目錄
第二版前言
第一版前言
第1章 緒論 1
1.1 數(shù)字信號處理的定義、特點和方法 1
1.1.1 數(shù)字信號定義 1
1.1.2 數(shù)字信號處理的特點 3
1.1.3 數(shù)字信號處理的方法 5
1.1.4 數(shù)字信號處理的應用 5
1.2 數(shù)學預備知識 6
1.2.1 傅里葉變換的幾種形式 6
1.2.2 常用的模擬信號 7
習題 11
第2章 離散時間信號與離散時間系統(tǒng) 13
2.1 取樣和內(nèi)插 13
2.1.1 取樣 13
2.1.2 內(nèi)插 16
2.2 離散時間信號 18
2.2.1 常用序列 18
2.2.2 序列的基本運算 20
2.3 時域離散系統(tǒng)的基本概念 24
2.4 離散系統(tǒng)的差分方程描述及信號流圖 28
2.4.1 離散系統(tǒng)的差分方程 28
2.4.2 信號流圖表示 30
2.5 離散時間信號的傅里葉變換 33
2.5.1 離散時間信號傅里葉變換的定義 33
2.5.2 離散信號傅里葉變換對的推導 34
2.5.3 離散時間信號傅里葉變換的性質(zhì) 35
2.5.4 線性非移變系統(tǒng)的頻率響應 37
2.6 Z變換的定義及收斂域 38
2.6.1 Z變換的定義 38
2.6.2 Z變換的收斂域 38
2.7 Z反變換 42
2.7.1 Z反變換的定義 42
2.7.2 Z反變換的求解 42
2.8 Z變換的性質(zhì) 48
2.9 一些常用的Z變換對 53
2.10 Z變換與拉普拉斯變換、傅里葉變換的關系 53
2.10.1 Z變換與拉普拉斯變換的關系 53
2.10.2 Z變換與傅里葉變換的關系 55
2.11 離散系統(tǒng)的頻域分析 56
2.11.1 傳輸函數(shù) 56
2.11.2 用單邊Z變換解線性差分方程 58
2.11.3 傳輸函數(shù)的零極點 59
2.11.4 線性非移變因果系統(tǒng)的穩(wěn)定性 61
2.11.5 信號流圖的轉(zhuǎn)置定理 63
2.12 本章涉及的Matlab函數(shù) 64
習題 71
第3章 離散傅里葉變換及其快速計算方法 75
3.1 問題的提出 75
3.2 DFS及其性質(zhì) 76
3.2.1 DFS的定義 76
3.2.2 DFS的性質(zhì) 78
3.3 DFT及其性質(zhì) 81
3.3.1 DFT的定義 81
3.3.2 DFT同Z變換和DTFT間的關系 83
3.3.3 DFT的性質(zhì) 87
3.3.4 DFT變換的應用 97
3.4 快速傅里葉變換 106
3.4.1 基2時域抽選算法 107
3.4.2 基2時域抽選算法的矩陣表示形式 112
3.4.3 基2頻域抽選算法 114
3.4.4 基4時域抽選算法 118
3.4.5 IDFT的快速計算方法 121
3.5 FFT的應用 123
3.5.1 線性卷積的快速計算 123
3.5.2 CZT及其快速計算 124
3.6 DFT相關變換 128
3.6.1 DCT及其同DFT的關系 129
3.6.2 DST及其同DFT的關系 133
3.6.3 小結(jié) 136
3.7 本章涉及的Matlab函數(shù) 136
習題 144
第4章 IIR數(shù)字濾波器設計和實現(xiàn) 148
4.1 概述 148
4.1.1 濾波器的分類 148
4.1.2 濾波器的性能指標 148
4.1.3 IIR數(shù)字濾波器的設計方法 150
4.1.4 模擬原型法設計流程 152
4.2 模擬濾波器設計 152
4.2.1 理想濾波器及其頻率響應 153
4.2.2 巴特沃思濾波器 156
4.2.3 切比雪夫濾波器 161
4.2.4 模擬濾波器的頻率變換 172
4.3 模擬濾波器的數(shù)字仿真 176
4.3.1 時域的數(shù)字仿真 176
4.3.2 頻域的數(shù)字仿真 177
4.4 沖激響應不變法 179
4.4.1 沖激響應不變法的設計方法 179
4.4.2 S平面和Z 平面的映射關系 182
4.5 雙線性變換法 183
4.5.1 雙線性變換關系的導出 183
4.5.2 S平面與Z 平面的映射關系 186
4.5.3 雙線性變換法中的頻率預畸變 187
4.6 高通、帶通和帶阻IIR數(shù)字濾波器的設計 189
4.6.1 數(shù)字濾波器的頻率變換 189
4.6.2 利用數(shù)字頻率變換的IIR設計 192
4.6.3 利用模擬頻率變換的IIR設計 196
4.7 IIR數(shù)字濾波器的計算機輔助設計 198
4.7.1 誤差判別準則 199
4.7.2 最優(yōu)化算法 201
