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第1章 MATLAB基础知识 1

1.1 MATLAB概述 1

1.1.1 MATLAB的发展历程 1

1.1.2 MATLAB的组成与功能 2

1.2 MATLAB工作环境 2

1.2.1 命令行窗口 2

1.2.2 帮助系统窗口 5

1.2.3 图形窗口 6

1.2.4 M文件编辑窗口 8

1.2.5 当前文件夹 10

1.2.6 搜索路径 10

1.3 MATLAB程序控制结构 10

1.3.1 顺序结构 11

1.3.2 选择结构 12

1.3.3 循环结构 16

1.3.4 程序流程控制语句及其他常用命令 16

1.4 变量、数值与表达式 18

1.4.1 变量 18

1.4.2 数值 22

1.4.3 表达式 23

1.5 数组与矩阵 24

1.5.1 数组的创建与操作 24

1.5.2 常见的数组运算 28

1.5.3 矩阵的表示 31

1.5.4 矩阵的拼接 35

1.5.5 MATLAB矩阵寻访 37

1.5.6 MATLAB矩阵的运算 39

1.6 数据分析 42

1.6.1 平均值与中值 42

1.6.2 数据比较 42

1.6.3 期望 44

1.6.4 方差 45

1.6.5 协方差与相关系数 46

1.7 图形绘制 49

1.7.1 二维图形的绘制 49

1.7.2 图形绘制和编辑 54

1.7.3 三维图形的绘图 66

本章小结 74

第2章 信号与系统分析基础 75

2.1 离散时间信号 75

2.2 采样定理 76

2.3 离散时间序列 78

2.3.1 单位取样序列 78

2.3.2 单位阶跃序列 79

2.3.3 正弦序列 81

2.3.4 实指数序列 82

2.3.5 复指数序列 83

2.3.6 周期序列 84

2.4 信号的基本运算 85

2.4.1 序列相加与相乘 85

2.4.2 序列累加与序列值乘积 86

2.4.3 序列翻转与序列移位 87

2.4.4 常用连续时间信号的尺度变换 89

2.4.5 常用连续时间信号的奇偶分解 90

2.4.6 信号的微分和积分 92

2.4.7 卷积运算 93

2.5 信号波形的产生 94

2.5.1 线性调频函数与方波函数 94

2.5.2 随机函数与三角波函数 97

2.5.3 函数rectpuls与函数diric 98

2.5.4 函数sinc与函数tripuls 100

2.5.5 函数gauspuls与函数pulstran 102

2.6 连续时间系统的时域分析 103

2.6.1 连续时间系统的零状态与零输入响应的求解分析 103

2.6.2 连续时间系统数值求解 104

2.6.3 连续时间系统冲激响应和阶跃响应分析 105

2.6.4 连续时间系统卷积求解 107

2.7 离散时间信号在MATLAB中的运算 109

2.7.1 离散时间系统 109

2.7.2 离散时间系统的响应 109

2.7.3 离散时间系统的冲激响应和阶跃响应 111

2.7.4 离散时间信号的卷积和运算 111

本章小结 113

第3章 信号变换 114

3.1 Z变换概述 114

3.1.1 Z变换的定义 114

3.1.2 Z变换的收敛域 115

3.2 Z变换的性质 116

3.2.1 线性性质 116

3.2.2 时域移位 117

3.2.3 时域扩展性 117

3.2.4 时域卷积性质 117

3.2.5 微分性 118

3.2.6 积分性 118

3.2.7 时域求和 118

3.2.8 初值定理 118

3.2.9 终值定理 118

3.3 Z反变换 118

3.4 离散系统中的Z域描述 120

3.4.1 离散系统函数频域分析 121

3.4.2 离散系统函数零点分析 123

3.4.3 离散系统差分函数求解 127

3.5 傅里叶级数和傅里叶变换 129

3.6 周期序列的离散傅里叶级数 130

3.7 离散傅里叶变换 131

3.8 离散傅里叶变换的性质 133

3.8.1 线性 133

3.8.2 循环移位 133

3.8.3 循环卷积定理 134

3.8.4 共轭对称性 134

3.9 频率域采样 135

3.9.1 频率响应的混叠失真 135

