數(shù)字信號(hào)處理

前言

　　本書(shū)是2005年8月科學(xué)出版社出版的《數(shù)字信號(hào)處理》的第二版，是在第一版的基礎(chǔ)上，根據(jù)曾經(jīng)使用過(guò)本書(shū)的教師和學(xué)生的意見(jiàn)，以及近年來(lái)技術(shù)發(fā)展和課程改革的情況，經(jīng)過(guò)一定的增刪和修改而成。與第一版相比，本書(shū)有以下幾方面的改進(jìn)：　　1.在第1章“緒論”中增加了1.1.4節(jié)“數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用”，簡(jiǎn)要地介紹了數(shù)字信號(hào)處理的研究范圍和應(yīng)用領(lǐng)域，因?yàn)樵诮虒W(xué)過(guò)程中，學(xué)生們經(jīng)常有這方面的疑問(wèn)?！　?.在第3章“離散傅里葉變換及其快速計(jì)算方法”中增加了3.6節(jié)“DFT相關(guān)變換”，闡述了有限長(zhǎng)實(shí)數(shù)序列的離散余弦變換和離散正弦變換，本節(jié)拓展了離散信號(hào)變換的內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)離散信號(hào)變換有更深入系統(tǒng)的理解?！　?.對(duì)第4章“IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)”做了較大增刪和修改，其中在4.2.1節(jié)中增加了“3.H（s）零極點(diǎn)的選擇”；完全重寫了4.2.2節(jié)“巴特沃思濾波器”；刪除了原4.6節(jié)“數(shù)字濾波器的頻率變換”，編寫了新的4.6節(jié)“高通、帶通和帶阻IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)”；增加了4.9節(jié)“IIR數(shù)字濾波器的應(yīng)用”。　　4.在第5章"FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)”中修改了5.3.4節(jié)“窗函數(shù)法的具體實(shí)現(xiàn)”和5.4.2節(jié)“線性相位的約束條件”，增加了5.6.4節(jié)“格型結(jié)構(gòu)”，在5.7節(jié)“本章涉及的Matlab函數(shù)”中增加了Matlab函數(shù)的例題?！　?.在第6章“數(shù)字信號(hào)處理中的有限字長(zhǎng)效應(yīng)”中增加了6.3.3節(jié)“系數(shù)量化對(duì)FIR濾波器的影響”，改寫了6.4.2節(jié)“極限環(huán)振蕩”，增加了6.5節(jié)“本章涉及的Matlab函數(shù)”?！　?.新增了第7章“多抽樣率數(shù)字信號(hào)處理”，因?yàn)樵跀?shù)字信號(hào)處理的實(shí)際應(yīng)用中，越來(lái)越多地面臨著需要改變系統(tǒng)抽樣頻率，使系統(tǒng)工作在多抽樣率狀態(tài)下的問(wèn)題，這也就是本章所要講述的內(nèi)容。　　7.針對(duì)每章的重要知識(shí)點(diǎn)，增加了相應(yīng)的例題，以便學(xué)生更好地理解所學(xué)的內(nèi)容，并和每章后面所附習(xí)題有更好的呼應(yīng)。　　8.本書(shū)配有電子課件，可供任課教師參考，方便教學(xué)?！　∠Ｍㄟ^(guò)上述的增刪和修改，使得本書(shū)的內(nèi)容更為系統(tǒng)完整、條理清晰、推導(dǎo)嚴(yán)謹(jǐn)、簡(jiǎn)繁適當(dāng)，更好地適應(yīng)大學(xué)本科“數(shù)字信號(hào)處理”課程的教學(xué)?！　”緯?shū)除了新增的第7章由王海嬰老師執(zhí)筆外，其他章節(jié)仍由本書(shū)第一版的作者執(zhí)筆修訂。

