数字信号处理原理与实现PDF电子书下载

目录 1

第1章　绪论 1

1.1 数字信号处理的定义和特点 1

1.1.1　数字信号处理的定义 1

1.1.2　数字信号处理的特点 1

1.2　数字信号处理系统的基本组成与实现方法 2

1.2.1　数字信号处理系统的基本组成 2

1.2.2　数字信号处理的实现方法 2

1.3　数字信号处理的应用领域 3

2.1.1　信号的采样 4

2.1　连续时间信号的采样 4

第2章　时域离散时间信号与系统 4

2.1.2　采样定理 5

2.1.3　信号的恢复 7

2.2　离散时间信号序列 8

2.2.1　序列及其表示 8

2.2.2　常用的典型序列 9

2.2.3　序列的运算 12

2.2.4　用单位采样序列来表示任意序列 16

2.3　线性非移变系统 16

2.3.1　线性系统 16

2.3.2　非移变系统 17

2.3.4　线性非移变系统的性质 18

2.3.3　单位采样响应与卷积和 18

2.3.5　稳定系统 19

2.3.6　因果系统 20

2.4　线性常系数差分方程 22

2.4.1　线性常系数差分方程的表示 22

2.4.2　线性常系数差分方程的求解 22

2.4.3　用差分方程表示滤波器系统 25

习题 26

第3章　离散时间信号与系统的频域分析 28

3.1　序列的傅里叶变换 28

3.1.1　序列傅里叶变换的定义 28

3.1.2　傅里叶变换的性质 29

3.2　序列的Z变换 33

3.2.1　Z变换的定义及收敛域 33

3.2.2　几种序列的Z变换及其收敛域 34

3.3　Z变换的基本性质和定理 37

3.3.1 线性 37

3.3.2　序列的移位 38

3.3.3　乘以指数序列（z域尺度变换） 38

3.3.4　序列的线性加权 38

3.3.5　序列的共轭序列 39

3.3.6　序列的反褶 39

3.3.7　初值定理 39

3.3.8　终值定理 39

3.3.10　复卷积定理 40

3.3.9　卷积定理 40

3.3.11 巴塞伐尔定理 41

3.4　逆Z变换 42

3.4.1　幂级数法（长除法） 42

3.4.2　部分分式法 43

3.4.3　留数法 45

3.5　单边Z变换 46

3.5.1　单边Z变换的定义 46

3.5.2　单边逆Z变换 47

3.5.3　用单边Z变换解线性差分方程 47

3.6.1　Z变换与序列傅里叶变换之间的关系 48

3.6　Z变换、傅里叶变换、拉普拉斯变换的关系 48

3.6.2　Z变换与拉普拉斯变换之间的关系 49

3.6.3　序列Z变换与模拟信号傅里叶变换之间的关系 51

3.7　系统函数与频率响应 51

3.7.1　系统函数 51

3.7.2　利用系统函数的极点分布确定系统因果性与稳定性 52

3.7.3　频率响应的几何确定法 52

3.7.4　最小相位系统及全通系统 54

习题 55

第4章 离散傅里叶变换（DFT） 58

4.1　傅里叶变换的几种可能形式 58

4.1.1　连续非周期时间信号的傅里叶变换 58

4.1.3　离散非周期时间信号的傅里叶变换 59

4.1.2　连续周期时间信号的傅里叶变换 59

4.1.4　离散周期信号的傅里叶变换 60

4.2　离散傅里叶级数（DFS） 60

4.2.1　离散傅里叶级数的导出 60

4.2.2　离散傅里叶级数的性质 62

4.3　离散傅里叶变换（DFT） 65

4.3.1 离散傅里叶变换（DFT）的导出 65

4.3.2　离散傅里叶变换的物理意义及隐含的周期性 66

4.4　离散傅里叶变换的基本性质 67

4.4.1 线生 67

4.4.2　复共轭序列DFT 68

4.4.3　列的圆周移位定理 68

4.4.5　DFT的对称性 69

4.4.4　延长序列的离散傅里叶变换 69

4.4.6　圆周卷积 71

4.4.7　巴塞伐尔（Parseval）定理 74

4.4.8　圆周相关定理 74

4.5　频率采样 76

习题 78

第5章　快速傅里叶变换（FFT） 80

5.1　直接计算DFT的问题及改进的基本途径 80

5.1.1　直接计算DFT的运算量 80

5.1.2　改进措施 80

5.2　按时间抽选的基-2FFT算法（DIT-FFT） 81

5.2.1　算法原理 81

5.2.2　DIT-FFT的运算量 85

5.2.3　DIT-FFT算法的特点 86

5.3　按频率抽选的基-2FFT算法（DIF-FFT） 88

5.3.1　算法原理 88

5.3.2　DIF-FFT的运算量 90

5.3.3　按频率抽选的FFT的特点 91

5.3.4　DIT-FFT和DIF-FFT的区别与联系 92

