本书立足于工程应用型本科的教学实践，系统地讲授了数字信号处理的基本概念、基本原理、重要算法和实现应用。在讲授的过程中，先对离散时间信号和系统进行了时域和频域的分析，强调了DTFT、ZT、DFT等基本变换和性质，然后分析了FFT算法及其应用，另外还重点讲授了IIR DF和FIR DF两种数字滤波器的设计原理、设计方法，并分析了数字系统的结构与误差问题，最后对其他特殊滤波器、多采样技术做了介绍。作为独立章节，本书介绍了MATLAB及其在数字信号处理中的应用，并给出了丰富的典型程序。另外，每章均针对各知识点安排了丰富的例题和习题供读者参考。 本书可以作为电子信息类本科专业教材和其他相近专业的教学参考，也可以作为相关领域工程技术人员的参考书。

目 录
绪论 1
第1章 时域离散信号与系统 4
1.1 引言 4
1.2 时域离散信号——序列 5
1.2.1 序列的表示方法 5
1.2.2 常用的典型序列 6
1.2.3 序列的运算 10
1.3 时域离散系统 11
1.3.1 线性系统 11
1.3.2 时不变系统 12
1.3.3 线性时不变系统及其 输入与输出之间的关系 13
1.3.4 系统的因果性和稳定性 16
1.4 时域离散系统的输入与输出 描述——线性常系数差分方程 17
1.4.1 线性常系数差分方程 18
1.4.2 线性常系数差分方程的求解 18
1.5 模拟信号的数字处理方法 20
1.5.1 采样定理及A/D转换器 20
1.5.2 从离散信号恢复出连续 时间信号 22
本章小结 24
习题 24
第2章 时域离散信号与系统的 频域分析 27
2.1 序列的傅里叶变换的定义和性质 27
2.1.1 序列的傅里叶变换的定义 27
2.1.2 序列的傅里叶变换的性质 29
2.2 周期序列的离散傅里叶级数及 傅里叶变换 35
2.2.1 周期序列的离散傅里叶级数 35
2.2.2 周期序列的傅里叶变换 表示式 37
2.3 离散信号的傅里叶变换与模拟 信号的傅里叶变换 40
2.4 序列的z变换 41
2.4.1 z变换的定义及收敛域 42
2.4.2 逆z变换 46
2.4.3 z变换的性质和定理 54
2.5 利用z变换分析信号和系统的 频域特性 58
2.5.1 传输函数和系统函数 58
2.5.2 用系统函数的极点分布 分析系统的因果性和稳定性 59
2.5.3 利用系统的零、极点分布 分析系统的频率特性 60
本章小结 66
习题 66
第3章 离散傅里叶变换 70
3.1 离散傅里叶变换的基本问题 70
3.1.1 DFT和IDFT的定义 70
3.1.2 DFT与其他变换的关系 71
3.1.3 DFT和IDFT的矩阵表示 73
3.2 离散傅里叶变换的性质 74
3.2.1 DFT的基本性质 74
3.2.2 复共轭序列与共轭对称性 77
3.3 频域采样与插值恢复 79
3.3.1 频域采样及其影响 79
3.3.2 频域插值与信号恢复 80
3.4 DFT基本应用及影响 81
3.4.1 DFT基本应用 81
3.4.2 DFT应用的影响 85
本章小结 87
习题 87
第4章 快速傅里叶变换 91
4.1 直接计算DFT的问题及改进的 途径 91
4.2 基2FFT算法 93
4.2.1 时域抽取法(DIT-FFT) 基2FFT基本原理 93
4.2.2 DIT-FFT算法与直接 计算DFT运算量的比较 96
4.2.3 DIT-FFT的运算规律及 编程思想 97
4.2.4 频域抽取法(DIF-FFT) 基2 FFT基本原理 100
4.2.5 IDFT的高效算法 104
4.3 进一步减少运算量的措施 105
4.3.1 多类蝶形单元运算 105
4.3.2 旋转因子的生成 107
4.3.3 实序列的FFT算法 107
本章小结 108
习题 108
第5章 无限长单位脉冲响应数字 滤波器(IIR DF)设计 109
5.1 数字滤波器简介 109
5.1.1 数字滤波器的基本概念 109
5.1.2 数字滤波器设计简介 110
5.2 典型模拟滤波器设计 112
5.2.1 模拟滤波器指标与 振幅平方函数 112
5.2.2 典型模拟滤波器设计方法 115
5.3 脉冲响应不变法设计IIR DF 120
5.3.1 脉冲响应不变法设计思路 120
5.3.2 脉冲响应不变法设计分析 121
5.4 双线性变换法设计IIR DF 124
5.4.1 双线性变换法设计思路 124