內(nèi)容概要

　　《普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·普通高等教育電子通信類國(guó)家級(jí)特色專業(yè)系列規(guī)劃教材：數(shù)字信號(hào)處理（第2版）》為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，也是北京郵電大學(xué)校級(jí)精品課程主干教材，在第一版教材的基礎(chǔ)上，增加了新內(nèi)容，重新整理而成。全書(shū)共分7章，主要涉及數(shù)字信號(hào)處理的三個(gè)基本內(nèi)容：一是對(duì)離散信號(hào)和離散系統(tǒng)進(jìn)行表示和分析所必需的基礎(chǔ)知識(shí)；二是離散傅里葉變換和快速算法及其典型應(yīng)用；三是數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)（包括結(jié)構(gòu)和字長(zhǎng)效應(yīng)）等。為便于理解，《普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·普通高等教育電子通信類國(guó)家級(jí)特色專業(yè)系列規(guī)劃教材：數(shù)字信號(hào)處理（第2版）》將每章涉及的Matlab內(nèi)容單獨(dú)成節(jié)，列于每章之后。為幫助學(xué)生理解所學(xué)內(nèi)容，每章都配備了難易適中的習(xí)題，并在書(shū)后提供了部分習(xí)題答案，另外，《普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·普通高等教育電子通信類國(guó)家級(jí)特色專業(yè)系列規(guī)劃教材：數(shù)字信號(hào)處理（第2版）》還配有電子課件供任課教師參考。
　　《普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材·普通高等教育電子通信類國(guó)家級(jí)特色專業(yè)系列規(guī)劃教材：數(shù)字信號(hào)處理（第2版）》可作為高等院校工科通信工程、電子信息工程、自動(dòng)化、電子科學(xué)與技術(shù)、測(cè)控技術(shù)與儀器以及理科電子信息科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的本科生教材，也可供相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