5.4　离散傅里叶逆变换的快速算法（IFFT） 92

5.5　N为复合数的FFT算法 93

5.5.1　整数的多基多进制表示 94

5.5.2　N为复合数的快速离散傅里叶变换 94

5.6.1　用一个N点FFT计算两个N点实数序列DFT 96

5.6　实数序列的FFT算法 96

5.6.2　用N点FFT计算一个2N点实数序列的DFT 97

5.7　快速傅里叶变换的编程思想及实现 97

5.7.1　FFT算法的编程思想 97

5.7.2　DIT-FFT实现的C语言代码 98

5.8　快速傅里叶变换的应用 99

5.8.1　快速卷积运算 100

5.8.2 DFT对连续时间信号进行谱分析 102

习题 105

第6章　数字滤波器的基本网络结构 107

6.1　数字滤波器结构的表示方法 107

6.2.1　直接Ⅰ型 109

6.2　无限长冲激响应（IIR）滤波器的基本网络结构 109

6.2.2　直接Ⅱ型 110

6.2.3　级联型…………………………………………………………………………………（110 ）6.2.4　并联型 111

6.2.5　转置定理 112

6.3　有限长冲激响应（FIR）滤波器的基本网络结构 113

6.3.1　直接型 113

6.3.2　级联型 113

6.3.3　快速卷积型 114

6.3.4　线性相位FIR滤波器的结构 114

6.3.5　频率采样型结构 116

6.4.1　全零点系统（FIR系统）的格型结构 119

6.4　数字滤波器的格型结构 119

6.4.2　全极点系统（IIR系统）的格型结构 121

习题 123

第7章　无限长冲激响应（IIR）滤波器的设计方法 125

7.1　一般数字滤波器的设计方法概述 125

7.1.1　数字滤波器的分类 125

7.1.2　数字滤波器的技术要求 126

7.1.3　数字滤波器的设计方法简介 127

7.2　模拟滤波器的设计方法简介 128

7.2.1 由幅度平方函数确定系统函数 128

7.2.2　巴特沃斯（Butterworth）滤波器 129

7.2.3　切比雪夫（Chebyshev）滤波器 131

7.3　用冲激响应不变法设计IIR数字低通滤波器 135

7.3.2　混叠失真 136

7.3.1　变换原理 136

7.3.3　模拟滤波器的数字化方法 137

7.3.4　优缺点 139

7.3.5　应用场合 140

7.4　用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器 140

7.4.1　变换原理 140

7.4.2　变换常数c的选择 141

7.4.3　逼近情况 142

7.4.4　优缺点 142

7.4.5　模拟滤波器的数字化 144

7.6　IIR数字滤波器设计举例 146

习题 153

8.1.1　线性相位条件 155

第8章　有限长冲激响应（FIR）滤波器的设计方法 155

8.1　线性相位FIR滤波器的特点 155

8.1.2　线性相位FIR滤波器的频率响应特点 157

8.1.3　幅度函数的特点 159

8.1.4　零点位置 163

8.2　用窗函数法设计FIR滤波器 164

8.2.1　设计原理 164

8.2.2　加窗处理产生的影响 166

8.2.3　各种窗函数 168

8.2.4　用窗函数法设计FIR滤波器的步骤 173

8.2.5　窗函数法计算中的主要问题 174

8.3.1　设计原理 175

8.3　用频率采样法设计FIR滤波器 175

8.3.2　用频率采样法设计线性相位滤波器的条件 176

8.3.3　逼近误差及其改进措施 177

8.4　IIR与FIR数字滤波器的比较 179

习题 180

第9章　数字信号处理的实现 182

9.1　数字信号处理中的有限字长效应 182

9.1.1　量化误差 182

9.1.2　量化误差的统计方法 183

9.1.3　乘积的舍入误差 184

9.2　数字信号处理的MATLAB实现 186

9.2.1　数字信号处理软件实现的原理 186

9.2.2　MATLAB工具箱介绍 187

9.2.3　基于MATLAB的数字信号处理举例 189

9.3　数字信号处理的硬件实现 191

9.3.1　TMS320C542系列的硬件结构 191

9.3.2　TMS320C54x系列的指令系统简介 192

9.3.3　CCS集成开发环境介绍 193

9.3.4　数字信号处理硬件实现的一个例子——FIR数字滤波器的实现 194

习题 195

附录A　MATLAB信号处理常用函数 196

附录B　TMS320C54x汇编语言指令集 198

附录C　汉英名词对照表 204

参考文献 209