4.8 IIR數(shù)字濾波器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu) 202
4.8.1 直接型 202
4.8.2 級聯(lián)型 205
4.8.3 并聯(lián)型 207
4.9 IIR數(shù)字濾波器的應用 209
4.9.1 聲音均衡 209
4.9.2 立體聲調(diào)頻廣播 215
4.9.3 雙音多頻撥號系統(tǒng) 218
4.9.4 時鐘提取 225
4.10 本章涉及的Matlab函數(shù) 228
4.10.1 模擬濾波器設計函數(shù) 228
4.10.2 IIR數(shù)字濾波器的設計函數(shù) 229
4.10.3 IIR數(shù)字濾波器實現(xiàn)結(jié)構(gòu)函數(shù) 232
習題 236
第5章 FIR數(shù)字濾波器設計和實現(xiàn) 238
5.1 相位失真 239
5.2 線性相位FIR數(shù)字濾波器的條件和特性 240
5.2.1 恒延時濾波器定義 240
5.2.2 恒相延時和恒群延時同時成立 240
5.2.3 恒群延時單獨成立 244
5.2.4 線性相位FIR濾波器的零點分布特性 248
5.3 窗函數(shù)法 249
5.3.1 設計思路 250
5.3.2 窗函數(shù)法性能分析 251
5.3.3 常用窗函數(shù) 255
5.3.4 窗函數(shù)法的具體實現(xiàn) 263
5.4 頻率取樣法 277
5.4.1 He對Hd的逼近 277
5.4.2 線性相位的約束條件 279
5.5 FIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設計 285
5.5.1 加權(quán)切比雪夫逼近 286
5.5.2 Remez交換算法 292
5.6 FIR數(shù)字濾波器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu) 294
5.6.1 直接型結(jié)構(gòu) 294
5.6.2 級聯(lián)型結(jié)構(gòu) 295
5.6.3 頻率取樣型結(jié)構(gòu) 296
5.6.4 格型結(jié)構(gòu) 300
5.6.5 線性相位FIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 304
5.7 本章涉及的Matlab函數(shù) 306
5.7.1 窗函數(shù)設計法 306
5.7.2 等波紋逼近法 313
5.7.3 濾波器網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 321
習題 323
第6章 數(shù)字信號處理中的有限字長效應 326
6.1 數(shù)的表示及其對量化的影響 326
6.1.1 二進制表示 326
6.1.2 定點表示 328
6.1.3 浮點表示 330
6.1.4 定點制數(shù)的量化 331
6.2 A/D變換的字長效應 334
6.2.1 量化誤差的統(tǒng)計分析 334
6.2.2 量化噪聲通過線性系統(tǒng) 335
6.3 系數(shù)量化誤差 337
6.3.1 系數(shù)量化對極點位置的影響 337
6.3.2 極點位置靈敏度 338
6.3.3 系數(shù)量化對FIR濾波器的影響 341
6.4 運算中的有限字長效應 342
6.4.1 乘積的舍入誤差 342
6.4.2 極限環(huán)振蕩 351
6.5 本章涉及的Matlab函數(shù) 354
習題 361
第7章 多抽樣率數(shù)字信號處理 364
7.1 概述 364
7.2 以整數(shù)因子D 抽取 364
7.3 以整數(shù)因子I內(nèi)插 371
7.4 以有理因子I/D 轉(zhuǎn)換抽樣頻率 373
7.5 多抽樣率系統(tǒng)的高效實現(xiàn) 376
7.5.1 網(wǎng)絡級聯(lián)的恒等變換 376
7.5.2 FIR濾波器的多相分解表示 377
7.5.3 多抽樣率系統(tǒng)的高效FIR多相實現(xiàn) 379
7.5.4 多抽樣率系統(tǒng)的高效FIR直接實現(xiàn) 383
7.6 數(shù)字濾波器組 385
7.6.1 濾波器組概述 385
7.6.2 均勻DFT濾波器組 387
7.7 多抽樣率數(shù)字信號處理的應用 389
7.7.1 語音信號子帶編碼 389
7.7.2 圖像信號子帶編碼 391
7.8 本章涉及的Matlab函數(shù) 392
習題 397
部分習題答案 401
參考文獻 409