第1章 离散时间信号与系统 1
1.1 信号和信号处理 1
1.1.1 信号的特征与分类 2
1.1.2 典型的信号处理运算 3
1.2 时域离散信号 7
1.2.1 时域离散信号的表示方法 7
1.2.2 典型的时域离散信号 9
1.2.3 周期序列 11
1.2.4 离散序列的时域运算 13
1.2.5 任意序列的单位脉冲序列表示 18
1.3 时域离散系统 19
1.3.1 线性时不变离散系统 19
1.3.2 线性时不变离散系统输出与输入的关系 22
1.3.3 系统的因果性和稳定性 25
1.4 常系数线性差分方程 29
1.4.1 N阶线性时不变系统的差分方程描述 29
1.4.2 线性常系数差分方程的递推解法 30
1.4.3 用MATLAB求解差分方程 31
1.5 模拟信号数字化处理方法 32
1.5.1 时域采样 33
1.5.2 采样在频域中的效应 33
1.5.3 模拟信号的恢复 37
小结 39
思考题 40
练习题 41
第2章 时域离散信号的频域分析 44
2.1 时域离散信号的傅里叶变换 44
2.1.1 时域离散信号傅里叶变换的定义 44
2.1.2 周期信号的离散傅里叶级数 46
2.1.3 周期信号的傅里叶变换表示 47
2.1.4 序列傅里叶变换的性质 50
2.1.5 时域离散信号傅里叶变换的对称性 52
2.2 时域离散信号的z变换 56
2.2.1 z变换的定义 56
2.2.2 z变换的收敛域 56
2.2.3 序列z变换与其傅里叶变换之间的关系 60
2.2.4 z逆变换 61
2.2.5 z变换的性质 66
2.3 时域离散系统的系统函数与系统频率特性 72
2.3.1 系统的传输函数与系统函数 72
2.3.2 利用系统函数分析系统的因果稳定性 73
2.3.3 用z变换计算系统的输出响应 76
2.3.4 用系统函数的零极点分布分析系统的频率特性 81
2.4 时域离散信号的z变换与拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系 85
小结 87
思考题 88
练习题 89
第3章 离散傅里叶变换 94
3.1 离散傅里叶变换的定义 94
3.1.1 离散傅里叶变换的定义 94
3.1.2 离散傅里叶变换与傅里叶变换、z变换、离散傅里叶级数的关系 95
3.2 离散傅里叶变换的性质 98
3.3 频率域采样 105
3.4 快速傅里叶变换 107
3.4.1 直接计算离散傅里叶变换的问题及改进的途径 107
3.4.2 按时间抽取基2-FFT算法 108
3.4.3 按频率抽取基2-FFT算法 115
3.4.4 离散傅里叶逆变换的快速计算方法 116
3.5 离散傅里叶变换的应用 116
3.5.1 用离散傅里叶变换计算线性卷积 117
3.5.2 用离散傅里叶变换对信号进行谱分析 119
小结 121
思考题 121
练习题 122
第4章 数字滤波器的算法结构 128
4.1 数字滤波器的基本概念 128
4.2 时域离散系统的实现 129
4.2.1 系统分类 129
4.2.2 系统结构的信号流图表示 130
4.3 IIR系统的基本结构 131
4.3.1 直接型 131
4.3.2 转置型 132
4.3.3 级联型 133
4.3.4 并联型 134
4.4 FIR系统的基本结构 135
4.4.1 直接型 135
4.4.2 级联型 136
4.4.3 线性相位型 137
4.4.4 频域采样型 137
4.4.5 快速卷积法 143
4.5 格形网络 144
4.5.1 全零点型 144
4.5.2 全极点型 146
4.5.3 零极点型 148
4.6 特殊滤波器 149
4.6.1 全通滤波器 149
4.6.2 数字谐振器 150
4.6.3 数字陷波器 152
4.6.4 最小相位滤波器 153
4.6.5 梳状滤波器 155
4.6.6 正弦波发生器 156
4.6.7 数字信号处理系统结构的计算复杂度 157
小结 157
思考题 157
练习题 158
第5章 IIR数字滤波器的设计 160
5.1 模拟滤波器设计 160
5.1.1 模拟滤波器的技术指标 160
5.1.2 巴特沃思低通滤波器设计 162
5.1.3 切比雪夫滤波器设计 169
5.1.4 椭圆滤波器设计 175
5.1.5 贝塞尔滤波器设计 178
5.1.6 常用模拟滤波器的比较 178
5.1.7 模拟滤波器的频率变换 179
5.2 IIR数字滤波器设计 185
5.2.1 脉冲响应不变法 186
5.2.2 双线性变换法 192
5.2.3 低通、高通、带通及带阻IIR数字滤波器的设计 199
5.2.4 IIR数字滤波器的频率变换 205
小结 208
思考题 208
练习题 209
第6章 FIR数字滤波器的设计 212
6.1 线性FIR数字滤波器的特点 212
6.1.1 FIR数字滤波器的线性相位条件 212
6.1.2 FIR数字滤波器的幅度特性 215
6.1.3 FIR数字滤波器的零点分布特点 218
6.2 窗函数法设计FIR数字滤波器 219
6.2.1 FIR数字滤波器窗函数设计方法 219
6.2.2 常用窗函数 223
6.2.3 用窗函数法设计FIR数字滤波器的MATLAB函数 228
6.3 频率采样法设计FIR数字滤波器 234
6.3.1 频率采样法设计FIR数字滤波器的基本原理 234
6.3.2 频率采样法设计线性相位滤波器的条件 235
6.3.3 逼近误差及其改进措施 236
6.4 等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器 241
6.4.1 等波纹最佳逼近的基本原理 242
6.4.2 remez和remezord函数及其应用 246
6.4.3 FIR数字微分器设计 247
6.4.4 FIR希尔伯特变换器设计 249
6.5 IIR数字滤波器和FIR数字滤波器的比较 250
小结 251
思考题 252
练习题 253
第7章 多采样率数字信号处理 257
7.1 多采样率数字信号处理的工程需求 257
7.2 按整数因子抽取 258
7.3 按整数因子内插 260
7.4 按有理数因子的采样率转换 262
7.5 多采样率转换滤波器的设计 263
7.5.1 直接型FIR滤波器的实现 263
7.5.2 多相滤波器的实现 266
7.5.3 采样率转换系统的多级实现 268
7.5.4 用MATLAB设计采样率转换滤波器 272
小结 273
思考题 273
练习题 274
第8章 数字信号处理的实现与应用举例 276
8.1 数字信号处理的软件实现 276
8.2 数字信号处理中的有限字长效应 278
8.2.1 数值表示法对量化的影响 279
8.2.2 滤波器系数量化误差 281
8.2.3 模／数转换器的量化误差 283
8.2.4 运算产生的误差 284
8.3 数字信号处理的实现与应用举例 286
8.3.1 在音频信号处理中的应用 286
8.3.2 在图像信号处理中的应用 296
小结 299
思考题 299
练习题 299
附录 MATLAB信号处理工具箱函数表 302
参考文献 307