绪论 1
第1章 离散时间信号与系统 7
1.1 离散时间信号 7
1.1.1 几种最常用的典型序列 8
1.1.2 离散周期序列 9
1.1.3 序列的运算 10
1.2 离散时间信号的傅里叶变换与z变换 12
1.2.1 离散时间信号的傅里叶变换 12
1.2.2 z变换 14
1.2.3 逆z变换 17
1.2.4 z变换的性质 18
1.2.5 z变换与DTFT的关系 19
1.2.6 Parseval定理 19
1.3 离散时间系统 20
1.3.1 线性系统（linear system） 21
1.3.2 时不变（time-invariant）系统 21
1.3.3 线性时不变（linear time-invariant， LTI）系统 22
1.3.4 稳定系统（stable system）和因果系统（causal system） 24
1.3.5 系统的差分方程描述 25
1.4 系统的频率响应及其系统函数 28
1.4.1 系统的频率响应 28
1.4.2 系统函数 28
1.4.3 系统函数与差分方程的关系 29
1.4.4 系统函数的零点与极点 29
1.4.5 FIR系统和 IIR系统 32
1.5 本章小结 33
习题 34
实验一 熟悉MATLAB环境 37
附录 MATLAB简介 39
第2章 信号的采样与重建 47
2.1 数字信号处理系统的模拟接口 47
2.2 模拟信号的采样与重建 49
2.3 采样与重建中的模拟低通滤波器指标特性 57
2.3.1 滤波器的幅频特性 57
2.3.2 抗混叠滤波器的指标特性 58
2.3.3 平滑滤波器的指标特性 59
2.4 连续时间带通信号的采样 60
2.5 离散时间信号的采样与插值 62
2.5.1 离散信号的采样——整数M倍抽取（decimation） 62
2.5.2 离散信号的插值——整数L倍内插（interpolation） 70
2.5.3 抽取与插值相结合——采样率按L／M改变 77
2.6 本章小结 78
习题 78
实验二 信号的采样与重建 81
第3章 离散傅里叶变换及其快速算法 83
3.1 离散傅里叶变换 83
3.1.1 离散傅里叶级数 83
3.1.2 离散傅里叶变换 88
3.2 利用DFT进行连续信号的频谱分析 101
3.2.1 连续非周期信号的频谱分析 101
3.2.2 连续周期信号的频谱分析 107
3.3 快速傅里叶变换 109
3.3.1 按时间抽取的FFT 110
3.3.2 按频率抽取的FFT 115
3.3.3 N为组合数的FFT和基四FFT 118
3.3.4 Chirp-z变换 123
3.4 关于FFT应用中的几个问题 127
3.4.1 用FFT计算IDFT 127
3.4.2 实数序列的FFT 128
3.4.3 线性卷积的FFT算法 129
3.4.4 用FFT计算相关函数 134
3.4.5 用FFT计算二维离散傅里叶变换 138
3.5 本章小结 139
习题 139
实验三 快速傅里叶变换及其应用 143
第4章 无限长单位脉冲响应（IIR）滤波器的设计方法 146
4.1 滤波器的基本原理 146
4.1.1 滤波器的分类 147
4.1.2 可实现滤波器的特性 148
4.2 模拟滤波器设计方法 149
4.2.1 巴特沃思（Butterworth）滤波器 150
4.2.2 切比雪夫（Chebyshev）滤波器 151
4.2.3 椭圆（elliptic）滤波器 153
4.2.4 模拟高通、带通及带阻滤波器的设计 155
4.2.5 用MATLAB设计模拟滤波器 157
4.3 根据模拟滤波器设计IIR滤波器 161
4.3.1 脉冲响应不变法 161
4.3.2 双线性变换法 165
4.3.3 用MATLAB设计IIR滤波器 167
4.4 从模拟滤波器低通原型到各种数字滤波器的频率变换 172
4.4.1 低通变换 172
