数字信号处理：理论与实践 2010年版

数字信号处理：理论与实践
出版时间：2010年版
内容简介
　　《数字信号处理：理论与实践》系统地阐述用数字方法处理信号的基本理论、基本算法和数字系统的设计方法。《数字信号处理：理论与实践》讲解力求深入浅出，使读者易于掌握要点。全书分12章，其中，第1，2，3，4，5，6，8，9八章涉及基本理论，是读者必须掌握的，其余四章属于更深入的内容，在学时不足情况下，可暂时不学。《数字信号处理：理论与实践》选用当今全球最优秀的科技开发软件MATLAB作为编程语言，大大地提高了课堂教学和学生课余上机自学的效率。《数字信号处理：理论与实践》配有一张光盘，光盘内有15个讲座，作为《数字信号处理：理论与实践》的补充。通过这些讲座，读者可以更好地领会书中的理论，可以快捷地熟悉MATLAB编程技术和MATLAB为本课程提供的非常有用的工具箱。光盘为读者上机学习准备了130个MATLAB程序，一个用VB 6.0编写的名为EasyDSP的课件，内有56个演示程序。此外还有少量用VC++6.0编写的程序。光盘另设“解说”专栏，对某些问题进行评说或解惑。《数字信号处理：理论与实践》可作为数字信号处理课程的教材，适用于大专院校通信工程、电子信息工程、自动控制工程等专业，对在信号处理各个领域工作的人员也有参考价值。
目录
第1章 走近DSP
1.1 历史回顾
1.2 信号及其分类
1.2.1 模拟信号和数字信号
1.2.2 能量信号和功率信号
1.2.3 确定性信号和随机信号
1.3 数字信号处理学科概貌
1.4 数字信号处理的优势
1.5 DSP系统及其实现
1.6 DSP的应用
1.7 DSP课程学习方法
1.8 MATLAB简介
第2章 离散时间信号与系统
2.1 时域离散信号——序列
2.1.1 定义
2.1.2 模拟信号与采样序列的关系
2.1.3 常用序列
2.1.4 序列的简单运算与变换
2.1.5 认识周期序列
2.2 用单位采样序列表示任意序列
2.3 线性时不变系统
2.3.1 系统的定义
2.3.2 线性移不变系统
2.3.3 单位冲激响应
2.4 卷积和
2.4.1 定义
2.4.2 卷积和的性质
2.4.3 卷积和的计算方法
2.5 因果稳定系统
2.5.1 稳定性
2.5.2 因果性
2.5.3 卷积运算与实时处理
2.6 线性常系数差分方程
2.6.1 LTI系统的数学模型
2.6.2 线性常系数差分方程的递推解法
2.6.3 应用例子
2.7 离散时间信号的相关性
2.7.1 互相关序列和自相关序列的定义与计算
2.7.2 互相关序列和自相关序列的性质
2.7.3 周期序列的相关性
2.7.4 应用举例
2.8 离散时间系统和信号的频域表示
2.8.1 正交变换
2.8.2 离散时间系统和信号的频域表示——DTFT和IDTFT
2.8.3 DTFT与FT的关系
2.8.4 计算FT和DTFT
2.8.5 关于DTFT存在的条件
2.8.6 系统无失真传输条件
2.8.7 时移性质
2.8.8 频移性质
2.8.9 时域卷积定理
2.8.10 频域卷积定理
2.9 离散时间傅里叶变换的一些对称性质
2.10 采样定理
2.10.1 概述
2.10.2 时域采样定理
2.10.3 抗混叠滤波器
2.10.4 对频谱混叠的进一步说明
2.11 信号重建
2.11.1 理想的信号重建器
2.11.2 实际的信号重建器
2.12 与本章有关的MATLAB函数
习题
第3章 变换域中的离散时间系统
3.1 z变换
3.1.1 z变换的定义
3.1.2 z变换与序列傅里叶变换的关系
3.1.3 z变换的收敛域
3.2 z反变换
3.2.1 留数法
3.2.2 长除法
3.2.3 部分分式法
3.3 z变换的性质
3.4 系统函数
3.4.1 系统函数的定义
3.4.2 因果稳定系统对系统函数的要求
3.4.3 系统函数与差分方程的关系
3.4.4 系统函数的负幂形式和正幂形式
3.4.5 频率响应的几何确定法
3.4.6 描述离散时间系统的方法
3.5 z变换和拉氏变换的关系
3.6 数字陷波器
3.7 数字谐振器
3.8 梳状滤波器
3.9 全通系统
3.10 最小相位系统
3.10.1 概述
