數字信號處理

目錄

緒論1

0.1數字信號處理的理論1

0.2數字信號處理的實現2

0.3數字信號處理的應用3

0.4關於數字信號處理的學習4第1章離散時間信號6

1.1關於信號6

1.2典型連續時間信號11

1.3典型離散時間信號16

1.4離散時間信號的運算20

1.5信號的分類25

1.6噪聲28

1.7確定性信號的相關函數30

1.7.1相關函數的定義31

1.7.2相關函數的性質33

1.7.3相關函數的應用34

1.8信號的時域分析36

1.9信號的頻域分析38

1.10信號空間信號空間的基本概念43

1.11關於MATLAB46

1.12與本章內容有關的MATLAB文件48

小結54

習題與上機練習54第2章離散時間系統及Z變換60

2.1離散時間系統的基本概念60

2.2離散時間系統的輸入輸出關系66

2.3差分方程的時域求解71

2.4單位抽樣響應的時域求解79

2.5Z變換的定義80

2.6Z變換的收斂域收斂域83

2.7Z變換的性質88

2.8逆Z變換95

2.9離散時間系統的轉移函數99

2.10用Z變換求解差分方程100

2.11LSI系統的信號流圖與結構102

2.12與本章內容有關的MATLAB文件107

小結110

習題與上機練習110第3章離散時間信號的頻域分析115

3.1連續時間信號的傅里葉變換116

3.1.1連續周期信號的傅里葉級數116

3.1.2連續非周期信號的傅里葉變換117

3.1.3傅里葉級數和傅里葉變換的區別與聯系119

3.1.4關於傅里葉變換的進一步解釋122

3.2離散時間信號的傅里葉變換(DTFT)123

3.2.1DTFT的定義123

3.2.2DTFT的性質125

3.2.3關於DTFT存在的條件130

3.2.4一些典型信號的DTFT132

3.2.5信號截短對DTFT的影響134

3.3連續時間信號的抽樣138

3.3.1抽樣定理138

3.3.2信號的重建142

3.4離散時間周期信號的傅里葉級數143

3.5離散傅里葉變換(DFT)145

3.5.1DFT的定義145

3.5.2DFT導出的圖形解釋146

3.5.3DFT與DTFT及Z變換的關系148

3.5.4DFT的性質149

3.6用DFT計算線性捲積153

3.6.1用DFT計算線性捲積的方法和步驟153

3.6.2長序列捲積的計算155

3.7與DFT有關的幾個問題157

3.7.1頻率分辨率及DFT參數的選擇157

3.7.2補零問題160

3.7.3DFT對FT的近似162

3.8關於正弦信號抽樣的說明166

3.9二維傅里葉變換168

3.10希爾伯特變換175

3.10.1連續時間信號的希爾伯特變換175

3.10.2離散時間信號的希爾伯特變換177

3.10.3希爾伯特變換的性質178

3.11信號頻域分析應用舉例180

3.11.1“物理上存在的傅里葉變換器”——磁共振成像原理簡介180

3.11.2淺談傅里葉變換在光學領域的應用181

3.11.3數字助聽器中的移頻算法184

3.12與本章內容有關的MATLAB文件187

小結191

習題與上機練習191數字信號處理目 錄第4章離散時間系統的頻域分析197

4.1LSI系統的頻率響應197

4.2濾波的概念199

4.3LSI系統的極零分析極零分析200

4.4LSI系統的相頻響應209

4.5FIR系統的線性相位特性212

4.6具有線性相位特性的FIR系統的零點分佈215

4.7全通系統217

4.8最小相位系統220

4.9譜分解224

4.10FIR系統結構的進一步討論226

4.11LSI系統的Lattice結構Lattice結構228

4.12與本章內容有關的MATLAB文件235

小結240

習題與上機練習241第5章快速傅里葉變換245

5.1概述245

5.2時間抽取(DIT)基2 FFT算法247

5.2.1算法的推導247

5.2.2算法的討論249

5.3頻率抽取(DIF)基2 FFT算法252

5.4進一步減少運算量的措施254

5.4.1多類蝶形單元運算254

5.4.2W因子的生成255

5.4.3實輸入數據時的FFT算法256

5.5基4算法與分裂基算法256

5.5.1頻率抽取基4 FFT算法256

5.5.2分裂基算法257

5.6線性調頻Z變換（CZT）263

5.6.1CZT的定義263

5.6.2CZT的計算方法265

5.7Goertzel算法266

5.8與本章內容有關的MATLAB文件271

小結273

習題與上機練習274第6章無限沖激響應數字濾波器設計276

6.1濾波器的基本概念276

6.1.1濾波器的分類276

6.1.2濾波器的技術要求278

6.2模擬低通濾波器的設計280

6.2.1概述280

6.2.2巴特沃思模擬低通濾波器的設計281

6.2.3切比雪夫Ⅰ型模擬低通濾波器的設計284

6.3模擬高通、帶通及帶阻濾波器的設計289

6.3.1模擬高通濾波器的設計290

6.3.2模擬帶通濾波器的設計291

6.3.3模擬帶阻濾波器的設計293

6.4用沖激響應不變法設計IIR數字低通濾波器295

6.5用雙線性Z變換法設計IIR數字低通濾波器298

6.6數字高通、帶通及帶阻濾波器的設計302

6.7與本章內容有關的MATLAB文件306

小結310

習題與上機練習311第7章有限沖激響應數字濾波器設計313

7.1FIR數字濾波器設計的窗函數法313

7.2窗函數321

7.3FIR數字濾波器設計的切比雪夫逼近法325

7.3.1切比雪夫最佳一致逼近原理326

7.3.2利用切比雪夫逼近理論設計FIR數字濾波器326

7.3.3誤差函數E(ω)的極值特性330

7.3.4設計舉例333

7.4濾波器階次的估計337

7.5平均與平滑濾波器337

7.6梳狀濾波器339

7.7濾波器設計小結341

7.8與本章內容有關的MATLAB文件343

小結348

習題與上機練習348第8章信號處理中常用的正交變換352

8.1希爾伯特空間中的正交變換352

8.1.1信號的正交分解352

8.1.2正交變換的性質355

8.1.3正交變換的種類356

8.2KL變換357

8.3離散餘弦變換(DCT)與離散正弦變換(DST)360

8.3.1DCT的定義360

8.3.2DCT和KL變換的關系361

8.3.3DST簡介363

8.3.4DCT及DST定義的導出365

8.4DCT的快速算法367

8.5圖像壓縮簡介368

8.5.1圖像的基本概念369

8.5.2圖像壓縮的基本概念370

8.5.3圖像壓縮國際標準簡介376

8.6重疊正交變換378

8.7與本章內容有關的MATLAB文件381

小結383

習題與上機練習383第9章數字信號處理的硬件實現386

9.1DSP概述386

9.1.1DSP在結構上的主要特點387

9.1.2DSP的發展趨勢390

9.2評價DSP性能的幾個主要指標391

9.3TI DSP產品的路線圖392

9.3.1TI公司早期的DSP產品393

9.3.2TI DSP的主流產品393

9.3.3TI公司近十年的DSP產品396

9.4基於FPGA的數字信號處理系統397

小結400附錄本書所附資源401參考文獻402