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第1章 数字信号处理的概念1

1.1什么叫数字信号处理1

1.1.1数字信号的概念1

1.1.2数字信号处理的来历5

1.1.3数字信号处理系统的结构6

1.1.4数字信号处理的特点6

1.2数字信号处理有什么用8

1.2.1信号为什么要处理8

1.2.2数字信号处理的应用领域9

1.2.3数字信号处理的应用前景25

1.3怎样用数字信号处理25

1.3.1用数字代表事物的特征26

1.3.2用数字信号描述事物的变化26

1.3.3用数学公式表示信号的关系27

1.3.4找出最佳的处理方法28

1.3.5用计算机处理数字信号29

1.3.6应用数字信号处理的关键29

1.4练习题30

第2章 时域的信号与系统31

2.1时域的信号31

2.1.1语言描述32

2.1.2表格描述33

2.1.3公式描述33

2.1.4波形描述36

2.2信号之间的关系38

2.2.1相关系数38

2.2.2相关函数43

2.2.3自相关函数44

2.2.4互相关函数47

2.3时域的系统52

2.3.1符号描述52

2.3.2单位脉冲响应53

2.3.3差分方程57

2.3.4图形描述59

2.4信号处理的方法60

2.4.1比较两个信号60

2.4.2合理运用数学公式61

2.4.3数学公式的算法62

2.5时域分析法的特点64

2.6练习题65

第3章 频域的信号与系统68

3.1频域的信号69

3.1.1正弦波的表达方法和特点69

3.1.2信号的正弦波成分70

3.1.3其他形式的信号成分78

3.2各类信号的频域分析81

3.2.1信号的正弦变换81

3.2.2四类信号的正弦变换82

3.3正弦变换的物理意义85

3.3.1序列的正弦变换85

3.3.2函数的正弦变换86

3.3.3正弦变换的总结88

3.4傅里叶变换89

3.4.1傅里叶变换的体系89

3.4.2傅里叶变换与正弦变换的区别90

3.4.3数字角频率的低频与高频92

3.4.4频谱的对称性96

3.5频域的系统101

3.5.1系统的频率特性101

3.5.2频率响应的物理意义102

3.5.3不失真系统的条件103

3.6频域分析法的特点105

3.7练习题107

第4章 数字处理的技巧109

4.1信号的转换109

4.1.1模拟信号变成数字信号109

4.1.2数字信号变成模拟信号110

4.2信号转换遵循的定理111

4.2.1模拟信号到数字信号111

4.2.2数字信号到模拟信号120

4.3频谱分析的推广126

4.3.1 z变换的定义与性质126

4.3.2系统的z变换129

4.3.3零极点的用途131

4.3.4z变换的应用134

4.4离散傅里叶级数的演绎134

4.4.1离散傅里叶变换135

4.4.2离散傅里叶变换的性质135

4.4.3离散傅里叶变换的关系141

4.4.4离散傅里叶变换的意义与用途146

4.5练习题152

第5章 信号处理的效率155

5.1直接计算离散傅里叶变换的代价155

5.1.1直接计算频谱的代价155

5.1.2直接计算卷积的代价156

5.2离散傅里叶变换计算效率的提高157

5.3时域抽取的快速算法158

5.3.1时域抽取法的原理159

5.3.2时域抽取法的应用160

5.3.3时域抽取法的运算量162

5.4频域抽取的快速算法163

5.4.1频域抽取法的原理163

5.4.2频域抽取法的应用165

5.4.3频域抽取法的运算量165

5.4.4两种快速算法的相似之处166

5.5离散傅里叶反变换的快速算法167

5.5.1仿效快速傅里叶变换167

5.5.2取旋转因子的复共轭168

5.5.3取频谱的复共轭169

5.6实数序列的快速傅里叶变换169

5.6.1直接运用169

5.6.2合二为一170

5.6.3一分为二170

5.7快速傅里叶变换的应用171

5.7.1提高信号分析的计算速度171

5.7.2提高线性卷积的计算速度173

5.7.3提高相关函数的计算速度178

5.8练习题181

第6章 数字滤波的原理183

6.1数字滤波器的概念183

6.2数字滤波器的指标185

6.3数字滤波器的研究方法186

6.3.1数字滤波器的表示186

6.3.2信号流图与系统函数191

6.3.3信号流图的转置193

6.4数字滤波器的分类194

6.5数字滤波器的结构196

6.5.1无限脉冲响应滤波器的结构196

6.5.2有限脉冲响应滤波器的结构201

6.6数字滤波器的应用204

6.7练习题207

第7章 无限脉冲响应滤波器的设计209

7.1模拟滤波器的设计209

7.1.1模拟滤波器的描述方法209

7.1.2巴特沃斯滤波器的设计211

7.1.3切比雪夫滤波器的设计214

7.2间接设计数字滤波器222

7.2.1脉冲响应不变法222

7.2.2双线性变换法227

7.3直接设计数字滤波器230

7.3.1零极点设计法230

7.3.2最小误差设计法234

7.4低通滤波器的变换237

7.4.1模拟频率域的频率变换238

7.4.2数字频率域的频率变换242

7.5无限脉冲响应滤波器的应用244

7.5.1数字图形均衡器244

7.5.2数字控制器245

7.5.3数据通信的时钟恢复246

7.6练习题248

第8章 有限脉冲响应滤波器的设计250

8.1系统频谱的本质250

8.1.1系统频谱的含意251

8.1.2系统的延时252

8.2有限脉冲响应滤波器的频谱256

8.2.1有限脉冲响应滤波器的频谱表示法256

8.2.2实现线性相位的方法257

8.2.3线性相位滤波器的幅度特性259

8.3在时域设计滤波器260

8.3.1截取一段序列261

8.3.2截断序列的后果263

8.4在频域设计滤波器269

8.4.1设计单位脉冲响应269

8.4.2设计系统函数272

8.5最优化设计274

8.5.1最小化最大误差的原理274

8.5.2最小化最大误差的设计方法276

8.5.3设计方法的演绎280

8.6无限和有限脉冲响应滤波器的区别287

8.6.1滤波器的性能287

8.6.2设计方法的特点288

8.7练习题289

第9章 多采样率的系统291

9.1多采样率的概念291

9.2整数倍降低采样率292

9.2.1抽取前后的频谱293

9.2.2防止抽取的失真298

9.2.3抽取的用途302

9.3整数倍提高采样率304

9.3.1内插前后的频谱305

9.3.2防止内插的失真306

9.3.3内插的用途310

9.4非整数倍改变采样率314

9.5练习题316

第10章 数字信号处理的实现319

10.1实现数字信号处理的方法319

10.2数字信号处理器的速度320

10.2.1处理器的结构321

10.2.2处理器的流水线机制322

10.2.3乘法加法器324

10.3数字信号处理器的数字表示325

10.3.1定点数325

10.3.2浮点数327

10.3.3数字的动态范围和精度328

10.4信号处理的误差329

10.4.1模-数转换的误差329

10.4.2数字运算的误差330

10.4.3数-模转换的误差333

10.5数字信号处理的应用实例334

10.5.1简单的实例335

10.5.2较复杂的实例336

10.5.3复杂的实例338

10.6练习题342

附录 信号处理的实验344

实验1测量人耳辨别回声的最小时间344

实验2观察一句话的频谱特点344

实验3双音多频的通信344

实验4滤除心电图信号中的电网干扰346

实验5软件无线电的通信347

索引350

参考文献360