本書系工業(yè)和信息化部十四五規(guī)劃教材，注重理論普適性與應(yīng)用特殊性相結(jié)合，過程推導(dǎo)與仿真驗證相結(jié)合，能力培養(yǎng)與價值塑造相結(jié)合。全書共8 章，主要分三個部分。部分為數(shù)字信號與系統(tǒng)的分析方法，內(nèi)容包括：離散時間信號與系統(tǒng)、離散時間信號與系統(tǒng)的頻域分析、離散傅里葉變換、快速傅里葉變換。第二部分為系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，內(nèi)容包括：濾波器的實現(xiàn)方法、IIR數(shù)字濾波器設(shè)計、FIR數(shù)字濾波器設(shè)計。第三部分為相關(guān)理論知識對應(yīng)的實驗內(nèi)容。編者在改版本書的過程中，特意對本書進行了信息化建設(shè)，尤為注重對知識點進行深入淺出的詮釋和喜聞樂見的立體化呈現(xiàn)。
本書可作為高等院校電子類、通信類、自動化類等相關(guān)專業(yè)的教材，也可用于碩士研究生相關(guān)課程的教學(xué)過程，還可作為廣大科技工作者的參考書。
1.清晰化搭建體系結(jié)構(gòu)
編者精心梳理了全書脈絡(luò)，并采用新形態(tài)合理重構(gòu)了全書內(nèi)容，補充了部分?jǐn)?shù)學(xué)推導(dǎo)，重新繪制了部分插圖，增加了各章內(nèi)容的思維導(dǎo)圖，充實了各章的小結(jié)，使得本書的知識體系結(jié)構(gòu)更加清晰、完善。
2.多元化呈現(xiàn)知識內(nèi)容
編者與時俱進地借助微課視頻增加了紙質(zhì)書的內(nèi)容呈現(xiàn)維度，擴大了其信息承載空間。讀者可以通過掃描微課視頻等方式獲取重難知識點對應(yīng)的Flash動畫講解視頻，這提高了本書內(nèi)容的形象化和易懂性；還可以通過通信特色案例及課程思政案例，提升自己對專業(yè)知識與應(yīng)用技巧的融通能力。
3.創(chuàng)新性融入特色案例
編者修訂、更新和改進了體現(xiàn)通信特色的案例，增加了以通信應(yīng)用為例的綜合性習(xí)題，有利于提高讀者綜合運用信號處理基礎(chǔ)理論知識，分析和解決特定工程領(lǐng)域中復(fù)雜工程問題的能力，進而實現(xiàn)經(jīng)典理論知識的活化。
4.立體化打造教輔資源
本書配套打造了豐富且優(yōu)質(zhì)的教輔資源，包括全書PPT、教案、教學(xué)大綱、實驗大綱、特色案例及源代碼、課后習(xí)題及答案、Flash動畫、拓展閱讀、電子附錄等。讀者可以通過人郵教育社區(qū)（www.ryjiaoyu.com）搜索本書并下載相關(guān)資源。需要說明的是，支持交互的Flash動畫文件亦可通過該社區(qū)進行下載。
盧光躍：
西安電子科技大學(xué)信號與信息處理專業(yè)博士，西安郵電大學(xué)教授、副校長；主持完成國家863、國家重大專項、國家自然科學(xué)青年基金、國家自然科學(xué)基金面上項目、陜西省自然科學(xué)基金、陜西省國際合作計劃等各類縱橫向項目20余項，在國內(nèi)外期刊和國內(nèi)外會議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇，合作出版教材3部，申請獲批國家發(fā)明專利4項；獲 陜西高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)獎一等獎一項、二等獎兩項、三等獎一項、中國電子學(xué)會電子信息科學(xué)技術(shù)獎三等獎一項、西安市科學(xué)技術(shù)獎二等獎、三等獎各一項，獲陜西省高等教育教學(xué)成果獎一等獎、二等獎。
【章名目錄】
第 1章 離散時間信號與系統(tǒng)
第 2章 離散時間信號和系統(tǒng)的頻域分析
第3章 離散傅里葉變換
第4章 快速傅里葉變換
第5章 濾波器的實現(xiàn)方法
第6章 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計
第7章 FIR 數(shù)字濾波器設(shè)計
第8章 數(shù)字信號處理實驗
【具體目錄】
第 1章 離散時間信號與系統(tǒng)
1. 1 離散時間信號 …………………………… 2
1. 1. 1 常用典型序列 ………………… 3
1. 1. 2 序列的運算 …………………… 6
1. 2 離散時間系統(tǒng) …………………………… 7
1. 2. 1 線性系統(tǒng) ……………………… 8
1. 2. 2 時不變系統(tǒng) …………………… 8
1. 2. 3 系統(tǒng)的因果性和穩(wěn)定性 ……… 9
1. 3 離散時間系統(tǒng)的描述 ………………… 10
