数字信号处理原理与实现PDF电子书下载

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

1.4数字信号处理的发展趋势 4

第2章 时域离散时间信号与系统 5

2.1连续时间信号的采样 5

2.1.1信号的采样 5

2.1.2采样定理 6

2.1.3信号的恢复 7

2.2离散时间信号序列 9

2.2.1序列及其表示 9

2.2.2常用的典型序列 9

2.2.3序列的运算 12

2.2.4用单位采样序列表示任意序列 17

2.3线性非移变系统 17

2.3.1线性系统 18

2.3.2非移变系统 18

2.3.3单位采样响应与卷积和 18

2.3.4线性非移变系统的性质 19

2.3.5稳定系统 20

2.3.6因果系统 20

2.4线性常系数差分方程 21

2.4.1线性常系数差分方程 21

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 22

2.5离散时间信号与系统时域分析综合举例及MATLAB实现 23

习题 29

第3章 离散时间信号与系统的频域分析 32

3.1序列的傅里叶变换 32

3.1.1序列的傅里叶变换的定义 32

3.1.2傅里叶变换的性质 33

3.2序列的Z变换 38

3.2.1 Z变换的定义及收敛域 39

3.2.2几种序列的Z变换及其收敛域 39

3.3 Z反变换 44

3.3.1留数法 44

3.3.2部分分式展开法 46

3.3.3幂级数法（长除法） 47

3.4 Z变换的基本性质和定理 48

3.4.1线性 48

3.4.2序列的移位 48

3.4.3乘以指数序列（Z域尺度变换） 48

3.4.4序列的线性加权 49

3.4.5序列的共轭序列 49

3.4.6序列的反褶 49

3.4.7初值定理 49

3.4.8终值定理 49

3.4.9卷积定理 50

3.4.10复卷积定理 51

3.4.11帕塞瓦尔定理 51

3.5 Z变换、傅里叶变换、拉普拉斯变换的关系 52

3.5.1 x（n）的Z变换与序列的傅里叶变换之间的关系 52

3.5.2 x（n）的Z变换与x a（t）的拉普拉斯变换之间的关系 53

3.5.3序列的Z变换与模拟信号的傅里叶变换之间的关系 54

3.6离散时间系统的系统函数与系统频率响应 55

3.6.1系统函数 55

3.6.2利用系统函数的极点分布确定系统的因果性与稳定性 55

3.6.3系统频率响应函数 56

3.6.4系统频率响应的几何确定法 57

3.6.5最小相位系统及全通系统 60

3.7离散时间信号与系统频域分析综合举例及MATLAB实现 60

习题 64

第4章 离散傅里叶变换 67

4.1傅里叶变换的几种形式 67

4.1.1连续非周期时间信号的傅里叶变换 67

4.1.2连续周期时间信号的傅里叶变换 68

4.1.3离散非周期时间信号的傅里叶变换 68

4.1.4离散周期信号的傅里叶变换 69

4.2离散傅里叶级数（DFS） 69

4.2.1离散傅里叶级数的导出 69

4.2.2离散傅里叶级数的性质 71

4.3离散傅里叶变换（DFT） 73

4.3.1离散傅里叶变换（DFT）的导出 73

4.3.2离散傅里叶变换的物理意义及隐含的周期性 75

4.4离散傅里叶变换的基本性质 76

4.4.1线性 77

4.4.2序列的圆周移位定理 77

4.4.3延长序列的离散傅里叶变换 78

4.4.4复共轭序列的DFT 78

4.4.5 DFT的对称性 78

4.4.6圆周卷积 81

4.4.7帕塞瓦尔定理 84

4.4.8圆周相关定理 84

4.5频率采样定理 86

4.6离散傅里叶变换综合举例与MATLAB实现 88

习题 91

第5章 快速傅里叶变换 93

5.1直接计算DFT的问题及改进的基本途径 93

5.1.1直接计算DFT的运算量 93

5.1.2改进措施 93

5.2按时间抽取的基2 FFT算法（DIT-FFT） 94

5.2.1算法原理 94

5.2.2 DIT-FFT的运算量 98

5.2.3 DIT-FFT算法的特点 99

5.3按频率抽取的基2 FFT算法（DIF-FFT） 101

5.3.1算法原理 101

5.3.2 DIF-FFT的运算量 103

5.3.3按频率抽取的FFT的特点 104

5.3.4 DIT-FFT与DIF-FFT的区别与联系 104

5.4离散傅里叶反变换的快速算法（IFFT） 105

5.5 N为复合数的FFT算法 106

5.5.1整数的多基多进制表示 106

5.5.2 N为复合数的快速离散傅里叶变换 107

5.6基4 FFT算法 108

5.6.1算法原理 108

5.6.2运算步骤和结构流图 110

5.6.3运算量 112

5.7分裂基FFT算法 112

5.7.1运算原理和结构流图 112

5.7.2运算量 114

5.8线性调频Z变换算法 115

5.8.1算法的基本原理 115

5.8.2线性调频Z变换的实现步骤 117

5.8.3运算量的估算 118

5.9实序列的FFT算法 119

5.9.1用N点FFT计算两个N点实序列的DFT 119

5.9.2用N点FFT计算一个2N点实序列的DFT 120

