圖書簡介
本書系統深入地介紹了數位訊號分析和處理的原理和算法。全書由12章組成。第1章是預備知識，概述了連續信號處理的基本知識和採樣定理，連續信號處理的各種概念和技術對於深入地理解數位訊號處理的結果是非常有幫助的，因此本章的設定可使得本書更加自成體系； 第2~8章是全書的核心，內容有： 離散信號與系統的表示、離散變換和快速算法、數字頻譜分析、數字濾波器設計和實現、希爾伯特變換和復倒譜、多採樣率處理等，構成了離散信號處理的基本知識體系； 第9~12章介紹了幾個與實際套用更加密切的專題，包括有限字長效應、帶通採樣和I/Q採樣技術、數字處理提高A/D和D/A性能、自適應濾波器和數位訊號處理系統實現技術等。本書也簡要介紹了數位訊號處理中的幾個前沿課題，例如壓縮感知、試驗模態分析和希爾伯特 黃變換等。各章專設一節介紹相關的MATLAB函式和實現例程。
目錄
緒論
0.1信號的基本概念和分類
0.2數字與離散
0.3信號處理
0.4離散處理系統和數字處理系統的發展
0.5本書的組成
第1章信號處理：從連續到離散
1.1連續時間信號的表示
1.1.1常用連續信號
1.1.2衝激函式
1.1.3信號的脈衝分解
1.2線性時不變系統
1.3線性時不變系統的特徵表示
1.4傅立葉分析
1.4.1傅立葉變換的定義和基本性質
1.4.2信號的衝激譜
1.4.3用傅立葉變換表示LTI系統
1.4.4時寬頻寬積
1.5拉普拉斯變換和系統函式
1.5.1拉普拉斯變換及其性質
1.5.2拉普拉斯反變換
1.5.3連續時間系統的拉普拉斯變換分析
1.6基本採樣定理
1.7本章小結
習題
第2章離散信號與系統基礎
2.1離散信號與系統
2.1.1信號的表示問題
2.1.2離散信號的分類
2.1.3一些常用的基本信號
2.1.4離散信號的基本運算
2.1.5離散信號的單位抽樣表示
2.1.6離散時間系統
2.2離散LTI系統的卷積和方法
2.2.1離散LTI系統的卷積和
2.2.2由卷積和表示的LTI系統性質
2.3離散LTI系統的特徵表示與變換
2.4離散時間傅立葉變換
2.4.1離散時間傅立葉變換的定義
2.4.2離散時間傅立葉變換的性質
2.4.3周期序列的DTFT
2.4.4LTI系統的頻率回響
2.4.5自相關分析、能量信號和功率信號
2.5z變換和系統函式
2.5.1z變換的定義和收斂域
2.5.2z變換的有理分式形式和極零點
2.5.3z反變換
2.5.4z變換的性質
2.5.5用z變換表示系統
2.5.6通過極零點分析頻率回響
2.6連續信號的數字處理問題初探
2.6.1連續和離散頻譜之間的關係
2.6.2連續系統和離散系統的關係
2.7與本章相關的MATLAB函式與實例
2.7.1相關的MATLAB函式簡介
2.7.2MATLAB例程
2.8本章小結
習題
第3章有限長序列離散變換和快速算法
3.1離散正交變換
3.2離散傅立葉變換
3.2.1DFT作為對DTFT的頻域離散採樣
3.2.2DFT的矩陣表示
3.2.3DFT的實例
3.3DFT與周期序列傅立葉級數的關係
3.4DFT的性質
3.5用DFT計算相關序列
3.6DFT的快速計算方法
3.6.1按時間抽取基2FFT算法
3.6.2按頻率抽取基2FFT算法
3.6.3基4和分裂基FFT
3.6.4滑窗FFT算法
*3.6.5組合數FFT算法簡述
3.6.6快速傅立葉反變換
3.7CZT算法
3.8離散餘弦變換及其快速算法
3.8.1離散餘弦變換
3.8.2離散餘弦變換的快速算法
*3.9一些其他離散變換簡介
3.9.1離散正弦變換
3.9.2Hadamard變換
3.9.3Haar變換
3.9.4Slant變換
3.10與本章相關的MATLAB函式與實例
3.10.1相關的MATLAB函式簡介
3.10.2MATLAB例程
3.11本章小結
習題
第4章數字頻譜分析
4.1DFT與連續信號頻譜的關係
