第1章 數字信號處理概述1
1.1數字信號處理是什么1
1.1.1數字信號處理的興起1
1.1.2主要研究內容3
1.1.3常用術語3
1.2為什么是數字信號處理4
1.2.1數字信號處理的優點4
1.2.2數字信號處理的缺點6
1.3生活中的數字信號處理6
1.3.1移動通信7
1.3.2音樂休閑8
1.3.3健康檢查9
1.4觸摸數字信號處理大廈的基石10
1.4.1數字信號處理大廈的入口10
1.4.2理解數字信號處理的三把鑰匙11
1.5信號處理雜談:數字信號處理與數字信號處理器13
第2章 離散時間信號15
2.1信號的基本概念15
2.1.1什么是信號15
2.1.2信號的分類16
2.2信號的時域描述18
2.2.1信號的時域表示18
2.2.2典型信號19
2.2.3信號的基本運算22
2.2.4一種特殊的信號24
2.3信號的頻域描述25
2.3.1離散時間傅里葉變換25
2.3.2典型信號的DTFT26
2.4從模擬信號到數字信號28
2.4.1采樣29
2.4.2量化33
2.4.3編碼34
2.5信號數字化過程中的參數選擇38
2.5.1抗混疊濾波器38
2.5.2采樣頻率41
2.5.3量化位數42
2.6從數字信號到模擬信號44
2.7信號處理雜談:香農與奈奎斯特45
2.8本章小結46
第3章 線性時不變系統48
3.1系統的基本概念48
3.1.1系統的定義48
3.1.2系統的分類49
3.1.3系統的互聯52
3.2 LTI系統的時域描述53
3.2.1差分方程53
3.2.2單位沖激響應54
3.2.3兩類最常用的LTI系統57
3.3 LTI系統的特征信號58
3.3.1復正弦信號58
3.3.2對單位沖激響應的再理解61
3.4 LTI系統的分析62
3.4.1 Z變換的定義63
3.4.2系統傳遞函數65
3.4.3零極圖67
3.4.4系統頻率響應72
3.4.5 LTI系統的向量理解77
3.4.6兩種特殊LTI系統的分析81
3.5應用實例及其MATLAB實現86
3.6信號與系統的同一性88
3.7信號處理雜談:人體與線性系統89
3.8本章小結90
第4章 信號與系統的相互作用92
4.1卷積的描述92
4.1.1卷積的定義92
4.1.2卷積的深入理解95
4.1.3卷積的邊界效應98
4.1.4從卷積的性質看系統互聯99
4.1.5卷積的頻域描述101
4.2卷積的應用實例及其MATLAB實現102
4.3相關的描述106
4.3.1相關的定義107
4.3.2相關的深入理解108
4.3.3相關的頻域描述111
4.3.4從相關的角度看噪聲111
4.3.5從相關的角度看最佳接收系統116
4.4相關的應用實例及其MATLAB實現119
4.5卷積與相關的比較 123
4.6信號處理雜談:牛頓與譜123
4.7本章小結125
第5章 離散傅里葉變換127
5.1 DFT的定義127
5.2 DFT的深入理解131
5.2.1 DFT結果頻率的理解131
5.2.2 DFT結果幅度和相位的理解132
5.3 DFT的特性134
5.3.1周期性134
5.3.2循環卷積特性137
5.4常用信號的DFT139
5.4.1單位沖激信號139
5.4.2復正弦信號140
5.4.3脈沖信號141
5.5 DFT的卷積理解145
5.6 DFT與其他常用變換之間的關系147
5.6.1各種傅里葉分析之間的簡要關系147
5.6.2 DFT與DTFT149
5.7現實應用中應考慮的問題151
5.7.1泄漏151
5.7.2加窗156
5.7.3分辨率158
5.7.4補零161
5.7.5增益161
5.8應用實例及其MATLAB實現164
5.8.1雷達回波的頻譜分析164
5.8.2用DFT計算卷積169
5.9信號處理雜談:傅里葉的貢獻174
5.10本章小結175
第6章 快速傅里葉變換177
