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绪论1

0.1 信号、系统与信号处理1

0.2 数字信号处理系统的基本组成与数字信号处理学科内容3

0.3 数字信号处理的特点4

0.4 数字信号处理的发展及应用5

第1章 离散时间信号和离散时间系统7

1.1 连续时间信号的采样7

1.1.1 理想采样7

1.1.2 矩形脉冲采样11

1.2 离散时间信号——序列12

1.2.1 序列的表示方法13

1.2.2 序列的基本运算13

1.2.3 常用典型序列17

1.2.4 用单位脉冲序列表示任意序列21

1.3 离散时间系统21

1.3.1 线性系统21

1.3.2 非移变系统23

1.3.3 线性非移变系统的单位脉冲响应与线性卷积和23

1.3.4 线性非移变系统的性质23

1.3.5 因果系统24

1.3.6 稳定系统26

1.4 离散线性非移变系统与差分方程28

1.4.1 用差分方程描述离散线性非移变系统28

1.4.2 递推法解差分方程29

思考题31

习题31

第2章 离散时间信号与系统的变换域分析34

2.1 Z变换34

2.1.1 Z变换的定义和收敛域34

2.1.2 逆Z变换38

2.1.3 Z变换的性质43

2.2 用单边Z变换解差分方程50

2.3 离散时间傅里叶变换52

2.3.1 离散时间傅里叶变换的定义52

2.3.2 离散时间傅里叶变换的性质54

2.3.3 Z变换与拉普拉斯变换、离散时间傅里叶变换的关系56

2.4 离散时间系统的系统函数和频率响应58

2.4.1 系统函数与差分方程的关系59

2.4.2 因果稳定系统的系统函数59

2.4.3 系统频率响应的意义及几何确定61

2.4.4 数字全通系统与最小相移系统64

思考题69

习题69

第3章 离散傅里叶变换及快速算法74

3.1 傅里叶变换的几种可能形式74

3.2 离散傅里叶级数77

3.2.1 离散傅里叶级数的导入77

3.2.2 离散傅里叶级数的性质80

3.3 离散傅里叶变换82

3.3.1 离散傅里叶变换的导入83

3.3.2 DFT的性质85

3.3.3 DFT性质的应用90

3.4 频率采样理论94

3.4.1 频率采样94

3.4.2 内插95

3.4.3 DFT与DTFT和Z变换的关系97

3.5 利用DFT计算模拟信号的傅里叶变换99

3.5.1 利用DFT计算模拟信号的傅里叶变换99

3.5.2 利用DFT计算模拟信号的傅里叶变换可能造成的误差101

3.5.3 用DFT进行谱分析的有关参数选择原则104

3.6 傅里叶变换的快速算法——快速傅里叶变换FFT104

3.6.1 DFT运算的特点及减少计算量的途径105

3.6.2 按时间抽取的基－2 FFT算法106

3.6.3 按频率抽取的基－2 FFT算法112

3.6.4 快速傅里叶逆变换IFFT114

3.6.5 N为复合数的FFT算法114

3.7 线性卷积的FFT算法117

3.7.1 有限长序列线性卷积的FFT算法117

3.7.2 分段卷积118

3.8 线性调频Z变换122

思考题126

习题126

第4章 IIR数字滤波器设计130

4.1 数字滤波器设计的基本概念130

4.1.1 数字滤波器的技术指标130

4.1.2 数字滤波器设计的基本步骤132

4.2 模拟滤波器的设计132

4.2.1 由幅度平方函数确定系统函数133

4.2.2 巴特沃斯模拟低通滤波器的设计134

4.2.3 切比雪夫模拟低通滤波器的设计137

4.2.4 椭圆滤波器144

4.3 模拟滤波器映射成数字滤波器的方法144

4.3.1 冲激响应不变法144

4.3.2 双线性变换法147

4.4 IIR数字滤波器的频率变换方法151

4.5 设计举例155

思考题158

习题159

第5章 FIR数字滤波器设计161

5.1 线性相位FIR数字滤波器的条件和特点161

5.1.1 线性相位条件161

5.1.2 线性相位FIR滤波器的幅度特点163