第二版前言
第一版前言
第1章 緒論
1.1 數(shù)字信號(hào)處理的定義、特點(diǎn)和方法
1.1.1 數(shù)字信號(hào)定義
1.1.2 數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn)
1.1.3 數(shù)字信號(hào)處理的方法
1.1.4 數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用
1.2 數(shù)學(xué)預(yù)備知識(shí)
1.2.1 傅里葉變換的幾種形式
1.2.2 常用的模擬信號(hào)
習(xí)題
第2章 離散時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間系統(tǒng)
2.1 取樣和內(nèi)插
2.1.1 取樣
2.1.2 內(nèi)插
2.2 離散時(shí)間信號(hào)
2.2.1 常用序列
2.2.2 序列的基本運(yùn)算
2.3 時(shí)域離散系統(tǒng)的基本概念
2.4 離散系統(tǒng)的差分方程描述及信號(hào)流圖
2.4.1 離散系統(tǒng)的差分方程
2.4.2 信號(hào)流圖表示
2.5 離散時(shí)間信號(hào)的傅里葉變換
2.5.1 離散時(shí)間信號(hào)傅里葉變換的定義
2.5.2 離散信號(hào)傅里葉變換對(duì)的推導(dǎo)
2.5.3 離散時(shí)間信號(hào)傅里葉變換的性質(zhì)
2.5.4 線性非移變系統(tǒng)的頻率響應(yīng)
2.6 Z變換的定義及收斂域
2.6.1 Z變換的定義
2.6.2 Z變換的收斂域
2.7 Z反變換
2.7.1 Z反變換的定義
2.7.2 Z反變換的求解
2.8 Z變換的性質(zhì)
2.9 一些常用的Z變換對(duì)
2.10 Z變換與拉普拉斯變換、傅里葉變換的關(guān)系
2.10.1 Z變換與拉普拉斯變換的關(guān)系
2.10.2 Z變換與傅里葉變換的關(guān)系
2.11離散系統(tǒng)的頻域分析
2.11.1 傳輸函數(shù)'
2.11.2 用單邊Z變換解線性差分方程
2.11.3 傳輸函數(shù)的零極點(diǎn)
2.11.4 線性非移變因果系統(tǒng)的穩(wěn)定性
2.11.5 信號(hào)流圖的轉(zhuǎn)置定理
2.12本章涉及的Matlab函數(shù)
習(xí)題
第3章 離散傅里葉變換及其快速計(jì)算方法
3.1 問(wèn)題的提出
3.2 DFS及其性質(zhì)
3.2.1 DFS的定義
3.2.2 DFS的性質(zhì)
3.3 DFT及其性質(zhì)
3.3.1 DFT的定義
3.3.2 DFT同Z變換和DTFT間的關(guān)系
3.3.3 DFT的性質(zhì)
3.3.4 DFT變換的應(yīng)用
3.4 快速傅里葉變換
3.4.1 基2時(shí)域抽選算法
3.4.2 基2時(shí)域抽選算法的矩陣表示形式
3.4.3 基2頻域抽選算法
3.4.4 基4時(shí)域抽選算法
3.4.5 IDFT的快速計(jì)算方法
3.5 FFT的應(yīng)用
3.5.1 線性卷積的快速計(jì)算
3.5.2 CZT及其快速計(jì)算
3.6 DFT相關(guān)變換
3.6.1 DCT及其同DFT的關(guān)系
3.6.2 DST及其同DFT的關(guān)系
3.6.3 小結(jié)
3.7 本章涉及的Matlab函數(shù)
……
第4章 IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
第5章 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
第6章 數(shù)字信號(hào)處理中的有限字長(zhǎng)效應(yīng)
第7章 多抽樣率數(shù)字信號(hào)處理
部分習(xí)題答案
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.1.3數(shù)字信號(hào)處理的方法　　數(shù)字信號(hào)處理是研究如何用數(shù)字或符號(hào)序列來(lái)表示信號(hào)以及如何對(duì)這些序列進(jìn)行處理的一門學(xué)科。數(shù)字信號(hào)既然是數(shù)據(jù)序列，其處理實(shí)際上就是進(jìn)行各種數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算，如加、減、乘以及各種邏輯運(yùn)算等。自從1965年庫(kù)利（（200ley）和圖基（Tukey）提出了離散傅里葉變換的快速算法后，許多數(shù)字信號(hào)處理算法都是在時(shí)域和頻域兩個(gè)域中進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)的方法有軟件、硬件和軟硬件結(jié)合?！　∷^軟件處理，就是對(duì)所需要的算法進(jìn)行編程（軟件），然后在通用計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。軟件處理靈活、方便和可靠，并能做到一機(jī)多用。缺點(diǎn)是計(jì)算需要時(shí)間，對(duì)于復(fù)雜的算法，一般不能做到實(shí)時(shí)處理，因?yàn)橥ㄓ糜?jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)與大多數(shù)數(shù)字信號(hào)處理的算法不匹配，不能充分利用計(jì)算機(jī)復(fù)雜的運(yùn)算系統(tǒng)，造成浪費(fèi)，成本較高。　　所謂硬件處理，就是用加法器、乘法器、延時(shí)器、邏輯器件等基本數(shù)字器件以及它們的各種組合來(lái)構(gòu)成專用的邏輯電路或?qū)Ｓ玫臄?shù)字信號(hào)處理芯片，以實(shí)現(xiàn)所需要的運(yùn)算。硬件處理顯然不如軟件處理方便靈活，但能對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。隨著現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件（FPGA／EPLD）的處理速度和集成度的快速提高，硬件處理也可以現(xiàn)場(chǎng)下載或自動(dòng)調(diào)用不同的功能模塊，從而得到不同的系統(tǒng)功能。因此，硬件處理得到了更廣泛的應(yīng)用，特別是對(duì)于高速實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理更是如此?！　〉谌N處理方法就是近年來(lái)日益廣泛采用的各種通用和專用的數(shù)字信號(hào)處理器芯片（如TI TMS320通用系列、Philips Trimedia通用系列、Austek A41102 FFT專用DSP芯片以及移動(dòng)電話中的專用 DSP處理器等），這些處理器是專為數(shù)字信號(hào)處理設(shè)計(jì)的芯片。它們有專門執(zhí)行信號(hào)處理算法的硬件，如乘法累加器、并行流水處理結(jié)構(gòu)、位翻轉(zhuǎn)等；而且有專門的數(shù)字信號(hào)處理指令，所需要的算法靠特定的編程（如匯編語(yǔ)言、C語(yǔ)言等）來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以認(rèn)為是軟硬件處理方式的結(jié)合。因此，采用數(shù)字信號(hào)處理器既方便靈活，一般又能做到實(shí)時(shí)處理。　　總的說(shuō)來(lái)，無(wú)論采用哪種方式來(lái)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，都是用一些典型的數(shù)字電路的組合來(lái)對(duì)數(shù)字信號(hào)序列進(jìn)行所需要的各種運(yùn)算。

編輯推薦

　　在原有教材基礎(chǔ)上，總結(jié)多年實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)后整理而成　　定位于本科教學(xué)，理論分析透徹，緊密結(jié)合當(dāng)前數(shù)字信號(hào)的發(fā)展　　內(nèi)容易于理解，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，便于與相關(guān)課程的銜接　　注重經(jīng)典與現(xiàn)代相結(jié)合、基本理論與工程技術(shù)相結(jié)合、數(shù)學(xué)分　　析與計(jì)算機(jī)輔助方法相結(jié)合、數(shù)學(xué)分析與計(jì)算機(jī)輔助方法相結(jié)合　　各章配有習(xí)題并附有部分習(xí)題答案，并可贈(zèng)送電子課件

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