3.10.2 非最小相位系统的组成
3.11 与本章有关的MATLAB函数
习题
第4章 数字滤波器的结构
4.1 概述
4.2 信号流图
4.2.1 信号流图的术语及简化规则
4.2.2 信号流图的转置
4.3 FIR系统的基本网络结构
4.3.1 直接型结构
4.3.2 级联型结构
4.3.3 频率采样结构
4.3.4 快速卷积结构
4.4 IIR系统的基本网络结构
4.4.1 直接形式
4.4.2 级联形式
4.4.3 并联形式
4.5 与本章有关的MATLAB函数
习题
第5章 离散傅里叶变换
5.1 引言
5.2 周期序列的表示——离散傅里叶级数
5.2.1 离散时间傅里叶级数变换
5.2.2 旋转因子及其性质
5.2.3 周期卷积
5.3 离散傅里叶变换
5.3.1 定义
5.3.2 时域与频域的关系
5.3.3 DFT和IDFT的矩阵表示
5.3.4 变换矩阵的滤波作用
5.3.5 几种变换的关系
5.3.6 对时域采样与频域采样的要求
5.4 DFT的性质
5.4.1 周期性
5.4.2 线性关系
5.4.3 序列的循环移位
5.4.4 序列翻转
5.4.5 DFT的对称性
5.4.6 循环卷积
5.4.7 循环相关
5.4.8 Parseval定理
5.5 通过循环卷积实现线性卷积
5.6 通过循环相关实现线性相关
5.7 基于DFT的频谱分析技术
5.7.1 概述
5.7.2 数据截取——加窗（windowing）
5.7.3 矩形窗函数的DTFT
5.7.4 加窗效应
5.7.5 非周期截取与频谱泄漏
5.7.6 栅栏效应
5.7.7 序列补零
5.7.8 采样频率的选择
5.8 总结——利用DFT对非周期连续时间信号傅里叶变换的逼近
5.9 Goertzel算法及其应用
5.9.1 Goertzel算法
5.9.2 双音多频（DTMF）信号
5.9.3 用Goertzel算法实现DTMF检测
5.10 与本章有关的MATLAB函数
习题
第6章 快速傅里叶变换
6.1 概述
6.2 基-2FFT的时分算法——第一种形式
6.2.1 算法推导
6.2.2 算法特点
6.3 基-2FFT的时分算法——第二种形式
6.4 基-2FFT的频分算法——第一种形式
6.5 基-2FFT的频分算法——第二种形式
6.6 IDFT的运算方法
6.7 FFT的软件实现
6.7.1 使用MATLAB提供的函数
6.7.2 用VC++6.0和VB6.0编写FFT程序
6.8 实序列的FFT高效算法
6.8.1 高效算法1——用N点复序列计算两个N点实序列的DFT
6.8.2 高效算法2——用N点复序列计算2N点实序列的DFT
6.9 快速卷积
6.10 快速相关
6.11 分段卷积
6.11.1 概述
6.11.2 重叠保留法
6.11.3 重叠相加法
6.12 Chirp-z变换
6.12.1 概述
6.12.2 算法原理
6.12.3 计算量
6.12.4 应用举例
6.13 与本章有关的MATLAB函数
习题
第7章 两种正交变换——沃尔什变换与离散余弦变换
7.1 沃尔什变换
7.1.1 概述
7.1.2 定义
7.1.3 完备的正交函数集
7.1.4 沃尔什级数
7.1.5 阿达马编号的沃尔什函数
7.1.6 阿达马编号的快速沃尔什-阿达马变换
7.1.7 沃尔什编号的快速沃尔什-阿达马变换及其在数据压缩中的应用
7.1.8 二维沃尔什变换及其在数据压缩中的应用
7.2 离散余弦变换
7.2.1 概述
7.2.2 一维离散余弦变换
7.2.3 二维离散余弦变换
7.2.4 离散余弦变换的快速算法
7.3 与本章有关的MATLAB函数
习题
第8章 无限长冲激响应（IIR）数字滤波器设计
8.1 概述
8.2 幅度平方函数
8.3 冲激响应不变变换法
8.4 双线性变换法
8.4.1 基本概念
8.4.2 变换原理
8.5 原型滤波器
8.5.1 映射关系
8.5.2 原型滤波器的频率指标
8.6 巴特沃思模拟滤波器
8.7 切比雪夫Ⅰ型模拟滤波器
8.8 切比雪夫Ⅱ型模拟滤波器
8.9 椭圆模拟滤波器
8.9.1 椭圆滤波器的幅度特性
8.9.2 归一化模拟椭圆低通滤波器的设计
8.9.3 去归一化