5.4.2 双线性变换法设计分析 125
5.5 其他类型数字滤波器设计 126
5.5.1 基于模拟滤波器变换 设计数字滤波器 127
5.5.2 基于数字滤波器变换设计 数字滤波器 132
本章小结 136
习题 137
第6章 有限长单位脉冲响应数字 滤波器(FIR DF)设计 139
6.1 线性相位FIR DF 139
6.1.1 FIR DF线性相位特性 140
6.1.2 线性相位FIR DF 幅度特性 141
6.1.3 线性相位FIR DF零点特性 144
6.2 窗函数法设计FIR DF 144
6.2.1 窗函数法设计思路 145
6.2.2 窗函数法设计分析 145
6.2.3 典型窗函数性能分析 147
6.2.4 窗函数设计法应用举例 153
6.3 频率采样法设计FIR DF 155
6.3.1 频率采样法设计思路 155
6.3.2 频率采样法设计分析 156
6.3.3 频率采样法应用举例 158
6.4 FIR DF最优化设计法 159
6.4.1 最优化设计法基本准则 159
6.4.2 典型最优化设计法简介 160
6.5 IIR DF与FIR DF综合比较 164
本章小结 164
习题 165
第7章 数字系统的网络结构 168
7.1 引言 168
7.2 信号流图与数字信号处理的 结构图 169
7.2.1 信号流图的概念 169
7.2.2 信号流图的表示方法 170
7.2.3 信号流图、系统函数、 梅森公式 170
7.2.4 信号流图的转置及转置定理、 结构图 173
7.3 FIR系统的结构 174
7.3.1 FIR系统的横截型结构 174
7.3.2 FIR系统的级联型结构 175
7.3.3 FIR系统的线性相移型 结构 176
7.4 IIR系统的结构 178
7.4.1 IIR系统的直接型结构 178
7.4.2 IIR系统的级联型结构 181
7.4.3 IIR系统的并联型结构 183
7.4.4 FIR系统的频率 采样型结构 184
7.5 数字信号处理中的有限字长效应 187
7.5.1 二进制数的表示及 量化误差分析 188
7.5.2 误差效应分析 191
7.5.3 极限环振荡 203
7.6 数字信号处理的软件实现 205
7.6.1 结构图与软件实现 过程的关系 206
7.6.2 数字信号处理常用 软件介绍 208
7.7 数字系统的硬件实现 211
7.8 格型网络结构 217
7.8.1 全零点系统的格型结构 218
7.8.2 全极点系统的格型结构 221
7.8.3 零极点系统的格型结构 223
本章小结 225
习题 225
第8章 其他类型的数字系统 228
8.1 最小相位系统 228
8.2 全通系统 230
8.3 信号的抽取与插值——多采样率 转换原理 236
8.3.1 信号的抽取与插值 236
8.3.2 采样率转换滤波器的 高效率实现 243
8.3.3 多采样率转换中的多相 滤波器结构 246
本章小结 248
习题 248
第9章 数字信号处理的 MATLAB实现 250
9.1 MATLAB简介 250
9.1.1 MATLAB的集成开发环境 250
9.1.2 常用的MATLAB函数 251
9.2 离散时间信号和系统的 MATLAB实现 254
9.2.1 典型序列的MATLAB实现 254
9.2.2 序列运算的MATLAB实现 257
9.2.3 线性时不变系统的MATLAB 实现 260
9.3 离散时间信号与系统的频域分析的 MATLAB实现 262
9.3.1 与频域分析相关的MATLAB 函数 262
9.3.2 离散时间信号和系统的频域 分析的MATLAB实现 263
9.4 DFT和FFT的MATLAB实现 265
9.4.1 与DFT和FFT相关的 MATLAB函数 265
9.4.2 DFT和FFT的 MATLAB实现 265
9.5 IIR滤波器的MATLAB实现 267
9.5.1 与IIR滤波器有关的 MATLAB函数 267
9.5.2 IIR滤波器设计的 MATLAB实现 269
9.6 FIR滤波器的MATLAB实现 272
9.6.1 与FIR滤波器相关的 MATLAB函数 272
9.6.2 FIR滤波器设计的 MATLAB实现 275

本章小结 276
习题 277
参考文献 279

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