編輯推薦

數字信號處理(Digital Signal Processing, DSP)已成為當前科學和工程領域熱門的技術之一，廣泛應用於通信、雷達、聲納、醫學成像和音視頻壓縮等許多領域，給人們的生産和生活帶來瞭許多革命性的變化和影響。

數字信號處理基礎知識已成為通信、電子信息、計算機科學等專業學生必須掌握的專業基礎知識和必修內容。

對於學習者來說，對很多信號處理概念缺乏清晰的物理模型，離現實的工程應用太遠。雖然掌握一定的信號處理理論，也對麵臨的現實問題有所瞭解，卻很難將理論應用於現實問題的解決中。

作者經過多年從事數字信號處理科研實踐和課堂教學改革的經驗，通過引入大量應用實例，通過理論與應用的交融，深入淺齣地介紹瞭數字信號處理的基礎知識、基本理論 ，將經典的信號處理理論寓於工程實踐，更有利於學生對概念的理解，同時培養瞭學生的應用能力。

同時，作者在書中引入瞭MATLAB軟件，增加瞭MATLAB的編程實例，將抽象的理論與可操作、可視化的實踐結閤，充分調動學生的學習積極性，強化工程應用能力。

內容簡介

　　根據本課程的教學理念和實際教學效果，在廣泛聽取教師和學生意見的前提下，《數字信號處理》全麵而又係統地介紹瞭數字信號處理的基本理論和基本方法，大量引入應用實例，將理論與應用相融閤，在講解理論知識的同時，增加瞭MATLAB的編程實例，結閤實驗，有利於加強學生對基本知識的理解，強化學生的工程應用能力，為培養創新型工程技術人纔打下堅實的基礎。《數字信號處理》在概述瞭數字信號、數字信號處理的基本知識以及結閤MATLAB的信號係統分析方法之後，詳細討論傅裏葉變換與分析，快速傅裏葉變換及其應用，數字濾波器的基本結構、基本理論以及設計方法，介紹瞭數字信號處理中的有限字長效應和DSP的硬件開發。
　　《數字信號處理》概念清楚、係統性強、特色鮮明，尤其是現代教學思想與工具的引入，使《數字信號處理》的使用範圍更寬。《數字信號處理》可作為高等院校通信、電子信息、自動控製、計算機科學等專業的教材，也可供從事數字信號處理工作的工程技術人員參考。

內頁插圖

目錄

緒論

第1章 離散時間信號和離散時間係統
1.1 引言
1.2 離散時間信號——序列
1.2.1 常用的典型序列
1.2.2 序列的運算
1.3 離散時間係統
1.3.1 綫性係統
1.3.2 時不變係統
1.3.3 綫性時不變係統輸入與輸齣之間的關係
1.3.4 係統的因果性和穩定性
1.4 常係數綫性差分方程
1.4.1 綫性常係數差分方程
1.4.2 綫性常係數差分方程的求解
1.5 模擬時間信號的抽樣
1.5.1 抽樣定理
1.5.2 抽樣信號的恢復
1.6 信號圖形、序列運算與頻譜以及采樣的MATLAB實現
習題

第2章 z變換與離散時間傅裏葉變換
2.1 引言
2.2 序列的z變換
2.2.1 z變換的定義及收斂域
2.2.2 序列特性對收斂域的影響
2.2.3 z反變換
2.2.4 z變換的基本性質和定理
2.3 序列的z變換與連續時間信號的Laplace變換、Fourier變換的關係
2.3.1 序列的z變換與理想抽樣信號的Laplace變換的關係
2.3.2 序列的z變換與連續時間信號的Fourier變換的關係
2.4 利用z變換解差分方程
2.5 序列的傅裏葉變換的定義及性質
2.5.1 序列的傅裏葉變換的定義
2.5.2 序列的傅裏葉變換的性質
2.6 利用z變換分析信號和係統的頻域特性
2.6.1 傳輸函數與係統函數
2.6.2 用係統函數的極點分布分析係統的因果性和穩定性
2.6.3 利用係統的極零點分布分析係統的頻率特性
2.7 z變換和z逆變換以及離散時間傅裏葉變換的MATLAB實現
習題

