数字信号处理及MATLAB实现

目录


前言


第一章绪论

第一节信号与系统的定义

第二节数字信号处理系统的基本组成

第三节数字信号处理的优点

第四节数字信号处理的应用领域和涉及的理论知识

第二章时域离散信号和时域离散系统

第一节时域离散信号

一、基本序列

二、序列的运算

第二节时域离散系统

一、线性系统

二、非时变系统

三、线性时不变系统对任意输入的响应——线性卷积

四、因果系统

五、稳定系统

第三节线性常系数差分方程

一、线性常系数差分方程及其稳定性

二、线性常系数差分方程的求解

第四节模数转换和数模转换

一、模拟信号采样

二、采样定理

第五节案例学习

习题

第三章离散傅里叶变换

第一节离散信号的傅里叶变换

一、定义

二、性质

第二节离散傅里叶变换及频域采样定理

一、频域采样：离散傅里叶变换

二、频域采样定理

第三节DFT的性质

一、周期性

二、线性性质

三、循环移位

四、时移性质

五、频移性质

六、复共轭序列的DFT

七、 DFT的共轭对称性质

第四节圆周卷积

第五节利用圆周卷积求线性卷积

一、重叠相加法

二、重叠保留法

第六节案例学习

习题

第四章z变换

第一节z变换的定义

一、有限长序列

二、左边序列

三、右边序列

四、双边序列

第二节逆z变换

一、留数定理

二、部分分式展开式

三、幂级数法

第三节z变换的性质及定理

一、线性性质

二、时移性质

三、尺度变换

四、序列乘以n的z变换

五、时间反转

六、复共轭的z变换

七、卷积定理

八、两序列相乘

九、初值定理

十、帕塞瓦尔定理

第四节系统函数

一、系统函数的定义

二、系统函数和差分方程的关系

三、因果稳定性

四、系统频率响应的几何分析法

五、全通系统

第五节案例学习

习题

第五章快速傅里叶变换(FFT)

第一节直接计算DFT的问题及减少运算量的基本途径

第二节按时间抽取（DIT）的FFT算法

一、算法原理

二、按时间抽取的FFT算法与直接计算DFT运算量的比较

三、 DIT-FFT的运算规律及编程思想

第三节按频域抽取（DIF）的FFT算法

一、算法原理

二、按时间抽取和按频域抽取算法的比较

三、离散傅里叶逆变换的快速算法（IFFT）

第四节N为复合数的FFT算法

一、算法原理

二、运算步骤

三、运算量的估计

第五节实序列的FFT算法

一、一个N点FFT同时运算两个N点的实序列

二、一个N点FFT计算一个2N点的实序列

第六节其他快速算法简介

一、基4 FFT算法

二、分裂基FFT算法

三、 Goertzel算法和调频z变换算法

第七节案例学习

习题

第六章离散时间系统的网络结构

第一节信号流图及系统分类

一、信号流图

二、系统分类

第二节FIR系统网络结构

一、直接型

二、级联型

三、频率采样结构

四、格型结构

第三节IIR系统网络结构

一、直接型

二、级联型

三、并联型

四、格型结构

第四节各网络结构相互转换的MATLAB实现

一、直接型和级联型结构之间的转换

二、直接型与全零点（FIR）格型结构之间的转换

三、直接型与全极点（IIR的一种特殊情况）格型结构之间的转换

习题

第七章无限脉冲响应（IIR）数字滤波器的设计

第一节数字滤波器的基本概念

一、数字滤波器的分类

二、数字滤波器的技术指标

三、 IIR数字滤波器设计方法

第二节IIR模拟低通滤波器的设计

一、巴特沃思低通滤波器的设计

二、切比雪夫低通滤波器的设计

三、椭圆低通滤波器的设计

四、贝塞尔低通滤波器的设计

第三节IIR模拟滤波器的MATLAB实现

一、 MATLAB编程实现模拟巴特沃思滤波器

二、 MATLAB编程实现模拟切比雪夫滤波器

三、 MATLAB编程实现模拟椭圆滤波器

第四节用脉冲响应不变法设计IIR数字低通滤波器

第五节用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器

第六节频率转换及高通、带通、带阻滤波器的设计

一、模拟域频率变换

二、数字域频率变换

第七节案例学习

习题

第八章有限脉冲响应（FIR）数字滤波器的设计

第一节线性相位FIR滤波器的条件和特点

一、 FIR数字滤波器具有线性相位成立的条件

二、线性相位FIR数字滤波器时域约束条件

三、线性相位FIR数字滤波器的零点分布特点

第二节利用窗函数设计FIR数字滤波器

一、设计思路

二、常用窗函数介绍

三、用窗函数设计FIR数字滤波器的步骤

四、窗函数的MATLAB实现

第三节利用频率采样法设计FIR数字滤波器

一、设计思路

二、线性相位约束条件

三、频率采样法设计步骤

第四节最优FIR数字滤波器的设计

一、设计思路

二、等波纹最佳逼近法的MATLAB实现

第五节IIR和FIR数字滤波器的比较

一、系统稳定性的比较

二、滤波器的阶数和相位特性的比较

三、设计复杂度的比较

四、设计适用范围的比较

第六节案例学习

习题

第九章数字信号处理中的有限字长效应分析

第一节数的表示及运算对量化的影响

一、定点表示

二、定点的原码、补码和反码表示

三、浮点表示

四、截尾效应和舍入效应

第二节A/D转换的字长效应

一、量化误差的统计分析

二、量化误差通过系统

第三节系数量化误差

一、系数量化时字长的影响

二、系统对系数量化的灵敏度

第四节数字滤波器的运算误差

一、 IIR滤波器乘积的舍入误差

二、 FIR滤波器乘积的舍入误差

三、离散傅里叶变换的舍入误差

四、极限环振荡

附录

附录A用Masson（梅逊）公式求网络传输函数H(z)

附录B频率抽取基2 FFT和IFFT子程序

附录C部分计算题参考答案

参考文献