4.1.1DFT與連續信號頻譜關係的直觀解釋
4.1.2DFT與連續信號頻譜關係的一般性解釋
4.2利用DFT的頻譜分析
4.2.1通過DFT作頻譜分析的一般過程
4.2.2加窗與頻率解析度
4.2.3DFT的頻率泄漏和柵欄效應
4.2.4由DFT插值DTFT的討論
4.3窗函式和加窗頻譜分析
4.4對DFT作頻譜估計的評述
4.5通過DFT進行能量譜和功率譜估計
*4.6短時傅立葉變換作時頻譜分析
4.6.1短時傅立葉變換
4.6.2離散信號短時傅立葉變換的計算
4.7與本章相關的MATLAB函式與實例
4.7.1相關的MATLAB函式簡介
4.7.2MATLAB例程
4.8本章小結
習題
第5章離散系統和數字濾波器
5.1線性時不變系統的表示方法
5.2系統設計
5.2.1逆系統設計
5.2.2數字濾波器設計
5.3全通系統和最小相位系統
5.3.1全通系統
5.3.2最小相位系統
5.4系統的可實現性
5.5IIR系統的實現結構
5.5.1IIR系統的基本結構
5.5.2IIR系統級聯和並聯結構
5.6FIR系統實現的基本結構
5.6.1FIR系統的基本結構
5.6.2線性相位系統及其實現結構
5.6.3線性相位系統的零點分布和級聯實現
5.7FIR濾波器的FFT實現結構
5.7.1FIR濾波器的基本FFT實現結構
5.7.2FIR濾波器的FFT實現結構：重疊相加法
5.7.3FIR濾波器的FFT實現結構：重疊保留法
5.8FIR系統的頻率取樣結構
*5.9格型濾波器結構
5.9.1FIR濾波器的格型結構
5.9.2IIR濾波器的格型結構
5.10數字系統實例
5.10.1數字正弦振盪器
5.10.2數字陷波器
5.10.3梳狀濾波器
5.11與本章相關的MATLAB函式與樣例
5.11.1相關的MATLAB函式簡介
5.11.2MATLAB例程
5.12本章小結
習題
第6章數字濾波器設計
6.1數字濾波器設計概述
6.2線性相位FIR濾波器的分類和表示
6.3窗函式法設計FIR濾波器
6.3.1線性相位FIR濾波器的矩形窗設計
6.3.2線性相位FIR濾波器的一般窗設計方法
6.4FIR濾波器的等波紋逼近設計
6.4.1FIR濾波器頻率回響的多項式表示
6.4.2誤差函式的構造
6.4.3Remeze算法
6.5頻率取樣設計
6.6IIR數字濾波器的間接設計方法
6.6.1衝激回響不變法
6.6.2雙線性變換法
6.7IIR數字濾波器的設計實踐
6.7.1模擬濾波器設計問題
6.7.2巴特沃思濾波器
6.7.3切比雪夫濾波器
6.7.4橢圓濾波器
6.7.5IIR數字濾波器設計實例
6.8數字濾波器的頻率變換
6.9IIR濾波器的直接最佳化設計
6.10與本章相關的MATLAB函式與樣例
6.10.1相關的MATLAB函式簡介
6.10.2MATLAB例程
6.10.3數字微分器設計
6.11本章小結
習題
第7章希爾伯特變換和復倒譜
7.1連續時間信號的希爾伯特變換
7.2離散時間信號的希爾伯特變換和實現
7.2.1希爾伯特變換器的實現
7.2.2希爾伯特變換的套用
7.3頻域的希爾伯特變換關係
7.3.1頻域實部和虛部之間的希爾伯特變換關係
7.3.2變換域的幅度與相位關係
*7.4復倒譜
7.4.1復倒譜的定義和基本性質
7.4.2有理分式z變換的復倒譜
7.4.3一般採樣序列的復倒譜計算
7.4.4復倒譜的一些套用
*7.5希爾伯特黃變換和實驗模態分析
7.5.1HHT的定義
7.5.2實驗模態分解
7.6與本章相關的MATLAB函式與實例
7.6.1相關的MATLAB函式簡介
7.6.2MATLAB例程
7.6.3希爾伯特變換器設計
7.7本章小結
習題
第8章多採樣率信號處理
8.1採樣率轉換
8.1.1整數倍降採樣率
8.1.2整數倍升採樣率
8.1.3有理分數倍採樣率轉換
8.1.4抽取和插值的線性時變性