1. 3. 1 用單位脈沖響應(yīng)與卷積表示線性時不變系統(tǒng) ……………… 10
1. 3. 2 用線性常系數(shù)差分方程表示 線性時不變系統(tǒng) ……………… 15
1. 3. 3 線性常系數(shù)差分方程的求解 … 15
1. 3. 4 線性卷積與相關(guān)函數(shù)之間的關(guān)系 …………………………… 18
1. 4 模擬信號的數(shù)字處理方法 …………… 18
1. 4. 1 采樣定理 ……………………… 19
1. 4. 2 時域采樣恢復(fù) ………………… 22
1. 5 本章小結(jié) ……………………………… 25
習(xí)題 1 ………………………………………… 25
第 2章 離散時間信號和系統(tǒng)的頻域分析
2. 1 序列的傅里葉分析 …………………… 29
2. 1. 1 序列傅里葉變換 ……………… 29
2. 1. 2 序列傅里葉變換的性質(zhì)與 定理 …………………………… 31
2. 1. 3 離散傅里葉級數(shù) ……………… 40
2. 1. 4 離散傅里葉級數(shù)的性質(zhì) ……… 41
2. 1. 5 周期序列的傅里葉變換 ……… 43
2. 1. 6 離散時間信號傅里葉變換與模擬信號傅里葉變換的關(guān)系 … 46
2. 2 序列的 Z 變換 ………………………… 49
2. 2. 1 定義 …………………………… 49
2. 2. 2 收斂域 ………………………… 49
2. 2. 3 逆變換 ………………………… 52
2. 2. 4 Z 變換與拉普拉斯變換、序列傅里葉變換的關(guān)系 ……… 58
2. 2. 5 Z 變換的性質(zhì)與定理 ………… 59
2. 2. 6 利用 Z 變換求解差分方程 …… 63
2. 3 系統(tǒng)的頻域分析 ……………………… 65
2. 3. 1 傳輸函數(shù)與系統(tǒng)函數(shù) ………… 65
2. 3. 2 用系統(tǒng)函數(shù)的極點分布分析系統(tǒng)的因果性與穩(wěn)定性 ……… 66
2. 3. 3 用系統(tǒng)函數(shù)的零、極點分布分析系統(tǒng)的頻率特性 ………… 67
2. 4 本章小結(jié) ……………………………… 72
習(xí)題 2 ………………………………………… 73
第3章 離散傅里葉變換
3. 1 周期序列的離散傅里葉級數(shù) ………… 77
3. 2 離散傅里葉變換的定義 ……………… 79
3. 2. 1 周期延拓與取主值運算 ……… 80
3. 2. 2 離散傅里葉變換定義 ………… 81
3. 2. 3 DFT 的矩陣表示 ……………… 84
3. 3 離散傅里葉變換的基本性質(zhì) ………… 86
3. 3. 1 線性性質(zhì) ……………………… 86
3. 3. 2 序列循環(huán)移位性質(zhì) …………… 86
3. 3. 3 循環(huán)卷積 ……………………… 90
3. 3. 4 頻域循環(huán)卷積定理 …………… 94
3. 3. 5 復(fù)共軛序列和翻轉(zhuǎn)序列的 DFT …………………………… 94
3. 3. 6 DFT 的共軛對稱性 …………… 95
3. 3. 7 帕斯瓦爾定理 ………………… 98
3. 3. 8 DFT 性質(zhì)小結(jié) ………………… 99
3. 4 DFT、ZT 及 DTFT 之間的關(guān)系 ……… 99
3. 4. 1 已知有限長度序列的 ZT、DTFT，確定其 DFT ………………… 100
3. 4. 2 已知有限長度序列的 DFT，確定其 ZT、DTFT …………… 102
3. 5 頻率采樣定理 ………………………… 103
3. 6 離散傅里葉變換在信號頻譜分析方面的應(yīng)用 ………………………………… 107
3. 6. 1 四種傅里葉分析方法小結(jié) … 107
3. 6. 2 利用 DFT 對非周期時間連續(xù)信號進行頻譜分析 ………… 109
3. 6. 3 用 DFT 對序列進行頻譜分析 ………………………… 115
3. 7 DFT在正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的應(yīng)用 … 116
3. 7. 1 OFDM 的基本原理…………… 118
3. 7. 2 循環(huán)卷積應(yīng)用克服 OFDM 符號之間的干擾 …………… 120
3. 7. 3 旋轉(zhuǎn)因子正交性頻率不同步對 OFDM 系統(tǒng)的影響 … 122
3. 7. 4 DFT 性質(zhì)的應(yīng)用OFDM 信號的峰均值比問題 ……… 122
3. 7. 5 奈奎斯特采樣定理的應(yīng)用 導(dǎo)頻插入間隔以及導(dǎo) 頻圖樣 ……………………… 124