5.1.3 线性相位FIR滤波器的零点分布特点166

5.2 窗函数法设计FIR滤波器167

5.2.1 设计原理167

5.2.2 矩形窗截断的影响168

5.2.3 常用窗函数170

5.2.4 窗函数法设计FIR数字滤波器的基本步骤173

5.2.5 设计举例174

5.3 频率采样法设计FIR滤波器177

5.3.1 设计原理177

5.3.2 线性相位约束条件177

5.3.3 过渡带采样的优化设计180

5.3.4 频率采样法设计线性相位FIR数字滤波器的步骤181

5.3.5 频率采样的两种方法183

5.4 FIR数字滤波器的优化设计185

5.5 IIR和FIR数字滤波器的比较189

思考题190

习题190

第6章 数字信号处理系统的实现192

6.1 数字滤波器的结构192

6.1.1 IIR滤波器的基本结构193

6.1.2 FIR滤波器的基本结构195

6.1.3 数字滤波器的格型结构199

6.1.4 数字滤波器的转置结构203

6.2 数字信号处理系统中的有限字长效应分析203

6.2.1 二进制数的表示和量化204

6.2.2 A/D变换的量化效应207

6.2.3 系数量化对数字滤波器的影响211

6.2.4 数字滤波器定点制运算中的有限字长效应217

6.3 实时数字信号处理的实现方法223

思考题224

习题224

第7章 多速率信号处理基础227

7.1 整数因子抽取227

7.2 整数因子插值230

7.3 采样率的分数倍转换231

7.4 多速率系统的多相滤波结构232

7.4.1 抽取器与插值器的恒等变换232

7.4.2 抽取和插值的多相滤波器结构233

思考题234

习题235

第8章 MATL AB仿真实验237

8.1 实验1：时域中的离散时间信号与系统237

8.1.1 实验目的237

8.1.2 实验原理237

8.1.3 MATLAB相关基础237

8.1.4 实验内容和步骤244

8.1.5 实验报告要求244

8.2 实验2：离散时间系统的响应245

8.2.1 实验目的245

8.2.2 实验原理245

8.2.3 MATLAB相关基础246

8.2.4 实验内容和步骤249

8.2.5 实验报告要求249

8.3 实验3：变换域中的离散时间信号249

8.3.1 实验目的249

8.3.2 实验原理249

8.3.3 MATLAB相关基础251

8.3.4 实验内容和步骤253

8.3.5 实验报告要求254

8.4 实验4：变换域中的线性移不变离散时间系统254

8.4.1 实验目的254

8.4.2 实验原理254

8.4.3 MATLAB相关基础255

8.4.4 实验内容和步骤255

8.4.5 实验报告要求256

8.5 实验5：连续时间信号的数字处理256

8.5.1 实验目的256

8.5.2 实验原理257

8.5.3 MATLAB相关基础257

8.5.4 实验内容和步骤257

8.5.5 实验报告要求258

8.6 实验6：数字滤波器设计258

8.6.1 实验目的258

8.6.2 实验原理258

8.6.3 MATLAB相关基础259

8.6.4 实验内容和步骤263

8.6.5 实验报告要求264

8.7 实验7：交互式图形用户界面的使用264

8.7.1 实验目的264

8.7.2 实验原理264

8.7.3 MATLAB相关基础264

8.7.4 实验内容269

8.7.5 实验报告要求269

8.8 实验8：有限字长效应的MATLAB分析270

8.8.1 实验目的270

8.8.2 实验原理270

8.8.3 MATLAB相关基础270

8.8.4 实验内容与步骤271

8.8.5 实验报告要求272

8.9 实验9：双音多频信号的产生与检测272

8.9.1 实验目的272

8.9.2 实验原理273

8.9.3 MATLAB相关基础275

8.9.4 实验内容和步骤275

8.9.5 实验报告要求275

参考文献276