第3章 離散傅裏葉變換
3.1 引言
3.2 Fourier變換的幾種可能形式
3.3 周期序列的離散傅裏葉級數及傅裏葉變換錶達式
3.3.1 周期序列的離散傅裏葉級數
3.3.2 周期序列的傅裏葉變換錶達式
3.4 離散傅裏葉變換的定義
3.4.1 DFT的定義
3.4.2 DFT和z變換的關係
3.4.3 DFT的隱含周期性
3.5 離散傅裏葉變換的基本性質
3.5.1 綫性性質
3.5.2 循環移位性質
3.5.3 循環捲積定理
3.5.4 復共軛序列的DFT
3.5.5 DFT的共軛對稱性
3.6 頻率域采樣
3.7 DFT的應用舉例
3.7.1 用DFT對連續信號進行譜分析
3.7.2 用DFT對序列進行譜分析
3.7.3 用DFT進行譜分析的誤差問題
3.8 離散傅裏葉變換的MATLAB實現
習題

第4章 快速傅裏葉變換
4.1 引言
4.2 直接計算DFT的問題及改進的基本途徑
4.3 按時間抽選的基-2 FFT算法
4.3.1 算法原理
4.3.2 運算量比較
4.3.3 DIT-FFT算法的特點
4.4 按頻率抽選的基-2 FFT算法
4.5 離散傅裏葉反變換的快速算法
4.6 進一步減少運算量的措施
4.6.1 多類蝶形單元運算
4.6.2 鏇轉因子的形成
4.6.3 實序列的FFT算法
4.7 任意基的快速傅裏葉變換
4.8 基-4 FFT算法
4.9 分裂基FFT算法
4.9.1 分裂基FFT算法原理
4.9.2 分裂基FFT算法的運算量
4.9.3 分裂基FFT算法程序及說明
4.10 綫性調頻z變換算法
4.11 綫性捲積與綫性相關的FFT算法
4.11.1 綫性捲積的FFT算法
4.11.2 綫性相關的FFT算法
4.12 快速傅裏葉變換的MATLAB實現
習題

第5章 數字濾波器的基本結構
5.1 數字濾波器結構的錶示方法
5.2 無限長單位衝激響應濾波器的基本結構
5.2.1 直接Ⅰ型結構
5.2.2 直接Ⅱ型結構
5.2.3 級聯型結構
5.2.4 並聯型結構
5.3 有限長單位衝激響應濾波器的基本結構
5.3.1 直接型
5.3.2 級聯型
5.3.3 頻率采樣結構
5.3.4 綫性相位FIR數字濾波器的結構
5.4 數字濾波器結構的MATLAB實現
習題

第6章 數字濾波器的設計
6.1 數字濾波器的設計指標
6.1.1 因果數字濾波器的頻率響應
6.1.2 數字濾波器的設計指標
6.2 FIR濾波器的窗函數設計方法
6.2.1 衝激響應截斷法
6.2.2 窗函數設計法
6.2.3 Kaiser窗
6.3 設計FIR濾波器的頻率取樣方法
6.3.1 頻率取樣方法的基本原理
6.3.2 頻率取樣設計方法對過渡帶的優化
6.4 設計FIR濾波器的最小二乘法
6.5 最優等波紋綫性相位FIR濾波器的設計：Parks-McClellan算法
6.5.1 綫性相位FIR濾波器振幅響應的統一錶示
6.5.2 Minimax誤差準則
6.5.3 交替定理
6.5.4 Parks-McClellan算法
6.6 微分器和Hilbert變換器
6.6.1 微分器
6.6.2 希爾伯特變換器
6.7 窗函數法、頻率取樣法和最小二乘法的MATLAB實現
6.7.1 按照算法原理編寫m文件
6.7.2 Kaiser窗濾波器設計方法的MATLAB實現
6.7.3 設計綫性相位FIR濾波器的MATLAB函數
6.8 用MATLAB設計最優等波紋綫性相位FIR濾波器
6.9 IIR數字濾波器的一般設計方法
6.9.1 設計IIR數字濾波器的兩種方案
6.9.2 模擬低通濾波器的技術指標
6.9.3 平方幅度響應與傳輸函數的關係
6.10 常用的4種原型濾波器
6.10.1 Butterworth濾波器
6.10.2 ChebyshevⅠ型濾波器
6.10.3 ChebyshevⅡ型濾波器
6.10.4 橢圓濾波器
6.11 模擬濾波器到數字濾波器的映射
6.11.1 衝激響應不變法
6.11.2 雙綫性變換法
6.12 頻率變換
6.12.1 模擬頻率變換
6.12.2 數字頻率變換
6.13 設計IIR數字濾波器的MATLAB
6.13.1 一般步驟
6.13.2 用於設計IIR數字濾波器的主要MATLAB函數
6.14 MATLAB中的濾波器設計和分析工具
習題

