數(shù)字信號(hào)處理

前言

　　隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，新的信號(hào)處理的理論和技術(shù)不斷涌現(xiàn)。信息科學(xué)與技術(shù)研究的核心內(nèi)容主要是信號(hào)的獲取、傳輸和處理、識(shí)別及綜合等。信號(hào)是信息的載體，系統(tǒng)是信息處理的手段。因此，作為研究信號(hào)和系統(tǒng)的基本理論與方法的數(shù)字信號(hào)處理教材，應(yīng)跟蹤信息技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，積極吸收國(guó)內(nèi)外教研成果。為此，編者在研究國(guó)內(nèi)外最新同類(lèi)教材的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)歷，重新組織和編寫(xiě)了本教材，使它具有以下幾個(gè)方面的特色：　　在教材的觀(guān)念上，體現(xiàn)教材不僅是人類(lèi)知識(shí)的載體，也是人類(lèi)思維方法和認(rèn)知過(guò)程的載體。教材的體系結(jié)構(gòu)循序漸進(jìn)，教材的內(nèi)容深入淺出，符合認(rèn)知規(guī)律。努力實(shí)現(xiàn)在教材學(xué)習(xí)的過(guò)程中，既能夠獲取有效的知識(shí)，又能夠鍛煉和提高自主學(xué)習(xí)能力?！　≡诮滩牡捏w系上，正確處理局部與整體的辯證關(guān)系。根據(jù)電氣信息學(xué)科的技術(shù)基礎(chǔ)課程“路、場(chǎng)、信號(hào)處理”的知識(shí)體系，確立信號(hào)處理系列課程的體系，以信號(hào)分析為基礎(chǔ)、系統(tǒng)分析為橋梁、處理技術(shù)為手段，突出理論和方法中所蘊(yùn)涵的數(shù)學(xué)概念、物理概念和工程概念，實(shí)現(xiàn)原理、方法和應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合。　　在教材內(nèi)容上，體現(xiàn)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、解析方法與計(jì)算機(jī)輔助方法相結(jié)合的特點(diǎn)。在介紹經(jīng)典的理論與方法的基礎(chǔ)上，適當(dāng)引入現(xiàn)代信號(hào)處理的理論與方法，體現(xiàn)基礎(chǔ)性、時(shí)代性和先進(jìn)性，如較系統(tǒng)地介紹了信號(hào)處理的多速率分析：信號(hào)的時(shí)頻分析及小波分析等新內(nèi)容。數(shù)字信號(hào)處理是技術(shù)性很強(qiáng)的課程，本書(shū)引入MATLAB仿真分析軟件的介紹，突出信號(hào)處理理論的技術(shù)應(yīng)用，如在信號(hào)譜分析、濾波器設(shè)計(jì)、信號(hào)的時(shí)頻分析及應(yīng)用等內(nèi)容中，都利用MATLAB實(shí)現(xiàn)其工程應(yīng)用。　　本教材于2001年被評(píng)為普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，2003年列入高等教育出版社“高等教育百門(mén)精品課程教材建設(shè)計(jì)劃”精品項(xiàng)目，同時(shí)也是北京交通大學(xué)國(guó)家工科基礎(chǔ)課程電工電子教學(xué)基地的系列教材之一。

內(nèi)容概要

　　《數(shù)字信號(hào)處理》是普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，2003年被列入高等教育出版社“高等教育百門(mén)精品課程教材建設(shè)計(jì)劃”精品項(xiàng)目?！稊?shù)字信號(hào)處理》介紹了數(shù)字信號(hào)處理的基本原理、基本分析方法和處理技術(shù)，簡(jiǎn)要介紹了離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)域、頻域和z域分析的基礎(chǔ)理論，重點(diǎn)介紹了離散傅里葉變換的原理及其快速算法FFT在信號(hào)處理中的應(yīng)用，并深入討論了IIR和FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)?！稊?shù)字信號(hào)處理》在介紹隨機(jī)信號(hào)經(jīng)典功率譜估計(jì)的基礎(chǔ)上，較全面地討論了現(xiàn)代功率譜估計(jì)，并根據(jù)信息技術(shù)的發(fā)展，較系統(tǒng)地介紹了多速率信號(hào)處理以及信號(hào)的時(shí)頻分析?！　　稊?shù)字信號(hào)處理》內(nèi)容豐富，強(qiáng)調(diào)基本理論、基本概念和基本方法，注重內(nèi)容的時(shí)代性和前沿性，將計(jì)算機(jī)仿真工具M(jìn)ATLAB與教材內(nèi)容緊密結(jié)合，增加設(shè)計(jì)性、綜合性和工程性的例題及習(xí)題，充分體現(xiàn)了經(jīng)典與現(xiàn)代相結(jié)合，基本理論與工程技術(shù)相結(jié)合，解析方法與計(jì)算機(jī)輔助分析相結(jié)合。全書(shū)敘述深入淺出，條理清楚，概念清晰。　　《數(shù)字信號(hào)處理》可作為高等學(xué)校工科電子信息工程、通信工程、自動(dòng)化、電子科學(xué)技術(shù)、測(cè)控技術(shù)與儀器、生物醫(yī)學(xué)工程及理科電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)作為“數(shù)字信號(hào)處理”課程教材使用，也可供有關(guān)領(lǐng)域的科技工作者自學(xué)參考。