3.9.2 频谱泄漏 135

3.9.3 栅栏效应 135

3.9.4 频率分辨率 136

3.10 快速傅里叶变换 138

3.10.1 直接计算DFT的问题及改进途径 138

3.10.2 基2时分的FFT算法 139

3.10.3 基2频分的FFT算法 140

3.10.4 快速傅里叶变换的MATLAB实现 141

3.11 离散余弦变换 146

3.11.1 一维离散余弦变换 146

3.11.2 二维离散余弦变换 146

3.11.3 维离散余弦函数 146

3.12 Chirp-Z变换 148

3.13 函数Gabor 150

3.13.1 函数Gabor定义 150

3.13.2 函数Gabor的一般求法与解析理论 151

3.13.3 Gabor展开 153

本章小结 156

第4章 IIR滤波器设计 157

4.1 IIR滤波器结构 157

4.1.1 直接型 158

4.1.2 级联型 160

4.1.3 并联型 165

4.2 模拟滤波器的基础知识与原型设计 170

4.2.1 巴特沃思滤波器设计 171

4.2.2 切比雪夫Ⅰ型滤波器设计 177

4.2.3 切比雪夫Ⅱ型滤波器设计 179

4.2.4 椭圆滤波器设计 182

4.3 频带变换 184

4.3.1 低通到低通的频带变换 184

4.3.2 低通到高通的频带变换 186

4.3.3 低通到带通的频带变换 187

4.3.4 低通到带阻的频带变换 189

4.4 冲击响应不变法与双线性变换法 191

4.5 滤波器最小阶数选择 196

4.6 滤波器设计 198

4.6.1 滤波器设计步骤 201

4.6.2 经典滤波器设计 202

本章小结 208

第5章 FIR滤波器设计 209

5.1 FIR滤波器结构 209

5.1.1 直接型 210

5.1.2 级联型 210

5.1.3 频率抽样型 211

5.1.4 快速卷积型 215

5.2 线性相位FIR滤波器的特性 216

5.2.1 相位条件 216

5.2.2 线性相位FIR滤波器频率响应的特点 216

5.2.3 线性相位FIR滤波器的零点特性 227

5.3 常用窗函数法FIR滤波器设计 229

5.3.1 窗函数的基本原理 229

5.3.2 矩形窗 230

5.3.3 汉宁窗 233

5.3.4 海明窗 234

5.3.5 布莱克曼窗 237

5.3.6 巴特窗 239

5.3.7 凯塞窗 241

5.3.8 窗函数设计法 242

5.4 频率取样FIR滤波器的设计 244

5.4.1 设计的思路与约束条件 244

5.4.2 误差设计 245

5.5 FIR数字滤波器的最优设计 248

5.5.1 均方误差最小化准则 248

5.5.2 最大误差最小化准则 248

5.5.3 切比雪夫最佳一致逼近 248

本章小结 252

第6章 其他滤波器 253

6.1 维纳滤波器 253

6.2 卡尔曼滤波器 256

6.3 自适应波器 258

6.3.1 自适应滤波器介绍 258

6.3.2 自适应滤波器在MATLAB中的应用 259

6.4 Lattice滤波器 261

6.4.1 全零点Lattice滤波器 261

6.4.2 全极点Lattice滤波器 263

6.4.3 零极点的Lattice结构 264

6.5 线性预测滤波器 266

6.5.1 AR模型 266

6.5.2 MA模型 271

6.5.3 ARMA模型 273

本章小结 277

第7章 随机信号处理 278

7.1 随机信号处理基础 278

7.1 1 随机信号介绍与时域统计描述 278

7.1.2 平稳随机序列及其数字特征 280

7.1.3 平稳随机序列的功率谱 281

7.1.4 基于随机信号处理的MATLAB函数 282

7.2 随机信号的功率谱分析 287

7.2.1 非参量类方法 288

7.2.2 参数法 297

7.2.3 子空间法 302

本章小结 303

第8章 小波在信号处理中的应用 304

8.1 小波分析概述 304

8.1.1 傅里叶变换与小波变换的比较 304

8.1.2 多辨分析 306

8.2 小波变换 308

8.2.1 一维连续小波变换 308

8.2.2 高维连续小波变换 309

