.10有限长精度数字信号处理与MATLAB 493

11.11总结 493

11.12习题 494

第12章 FIR结构 496

12.1概述 496

12.2格型构成 496

12.2.1格型滤波器组 497

12.3多相型 501

12.4频域型 502

12.5递归运算和型 502

12.6修正辛格滤波器 503

12.7降低算术运算次数 504

12.7.1前置滤波器法 504

12.7.2内插法 506

12.7.3频率响应隐蔽法 509

12.7.4正交法 518

12.8实验：FIR结构 521

12.9 FIR结构与MATLAB 524

12.10总结 524

12.11习题 525

第13章IIR结构 528

13.1概述 528

13.2并联和级联型IIR滤波器 528

13.2.1并联型 528

13.2.2级联型 530

13.2.3误差频谱整形 533

13.2.4闭合形式缩放 535

13.3状态空间模块 536

13.3.1最优状态空间模块 537

13.3.2无极限环状态空间模块 540

13.4格型滤波器 546

13.5双互补滤波器 551

13.5.1 QMF滤波器组实现 554

13.6波动滤波器 555

13.6.1动机 555

13.6.2波元件 557

13.6.3格型波动数字滤波器 568

13.7实验：IIR结构 573

13.8 IIR结构与MATLAB 574

13.9总结 575

13.10习题 575

参考文献 578

索引 591