第7章 數字信號處理中的有限字長效應
7.1 有限字長效應及量化誤差
7.1.1 有限字長效應
7.1.2 二進製數的量化誤差
7.1.3 A/D轉換器中的量化誤差
7.2 係數量化對數字濾波器的影響
7.2.1 係數量化對濾波器穩定性的影響
7.2.2 係數量化對二階子係統極點位置的影響
7.3 數字濾波器的運算量化效應
7.3.1 定點運算IIR和FIR數字濾波器誤差分析
7.3.2 浮點運算中的有限字長效應
7.4 FFT算法的有限字長效應
7.4.1 蝶形運算的統計模型
7.4.2 防止溢齣和FFT輸齣的信噪比
7.5 數字濾波器的有限字長效應的MATLAB實現
習題

第8章 數字信號處理的硬件開發
8.1 數字信號處理器概述
8.1.1 數字信號處理器的發展
8.1.2 DSP係統的典型結構
8.1.3 DSP芯片的特點
8.1.4 DSP芯片的選擇
8.1.5 DSP芯片的應用
8.2 TMS320係列器件的結構特點及簡介
8.2.1 結構特點
8.2.2 TMS320C2000係列簡介
8.2.3 TMS320C5000係列
8.2.4 TMS320C6000係列簡介
8.3 DSP係統的設計過程
8.4 DSP係統的開發工具
8.4.1 開發環境的構成
8.4.2 開發工具的組成
8.4.3 TI公司的開發工具
參考文獻

前言/序言

近年來，隨著信息技術的發展,數字信號處理理論與技術日益成熟，數字信號處理(Digital Signal Processing, DSP)已成為當前科學和工程領域最為熱門的技術之一，廣泛應用於通信、雷達、聲納、醫學成像和音視頻壓縮等許多領域，給人們的生産和生活帶來瞭許多革命性的變化和影響。數字信號處理基礎知識已成為通信、電子信息、計算機科學等專業學生必須掌握的專業基礎知識和必修內容。

本書集作者多年對課程建設的探索和教學改革的實踐經驗,深入淺齣地介紹瞭數字信號處理的基礎知識、基本理論以及應用實例，基本做到理論與應用的交融，將經典的信號處理理論寓於工程實踐，更有利於學生對概念的理解，同時培養瞭學生的應用能力。並在書中引入瞭MATLAB軟件，增加瞭MATLAB的編程實例，突齣瞭理論與實踐的結閤，著力培養學生解決實際問題的能力。

本書在第1~第7章中,將與本章相關的MATLAB知識及應用程序集中在最後一節進行介紹，這樣既可幫助讀者結閤實際應用，提高掌握MATLAB工具的興趣和積極性，又可使基本理論與MATLAB軟件部分相對獨立。

本書每章都精選瞭豐富的習題和大量的模擬實驗,可幫助學生理解、領會教學內容,增強分析問題和解決問題的能力。

本書概念清楚、係統性強、特色鮮明。尤其是現代教學思想與工具的引入,使本書的使用範圍更寬。本書可作為通信、電子信息、自動控製、計算機科學等專業的教材。具體實施可根據專業要求對內容進行取捨。本書也可作為相關專業的工程技術人員的參考書。

本書第1章以及第5、第6、第7、第8章主要由周先春編寫,第2、第3、第4章主要由石蘭芳編寫。此外曾彬、嵇亞婷、張政參與編寫瞭本書繪圖，孫文榮、柏鶴對全部MATLAB模擬仿真程序進行瞭驗證。汪美玲和王潔參與本書的編寫校對工作。南京信息工程大學科技處的行鴻彥教授於百忙中審閱瞭本書，並提齣瞭許多非常寶貴的意見。南京信息工程大學多年從事數字信號處理教學工作的裴曉芳副教授對初稿提齣瞭建設性的意見。在本書的編寫過程中，得到瞭南京信息工程大學教務處、電子與信息工程學院的大力支持，清華大學齣版社的編校人員對本書的齣版提齣很多寶貴建議。作者在此一並緻謝。

由於編者水平有限,書中不足與錯誤在所難免,懇請廣大讀者批評指正。

作者

2015年2月