3. 8 本章小結(jié) ……………………………… 126
習(xí)題 3 ……………………………………… 127
第4章 快速傅里葉變換
4. 1 DFT 運算量 …………………………… 133
4. 1. 1 直接計算 DFT 運算量的考慮 ………………………… 133
4. 1. 2 影響運算量的因素及解決方案 ……………………… 133
4. 2 基 2 按時間抽取的快速傅里葉變換 …………………………………… 134
4. 2. 1 基 2 DIT-FFT 的基本原理 … 135
4. 2. 2 DIT-FFT 的運算量、運算特點 ………………………… 139
4. 3 基 2 按頻率抽取的快速傅里葉變換 …………………………………… 141
4. 4 IDFT 的快速算法 …………………… 145
4. 4. 1 稍微變動 FFT 程序和參數(shù)的 IFFT 實現(xiàn)方法 ……………… 145
4. 4. 2 直接利用 FFT 的 IFFT 實現(xiàn)方法 ………………………… 146
4. 5 實序列的 FFT ………………………… 148
4. 6 快速傅里葉變換的應(yīng)用快速卷積 …………………………………… 149
4. 6. 1 快速卷積計算原理 ………… 149
4. 6. 2 塊卷積 ……………………… 154
4. 7 Chirp-Z 變換 ………………………… 157
4. 7. 1 CZT 的基本原理 …………… 158
4. 7. 2 CZT 的實現(xiàn)步驟 …………… 161
4. 7. 3 CZT 的優(yōu)點 ………………… 162
4. 8 雙音多頻信號的檢測 ………………… 163
4. 9 本章小結(jié) ……………………………… 167
習(xí)題 4 ……………………………………… 167
第5章 濾波器的實現(xiàn)方法
5. 1 數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)表示方法 ………… 171
5. 2 無限長單位脈沖響應(yīng)基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) …………………………………… 172
5. 2. 1 直接型 ……………………… 172
5. 2. 2 級聯(lián)型 ……………………… 175
5. 2. 3 并聯(lián)型 ……………………… 177
5. 3 有限長單位脈沖響應(yīng)基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) …………………………………… 180
5. 3. 1 直接型 ……………………… 181
5. 3. 2 級聯(lián)型 ……………………… 181
5. 3. 3 頻率采樣型 ………………… 182
5. 4 本章小結(jié) ……………………………… 188
習(xí)題 5 ……………………………………… 189
第6章 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計
6. 1 數(shù)字濾波器的基本概念 ……………… 193
6. 1. 1 數(shù)字濾波器的分類 ………… 193
6. 1. 2 數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo) …… 194
6. 1. 3 數(shù)字濾波器的設(shè)計方法 …… 195
6. 2 模擬濾波器的設(shè)計 …………………… 196
6. 2. 1 物理可實現(xiàn)系統(tǒng)的幅頻特性 ………………………… 197
6. 2. 2 模擬低通濾波器的設(shè)計指標(biāo)和逼近方法 …………… 198
6. 2. 3 巴特沃斯模擬低通濾波器 … 198
6. 2. 4 切比雪夫濾波器 …………… 205
6. 3 用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計 IIR 數(shù)字低通濾波器 …………………………… 213
6. 4 用雙線性變換法設(shè)計 IIR 數(shù)字低通濾波器 ……………………………… 224
6. 5 數(shù)字低通、高通、帶通、帶阻濾波器的設(shè)計 ………………………… 230
6. 6 IIR 數(shù)字濾波器的直接設(shè)計法 ……… 241
6. 6. 1 零極點累試法 ……………… 241
6. 6. 2 時域直接設(shè)計法 …………… 242
6. 6. 3 頻域直接設(shè)計法 …………… 243
6. 7 本章小結(jié) ……………………………… 247
習(xí)題 6 ……………………………………… 248