作者簡(jiǎn)介

　　陳后金教授，工學(xué)博士，博士生導(dǎo)師，國(guó)家電工電子教學(xué)基地主任。北京市教學(xué)名師，全國(guó)優(yōu)秀教師，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才，教育部教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員。主要研究方向?yàn)閿?shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理等，在美國(guó)RICE大學(xué)、TEXAS大學(xué)研修信號(hào)處理多年。長(zhǎng)期主講本科生“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”等必修課程、以及研究生“近代數(shù)字信號(hào)處理”學(xué)位課程。主持建設(shè)的“信號(hào)與系統(tǒng)”課程被評(píng)為首批國(guó)家精品課程。主編出版了北京高等教育精品教材《信號(hào)與系統(tǒng)》、高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《數(shù)字信號(hào)處理》、教育部教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)立項(xiàng)教材《信號(hào)分析與處理實(shí)驗(yàn)》等7本教材。主持或承擔(dān)國(guó)家級(jí)和省部級(jí)以上科研項(xiàng)目15項(xiàng)，發(fā)表科研論文40多篇。主持國(guó)家級(jí)和省部級(jí)教研項(xiàng)目9項(xiàng)，發(fā)表教研論文10余篇。獲得全國(guó)高等院校青年教師霍英東教學(xué)獎(jiǎng)、北京市優(yōu)秀教學(xué)成果獎(jiǎng)2項(xiàng)、省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng)

書(shū)籍目錄

第1章　離散信號(hào)與系統(tǒng)分析基礎(chǔ)1.1　離散時(shí)間信號(hào)1.2　離散時(shí)間系統(tǒng)1.3　離散時(shí)間信號(hào)的頻域分析1.4　離散系統(tǒng)的頻域分析1.5　雙邊z變換1.6　系統(tǒng)函數(shù)1.7　全通濾波器與最小相位系統(tǒng)1.8　信號(hào)的抽樣1.9　離散信號(hào)和系統(tǒng)分析的MATLAB實(shí)現(xiàn)1.10　習(xí)題2章　離散傅里葉變換2.1　有限長(zhǎng)序列的傅里葉分析2.2　離散傅里葉變換的性質(zhì)2.3　離散傅里葉變換與Z變換的關(guān)系2.4　利用DFT計(jì)算線(xiàn)性卷積2.5　利用DFT分析連續(xù)非周期信號(hào)的頻譜2.6　利用MATLAB實(shí)現(xiàn)信號(hào)DFT的計(jì)算2.7　習(xí)題第3章　離散傅里葉變換快速算法3.1　基2時(shí)間抽取FFT算法3.2　基2頻率抽取FFT算法3.3　實(shí)序列的DFT計(jì)算3.4　IDF的快速計(jì)算方法3.5　基4-FFT算法3.6　線(xiàn)性調(diào)頻z變換算法3.7　習(xí)題第4章　IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)4.1　模擬低通濾波器設(shè)計(jì)4.2　模擬域頻率變換4.3　脈沖響應(yīng)不變法4.4　雙線(xiàn)性變換法4.5　用MATLAB實(shí)現(xiàn)濾波器設(shè)計(jì)4.6　習(xí)題第5章　FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)5.1　線(xiàn)性相位FIR濾波器的特性5.2　窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器5.3　頻率取樣法設(shè)計(jì)線(xiàn)性相位FIR濾波器5.4　線(xiàn)性相位FIR濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)5.5　利用MATLAB實(shí)現(xiàn)FIr濾波器設(shè)計(jì)5.6　習(xí)題第6章　功率譜估計(jì)6.1　隨機(jī)信號(hào)的特征描述6.2　平穩(wěn)隨機(jī)序列通過(guò)LTI離散時(shí)間系統(tǒng)6.3　經(jīng)典功率譜估計(jì)6.4　現(xiàn)代譜估計(jì)6.5　隨機(jī)信號(hào)功率譜估計(jì)的MATLAB實(shí)現(xiàn)6.6　習(xí)題第7章　數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)7.1　IIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)7.2　FIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)7.3　格型結(jié)構(gòu)7.4　數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)的MATLAB實(shí)現(xiàn)7.5　有限字長(zhǎng)效應(yīng)7.6　習(xí)題第8章　多速率信號(hào)處理基礎(chǔ)8.1　多速率系統(tǒng)中的基本單元8.2　抽取濾波器和內(nèi)插濾波器8.3　多相分解8.4　半帶濾波器8.5　兩通道濾波器組8.6　習(xí)題第9章　信號(hào)時(shí)頻分析與小波分析9.1　短時(shí)傅里葉變換9.2　小波展開(kāi)與小波變換9.3　小波變換與多分辨分析9.4　小波變換與濾波器組9.5　基于小波的信號(hào)處理與應(yīng)用9.6　利用MATLAB實(shí)現(xiàn)信號(hào)小波分析部分習(xí)題參考答案參考文獻(xiàn)

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