5.10快速傅里叶变换的编程思想及实现 120

5.10.1 FFT算法的编程思想 120

5.10.2 DIT- FFT实现的C语言代码 121

5.11快速傅里叶变换的应用 122

5.11.1快速卷积运算 122

5.11.2使用DFT对连续时间信号进行谱分析 126

5.12快速傅里叶变换综合举例与MATLAB实现 128

习题 135

第6章 数字滤波器的基本网络结构 137

6.1数字滤波器结构的表示方法 137

6.2无限长冲激响应滤波器的基本网络结构 138

6.2.1直接Ⅰ型 139

6.2.2直接Ⅱ型 139

6.2.3级联型 140

6.2.4并联型 141

6.2.5转置定理 142

6.3有限长冲激响应（FIR）滤波器的基本网络结构 143

6.3.1直接型 143

6.3.2级联型 143

6.3.3快速卷积型 144

6.3.4线性相位FIR滤波器的结构 144

6.3.5频率采样型结构 146

6.4数字滤波器的格型结构 149

6.4.1全零点系统（FIR系统）的格型结构 149

6.4.2全极点系统（IIR系统）的格型结构 151

6.4.3零-极点系统（IIR系统）的格型结构 153

6.5数字信号处理中的有限字长效应 155

6.5.1量化误差 155

6.5.2量化误差的统计方法 155

6.5.3乘积的舍入误差 157

6.6数字滤波器网络结构综合举例与MATLAB实现 159

习题 165

第7章 无限长冲激响应滤波器的设计方法 167

7.1一般数字滤波器的设计方法概述 167

7.1.1数字滤波器的分类 167

7.1.2数字滤波器的技术要求 168

7.1.3数字滤波器的设计方法概述 169

7.2模拟滤波器的设计方法简介 170

7.2.1由幅度平方函数确定系统函数 170

7.2.2巴特沃斯滤波器 171

7.2.3切比雪夫滤波器 173

7.3用冲激响应不变法设计IIR数字低通滤波器 178

7.3.1变换原理 178

7.3.2混叠失真 179

7.3.3模拟滤波器的数字化方法 180

7.3.4优缺点分析 181

7.4用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器 181

7.4.1变换原理 181

7.4.2变换常数的选择 182

7.4.3逼近情况分析 183

7.4.4优缺点分析 183

7.4.5滤波器的数字化方法 184

7.5 IIR数字滤波器的模拟频率变换设计方法 185

7.5.1模拟滤波器变换成数字带通滤波器 185

7.5.2模拟低通滤波器变换成数字带阻滤波器 188

7.5.3模拟低通滤波器变换成数字高通滤波器 190

7.6 IIR数字滤波器的数字频率变换设计方法 192

7.7 IIR数字滤波器设计综合举例与MATLAB实现 194

习题 199

第8章 有限长冲激响应滤波器的设计方法 202

8.1线性相位FIR滤波器的特点 202

8.1.1线性相位条件 202

8.1.2线性相位FIR滤波器的频率响应特点 204

8.1.3幅度函数的特点 206

8.1.4零点位置 209

8.2利用窗函数法设计FIR滤波器 210

8.2.1设计原理 210

8.2.2加窗处理产生的影响 212

8.2.3各种窗函数 214

8.2.4窗函数法的设计步骤 218

8.2.5窗函数法计算中的主要问题 219

8.3利用频率采样法设计FIR滤波器 220

8.3.1设计原理 220

8.3.2用频率采样法设计线性相位滤波器的条件 220

8.3.3逼近误差及其改进措施 221

8.4 IIR与FIR数字滤波器的比较 222

8.5 FIR数字滤波器设计综合举例与MATLAB实现 223

习题 232

第9章 多采样率数字信号处理 234

9.1信号的整数倍抽取 234

9.1.1信号整数倍抽取的时域描述 234

9.1.2信号整数倍抽取的频域解释 235

9.1.3抗混叠滤波器 236

9.2信号的整数倍插值 237

9.2.1信号整数倍内插的时域描述 237

9.2.2信号整数倍内插的频域解释 239

9.3按有理因子I/D的采样率转换 240

9.4采样频率转换滤波器的实现 241

9.4.1直接型FIR滤波器结构 241

9.4.2多相滤波器的FIR结构 244

9.4.3变换采样率的多级实现 245

9.5多采样率数字信号处理综合举例与MATLAB实现 247

习题 250

第10章 数字信号处理的工程应用 252

10.1设计巴特沃斯滤波器去除噪声对地震波的干扰 252

10.1.1 MATLAB的主要函数介绍 252

10.1.2地震波信号处理 253

10.1.3代码 254

10.2自适应滤波器用于信道均衡 256

10.2.1基本原理 256

10.2.2系统仿真 256

10.3数字变声器 259

10.3.1变声原理 259

10.3.2实现方法 259

10.4面向脑机接口的运动意图识别 263

10.4.1运动意图识别原理 263

10.4.2实现方法 264

10.5肌电控制人机交互的运动意图识别 267

10.5.1目的及原理 267

10.5.2实现方法 268

汉英名词对照表 272

参考文献 277