4.4.2 高通变换 175
4.4.3 带通变换 177
4.4.4 带阻变换 180
4.5 从低通数字滤波器到各种数字滤波器的频率变换 181
4.5.1 数字低通-数字低通 182
4.5.2 数字低通-数字高通 183
4.5.3 数字低通-数字带通 184
4.5.4 数字低通-数字带阻 184
4.6 IIR数字滤波器的最优化设计方法 185
4.6.1 帕德（Pade）逼近法 185
4.6.2 普罗尼（Prony）算法 187
4.7 本章小结 189
习题 189
实验四 IIR数字滤波器的设计 191
第5章 有限长单位脉冲响应（FIR）滤波器的设计方法 194
5.1 线性相位FIR滤波器的特点 194
5.1.1 线性相位的条件 194
5.1.2 幅度特性 196
5.1.3 零点特性 201
5.2 窗口设计法 203
5.2.1 窗口函数对幅频特性的影响 203
5.2.2 几种常用的窗口函数 208
5.2.3 用MATLAB实现窗口设计法 216
5.3 频率采样设计法 219
5.4 FIR滤波器的最优化设计 226
5.4.1 非线性最优法 227
5.4.2 插值解法 229
5.4.3 雷米兹（Remez）交替算法 230
5.4.4 用MATLAB实现雷米兹交替算法 233
5.5 IIR与FIR数字滤波器的比较 236
5.6 本章小结 236
习题 237
实验五 FIR数字滤波器的设计 239
第6章 数字信号处理系统的实现 241
6.1 数字滤波器的结构 242
6.1.1 数字网络的信号流图 242
6.1.2 IIR滤波器的结构 244
6.1.3 FIR滤波器的结构 250
6.2 量化与量化误差 256
6.2.1 二进制数的表示 256
6.2.2 定点制的量化误差 257
6.2.3 A／D转换的量化效应 260
6.2.4 量化噪声通过线性系统 262
6.3 有限字长运算对数字信号处理系统的影响 264
6.3.1 IIR滤波器的有限字长效应 264
6.3.2 FIR滤波器的有限字长效应 268
6.3.3 FFT计算中的有限字长效应 270
6.4 极限环振荡 274
6.4.1 零输入极限环振荡 274
6.4.2 大信号极限环振荡 277
6.5 系数量化对数字滤波器的影响 280
6.5.1 极点位置灵敏度 280
6.5.2 利用MATLAB分析系数量化对数字滤波器性能的影响 283
6.6 实时数字信号处理系统的硬件实现 286
6.6.1 实时数字信号处理系统的相关知识 287
6.6.2 数字信号处理器DSP 289
6.6.3 现场可编程门阵列FPGA 298
6.7 本章小结 302
习题 302
第7章 多采样率信号处理 307
7.1 抽取滤波器与内插滤波器 307
7.1.1 抽取滤波器 307
7.1.2 内插滤波器 311
7.1.3 抽取滤波器的FIR结构 313
7.1.4 内插滤波器的FIR结构 314
7.2 过采样（oversampling）技术 315
7.2.1 过采样A／D转换器和D／A转换器 315
7.2.2 噪声整形技术 316
7.3 正交镜像滤波器组（quadrature mirror filter，QMF） 320
7.3.1 数字滤波器组的一般概念和定义 320
7.3.2 正交镜像滤波器组 321
7.3.3 QMF公共低通滤波器的FIR设计 323
7.4 树状结构滤波器组 326
7.4.1 倍频程分隔的分析滤波器组 326
7.4.2 倍频程分隔的综合滤波器组 327
7.5 离散小波（wavelet）变换 328
7.5.1 连续小波变换 329
7.5.2 多分辨率分析 329
7.5.3 二进小波 330
7.5.4 二进小波变换与滤波器组 331
7.6 本章小结 335
习题 335
部分习题答案 338
参考文献 347