第7章 FIR 數(shù)字濾波器設(shè)計
7. 1 FIR 數(shù)字濾波器的特點 ……………… 252
7. 2 線性相位 FIR 數(shù)字濾波器 …………… 252
7. 2. 1 線性相位條件 ……………… 252
7. 2. 2 線性相位 FIR 數(shù)字濾波器幅度特性 …………………… 254
7. 2. 3 零點分布特點 ……………… 258
7. 2. 4 線性相位網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ………… 258
7. 3 利用窗函數(shù)設(shè)計FIR數(shù)字濾波器 …… 260
7. 3. 1 窗函數(shù)法 …………………… 260
7. 3. 2 常用窗函數(shù) ………………… 264
7. 3. 3 設(shè)計步驟 …………………… 268
7. 4 利用頻率采樣法設(shè)計 FIR 數(shù)字濾波器 …………………………………… 275
7. 4. 1 頻率采樣法 ………………… 275
7. 4. 2 頻域采樣法的線性相位條件 ………………………… 276
7. 4. 3 逼近誤差分析與改進措施 … 277
7. 5 IIR 和 FIR 數(shù)字濾波器的比較 ……… 282
7. 6 其他類型的數(shù)字濾波器設(shè)計 ………… 282
7. 6. 1 全通濾波器 ………………… 283
7. 6. 2 梳狀濾波器 ………………… 284
7. 6. 3 小相位系統(tǒng) ……………… 285
7. 7 本章小結(jié) ……………………………… 287
習(xí)題 7 ……………………………………… 288
第8章 數(shù)字信號處理實驗
8. 1 實驗一：信號的表示 ………………… 292
8. 1. 1 實驗?zāi)康?…………………… 292
8. 1. 2 實驗設(shè)備 …………………… 292
8. 1. 3 實驗內(nèi)容 …………………… 292
8. 1. 4 參考實例 …………………… 292
8. 1. 5 思考題及實驗報告 ………… 297
8. 2 實驗二：FFT 頻譜分析及應(yīng)用 ……… 297
8. 2. 1 實驗?zāi)康?…………………… 297
8. 2. 2 實驗設(shè)備 …………………… 297
8. 2. 3 實驗內(nèi)容 …………………… 297
8. 2. 4 參考實例 …………………… 298
8. 2. 5 思考題及實驗報告 ………… 301
8. 2 實驗三：信號的運算卷積 ……… 302
8. 3. 1 實驗?zāi)康?…………………… 302
8. 3. 2 實驗設(shè)備 …………………… 302
8. 3. 3 實驗內(nèi)容 …………………… 302
8. 3. 4 參考實例 …………………… 302
8. 3. 5 思考題及實驗報告 ………… 304
8. 4 實驗四：線性卷積的快速處理方法重疊相加法 ……………………… 304
8. 4. 1 實驗?zāi)康?…………………… 304
8. 4. 2 實驗設(shè)備 …………………… 305
8. 4. 3 實驗內(nèi)容 …………………… 305
8. 4. 4 參考實例 …………………… 305
8. 4. 5 思考題及實驗報告 ………… 306
8. 5 實驗五：線性卷積的快速處理方法重疊保留法 ……………………… 307
8. 5. 1 實驗?zāi)康?…………………… 307
8. 5. 2 實驗設(shè)備 …………………… 307
8. 5. 3 實驗內(nèi)容 …………………… 307
8. 5. 4 參考實例 …………………… 307
8. 5. 4 思考題及實驗報告 ………… 308
8. 6 實驗六：IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計 …… 308
8. 6. 1 實驗?zāi)康?…………………… 308
8. 6. 2 實驗設(shè)備 …………………… 308
8. 6. 3 實驗內(nèi)容 …………………… 309
8. 6. 4 參考實例 …………………… 309
8. 6. 5 思考題及實驗報告 ………… 317
8. 7 實驗七：FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計 …… 317
8. 7. 1 實驗?zāi)康?…………………… 317
8. 7. 2 實驗設(shè)備 …………………… 317
8. 7. 3 實驗內(nèi)容 …………………… 317
8. 7. 4 參考實例 …………………… 317
8. 7. 5 思考題及實驗報告 ………… 320
參考文獻 …………………………………… 322
書單推薦