8.2採樣率轉換的高效實現結構
8.2.1抽取和零插值與濾波器的交換等價性
8.2.2採樣率轉換的級聯形式
8.2.3濾波器的多相實現
8.2.4降採樣率系統的多相實現
8.2.5升採樣率系統的多相實現
8.3積分器梳狀濾波級聯繫統
8.4升採樣率系統與奈奎斯特濾波器
8.4.1奈奎斯特濾波器
8.4.2奈奎斯特濾波器的窗函式法設計
8.4.3半帶濾波器設計
*8.5均勻濾波器組
8.5.1均勻DFT濾波器組分解
8.5.2均勻DFT濾波器組合
8.5.3DFT的濾波器組解釋
8.6雙通道準確重構濾波器組
8.6.1準確重構條件
8.6.2正交鏡像濾波器組
8.6.3共軛正交濾波器組
8.6.4準確重構濾波器組的一般解
8.6.5準確重構雙正交線性相位濾波器組
8.6.5能量保持準確重構濾波器組
*8.7多通道準確重構濾波器組
8.7.1由雙通道級聯的多通道濾波器組
8.7.2一般M通道濾波器組
*8.8復用轉換濾波器組
*8.9連續和離散小波變換簡介
8.9.1連續小波變換
8.9.2尺度和位移離散化的小波變換
8.9.3多分辨分析和正交小波基
8.9.4離散小波變換的Mallat算法
8.9.5雙正交小波變換
8.10與本章相關的MATLAB函式與實例
8.10.1相關的MATLAB函式簡介
8.10.2MATLAB例程
8.11本章小結
習題
第9章線性自適應濾波器初步
9.1自適應濾波器概述
9.2最陡下降法
9.3LMS自適應濾波算法
9.3.1LMS算法
9.3.2LMS算法的收斂性分析
9.3.3一些改進的LMS算法
9.4遞推LS算法
9.4.1最小二乘濾波
9.4.2基本RLS算法
9.5LMS和RLS算法對自適應均衡器的一些仿真結果
9.6與本章相關的MATLAB函式與實例
9.6.1相關的MATLAB函式簡介
9.6.2MATLAB例程
9.7本章小結
習題
第10章有限字長效應
10.1二進制數據表示和量化誤差
10.1.1二進制數據表示
10.1.2有限位二進制定點表示的量化誤差
10.1.3量化誤差的統計分析模型
10.2A/D變換器的量化誤差
10.2.1ADC量化模型
10.2.2ADC誤差經過系統的傳播
10.3數字系統運算量化誤差的統計分析
10.3.1數字系統直接實現的誤差分析
10.3.2系統級聯和並聯實現的誤差分析
10.3.3乘法累加器結構
10.4防止溢出和壓縮比例因子
*10.5量化噪聲分析的狀態空間方法
10.5.1運算量化噪聲計算的狀態方程法
10.5.2壓縮比例因子計算的狀態方程法
10.6濾波器係數有限字長的影響
10.6.1係數量化對極點位置的影響
10.6.2係數量化影響極點偏移的結構依賴性
10.7有限字長的非線性效應：極限環效應
10.8DFT/FFT運算的有限字長效應
10.8.1DFT直接實現的量化誤差分析
10.8.2定點FFT實現的量化效應分析
*10.9自適應濾波的有限字長效應
10.10與本章相關的MATLAB函式與實例
10.10.1相關的MATLAB函式簡介
10.10.2MATLAB例程
10.11本章小結
習題
*第11章採樣與重構技術
11.1帶通採樣定理
11.2I/Q採樣技術
11.3信號處理技術在A/D轉換器中的套用
11.3.1降低對抗混疊模擬濾波器的要求
11.3.2提高A/D轉換器的有效量化位數
11.3.3噪聲成形和Σ-ΔA/D轉換器
11.4D/A轉換器和補償技術
11.5亞奈奎斯特採樣與壓縮感知技術簡介
11.6小結
*第12章數位訊號處理系統的實現
12.1數位訊號處理系統的組成
12.2實時數位訊號處理系統的基本概念
12.3數位訊號處理器DSP
12.4可程式邏輯器件CPLD和FPGA實現信號處理系統
12.5本章小結
附錄A
A.1一些數學基礎補充
A.2矩陣的特徵分解
A.3方程組的最小二乘解
參考文獻