6.1 DFT的困境與機遇177
6.1.1 DFT面臨的主要問題177
6.1.2 DFT高效運算的可能性178
6.2基2 DIT FFT算法179
6.2.1算法原理179
6.2.2算法特點183
6.2.3運算量分析186
6.3其他常用的FFT算法187
6.3.1基2 DIF FFT187
6.3.2基4 FFT189
6.3.3分裂基FFT191
6.3.4算法比較194
6.4現實應用中的考慮198
6.4.1旋轉因子的生成198
6.4.2IDFT的快速計算198
6.4.3實信號的FFT199
6.5應用實例及其MATLAB實現202
6.6兩類特殊的頻率分析算法206
6.6.1 Goertzel算法206
6.6.2 ChirpZ算法209
6.7信號處理雜談:高斯的遺憾215
6.8本章小結216
第7章 數字濾波器概述218
7.1數字濾波器的基本概念218
7.1.1數字濾波器與信號處理過程219
7.1.2數字濾波器的描述219
7.1.3數字濾波器的分類220
7.2實際數字濾波器的性能參數222
7.2.1頻域性能參數222
7.2.2時域性能參數223
7.3數字濾波問題的一般解決方案225
7.3.1濾波器性能參數的確定225
7.3.2濾波器類型的選擇226
7.3.3濾波器系數的計算227
7.3.4濾波器的實現結構228
7.3.5有限字長對濾波器的影響230
7.3.6濾波器的軟硬件實現230
7.4數字濾波器的評估231
7.5從低通濾波器出發232
7.6信號處理雜談:數字濾波器的通俗化解釋235
7.7本章小結236
第8章 有限沖激響應濾波器237
8.1 FIR濾波器的主要特征237
8.1.1基本特征237
8.1.2線性相位特性238
8.2 FIR濾波器系數的計算方法242
8.2.1窗函數法243
8.2.2頻率采樣法248
8.2.3最優化方法252
8.3 FIR濾波器的實現結構257
8.3.1橫向結構257
8.3.2線性相位結構257
8.3.3頻率采樣結構258
8.3.4快速卷積結構259
8.3.5實現結構的選擇260
8.4有限字長的影響260
8.4.1系數的量化誤差260
8.4.2運算的舍入誤差261
8.5兩類特殊的FIR濾波器262
8.5.1滑動平均濾波器262
8.5.2半帶濾波器264
8.6應用實例及其MATLAB實現266
8.7信號處理雜談:最優化方法的發展270
8.8本章小結271
第9章 無限沖激響應濾波器273
9.1 IIR濾波器的主要特征273
9.2 IIR濾波器系數計算方法274
9.2.1基礎知識275
9.2.2沖激不變法279
9.2.3雙線性變換法286
9.2.4零極點放置法292
9.2.5計算方法的選擇293
9.3 IIR濾波器的實現結構293
9.3.1直接型293
9.3.2串聯型296
9.3.3并聯型297
9.4有限字長的影響298
9.4.1系數量化對極點位置的擾動298
9.4.2系數量化導致的頻率響應誤差299
9.4.3運算舍入誤差的影響300
9.5幾類特殊的IIR濾波器301
9.5.1諧振器301
9.5.2陷波器303
9.5.3梳狀濾波器305
9.6應用實例及其MATLAB實現308
9.7信號處理雜談:IIR濾波器沉浮錄313
9.8本章小結314
附錄AMATLAB語言基礎316
A.1變量316
A.2數組、向量與矩陣316
A.3部分特殊變量和常數317
A.4部分常用運算符318
A.5程序結構319
A.6部分基本數學函數和作圖函數320
附錄BMATLAB信號處理工具箱常用函數322
附錄C分貝(dB)325
C.1分貝的定義325
C.2分貝的優點326
C.3一些有用的數值326
附錄D時域采樣與頻域延拓328
附錄E信號處理常用網絡資源330
參考文獻331