8.2.3 离散小波变换 310

8.3 小波包分析 311

8.3.1 小波包的定义 311

8.3.2 小波包的性质 312

8.3.3 几种常用的小波 312

8.4 小波工具箱介绍 314

8.4.1 启动小波工具箱 314

8.4.2 一维连续小波分析工具 315

8.5 信号的重构 319

8.5.1 函数idwt 320

8.5.2 函数wavedec 321

8.5.3 函数upcoef 321

8.5.4 函数upwlev 324

8.5.5 函数wrcoef 325

8.5.6 函数wprec 325

8.5.7 函数wprcoef 326

8.6 提升小波变换用于信号处理 327

8.7 信号去噪 335

8.7.1 信号阈值去噪 335

8.7.2 常用的去噪函数 335

8.8 小波变换在信号处理中的应用 341

8.8.1 分离信号的不同成分 341

8.8.2 识别信号的频率区间与发展趋势 344

8.8.3 基于小波变换的图像信号的局部压缩 346

8.8.4 小波在数字图像信号水印压缩方面的应用 348

本章小结 350

第9章 图像信号处理 351

9.1 MATLAB图像信号处理基础 351

9.2 图像的代数运算 354

9.2.1 图像的加法运算 356

9.2.2 图像的减法运算 357

9.2.3 图像的乘法运算 358

9.2.4 图像的除法运算 359

9.3 图像的几何变换 360

9.3.1 旋转与平移变换 360

9.3.2 缩放与裁剪变换 362

9.3.3 镜像变换 365

9.4 图像的变换 366

9.4.1 傅里叶变换 366

9.4.2 沃尔什及哈达玛变换 369

9.5 图像的压缩编码 373

9.5.1 图像压缩编码技术概述 373

9.5.2 预测编码 373

9.5.3 变换编码 382

9.6 图像的增强 386

9.6.1 图像的空域滤波增强 386

9.6.2 图像的频域滤波增强 393

9.7 图像的复原 406

9.7.1 MATLAB提供的图像退化函数 406

9.7.2 图像恢复的方法 408

本章小结 417

第10章 语音信号处理 418

10.1 语音产生的过程 418

10.2 语音信号产生的数学模型 419

10.2.1 激励模型 419

10.2.2 声道模型 420

10.2.3 辐射模型 421

10.2.4 语音信号的数字化和预处理 421

10.3 语音信号分析和滤波处理 425

10.3.1 语音信号的采集 425

10.3.2 语音信号的读入与打开 425

10 3.3 语音信号的分析 426

10.3.4 含噪语音信号的合成 428

10.3.5 滤波器的设计 429

10.4 小波变换在语音信号处理中的应用 438

10.4.1 小波在语音信号增强中的应用 438

10 4.2 小波变换在语音信号压缩上的应用 440

本章小结 442

第11章 通信信号处理 443

11.1 幅度调制 443

11.1.1 DSB-AM调制 443

11.1.2 普通AM调制 444

11.1.3 SSB-AM调制 446

11.1.4 残留边带幅度调制 447

11.2 角度调制 448

11.3 数字调制 449

11 3.1 FSK调制 450

11.3.2 PSK调制 451

11.3.3 QAM调制 452

11.4 自适应均衡 454

11.4.1 递归最小二乘算法（RLS） 454

11.4.2 盲均衡算法 456

本章小结 459

第12章 雷达信号处理 460

12.1 雷达的基本原理 460

12.2 雷达的用途 461

12.2.1 双／多基地雷达 461

12.2.2 相控阵雷达 461

12.2.3 宽带／超宽带雷达 461

12.2.4 合成孔径雷达 462

12.2.5 毫米波雷达 462

12.2.6 激光雷达 462

12.3 线性调频脉冲压缩雷达仿真 462

12.3.1 匹配滤波器 462

12.3.2 线性调频信号（LFM） 464

12.3.3 相位编码信号 466

12.3.4 噪声和杂波的产生 467

12.3.5 杂波建模与MATLAB实现 469

12.4 动目标的显示与检测 473

本章小结 477

参考文献 478