8.10 从模拟滤波器的转移函数直接导出数字滤波器的系统函数
8.11 z平面变换法——数字域的频率变换
8.12 s平面变换法——模拟域的频率变换
8.13 实现IIR数字滤波器的MATLAB函数
8.13.1 概述
8.13.2 模拟原型滤波器设计
8.13.3 离散化处理
8.13.4 数字域频带变换
8.13.5 数字滤波器频率特性显示
8.13.6 完全滤波器设计函数
习题
第9章 有限长冲激响应（FIR）数字滤波器设计
9.1 概述
9.2 线性相位条件
9.3 线性相位FIR数字滤波器的幅频特性
9.4 线性相位FIR数字滤波器的零点分布
9.5 用窗函数法设计FIR滤波器
9.5.1 Gibbs效应
9.5.2 原理
9.5.3 滤波器频率特性分析
9.5.4 常用窗函数
9.5.5 设计步骤
9.6 用频率采样法设计FIR滤波器
9.6.1 原理
9.6.2 例子
9.6.3 减小逼近误差的措施
9.6.4 频率采样点的设置
9.6.5 设计步骤
9.7 FIR数字滤波器的最优等波纹设计
9.7.1 数值逼近方法简介
9.7.2 等波纹逼近原理
9.7.3 Herrman-Schuessler算法
9.7.4 Parks-McClallan算法
9.7.5 Parks-McClallan算法应用实例
9.8 数字微分器
9.9 FIR滤波器和IIR滤波器的比较
9.10 与本章有关的MATLAB函数
习题
第10章 最小平方滤波
10.1 概述
10.2 最小平方误差准则
10.3 最佳系统方程
10.4 逆滤波
10.5 维纳滤波器
10.6 卡尔曼滤波器简介
10.7 非递归估计器
10.8 递归估计器
10.9 最优递归估计器——标量卡尔曼滤波器
10.9.1 系统模型
10.9.2 算法推导
10.10 向量卡尔曼滤波器
10.10.1 信号向量和数据向量
10.10.2 向量问题的表示
10.10.3 向量卡尔曼滤波器
第11章 有限字长效应
11.1 概述
11.2 定点数与浮点数的量化
11.2.1 定点制
11.2.2 浮点制
11.2.3 定点数的定标
11.2.4 尾数的表示方法
11.2.5 定点数的量化处理
11.2.6 浮点数的量化处理
11.3 A／D转换的量化效应
11.3.1 采样过程的非线性模型和统计模型
11.3.2 量化噪声的频谱
11.3.3 量化噪声的方差与A/D转换器字长的关系
11.4 量化噪声通过线性系统
11.5 滤波器系数量化效应
11.6 数字滤波器定点制运算中的有限字长效应
11.6.1 IIR滤波器中的极限环振荡
11.6.2 IIR滤波器有限字长效应的统计分析
11.6.3 IIR系统定点实现中的幅度加权
11.6.4 FIR滤波器的有限字长效应
11.7 离散时间系统的浮点实现
11.8 与本章有关的MATLAB函数
习题
第12章 采样率转换
12.1 概述
12.2 内插器的频谱与内插滤波器
12.3 内插滤波器实现方法之一——直接法
12.4 内插滤波器实现方法之二——多相分解法
12.4.1 从卷积算法导出多相分解法
12.4.2 多相分解滤波器演示
12.5 内插滤波器的结构
12.5.1 系统函数
12.5.2 结构
12.5.3 多相分解法的优点
12.6 抽取器的频谱与抽取滤波
12.6.1 抽取器的频谱与抽取滤波
12.6.2 结构
12.7 按有理数因子U/D的采样率转换
12.8 采样率转换系统的多级实现
12.8.1 多级增采样系统
12.8.2 多级减采样系统
12.9 过采样技术在A/D和D/A转换器中的应用
12.9.1 过采样技术在A/D转换系统中的应用
12.9.2 过采样技术在D/A转换系统中的应用
12.10 噪声整形技术
12.10.1 用直接量化的过采样A/D转换
12.10.2 噪声整形技术简介
12.10.3 增量调制器
12.10.4 Σ-Δ调制器的原理
12.10.5 Σ-Δ调制器的传输特性及量化信噪比
12.11 与本章有关的MATLAB函数
习题
附录 光盘主要内容
A.全书解说
B.讲座
C.MATLAB程序目录
D.VB6.0课件EasyDSP
E.C++程序
参考文献