數(shù)字信號(hào)處理

前言

　　2001年7月間，電子工業(yè)出版社的領(lǐng)導(dǎo)同志邀請(qǐng)各高校十幾位通信領(lǐng)域方面的老師，商量引進(jìn)國(guó)外教材問(wèn)題。與會(huì)同志對(duì)出版社提出的計(jì)劃十分贊同，大家認(rèn)為，這對(duì)我國(guó)通信事業(yè)、特別是對(duì)高等院校通信學(xué)科的教學(xué)工作會(huì)很有好處。　　教材建設(shè)是高校教學(xué)建設(shè)的主要內(nèi)容之一。編寫、出版一本好的教材，意味著開(kāi)設(shè)了一門好的課程，甚至可能預(yù)示著一個(gè)嶄新學(xué)科的誕生。20世紀(jì)40年代MIT林肯實(shí)驗(yàn)室出版的一套28本雷達(dá)叢書(shū)，對(duì)近代電子學(xué)科、特別是對(duì)雷達(dá)技術(shù)的推動(dòng)作用，就是一個(gè)很好的例子?！　∥覈?guó)領(lǐng)導(dǎo)部門對(duì)教材建設(shè)一直非常重視。20世紀(jì)80年代，在原教委教材編審委員會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)下，匯集了高等院校幾百位富有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的專家，編寫、出版了一大批教材；很多院校還根據(jù)學(xué)校的特點(diǎn)和需要，陸續(xù)編寫了大量的講義和參考書(shū)。這些教材對(duì)高校的教學(xué)工作發(fā)揮了極好的作用。近年來(lái)，隨著教學(xué)改革不斷深入和科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步，有的教材內(nèi)容已比較陳舊、落后，難以適應(yīng)教學(xué)的要求，特別是在電子學(xué)和通信技術(shù)發(fā)展神速、可以講是日新月異的今天，如何適應(yīng)這種情況，更是一個(gè)必須認(rèn)真考慮的問(wèn)題。解決這個(gè)問(wèn)題，除了依靠高校的老師和專家撰寫新的符合要求的教科書(shū)外，引進(jìn)和出版一些國(guó)外優(yōu)秀電子與通信教材，尤其是有選擇地引進(jìn)一批英文原版教材，是會(huì)有好處的?！　∫荒甓鄟?lái)，電子工業(yè)出版社為此做了很多工作。他們成立了一個(gè)“國(guó)外電子與通信教材系列”項(xiàng)目組，選派了富有經(jīng)驗(yàn)的業(yè)務(wù)骨干負(fù)責(zé)有關(guān)工作，收集了230余種通信教材和參考書(shū)的詳細(xì)資料，調(diào)來(lái)了100余種原版教材樣書(shū)，依靠由20余位專家組成的出版委員會(huì)，從中精選了40多種，內(nèi)容豐富，覆蓋了電路理論與應(yīng)用、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、微電子、通信系統(tǒng)、電磁場(chǎng)與微波等方面，既可作為通信專業(yè)本科生和研究生的教學(xué)用書(shū)，也可作為有關(guān)專業(yè)人員的參考材料。此外，這批教材，有的翻譯為中文，還有部分教材直接影印出版，以供教師用英語(yǔ)直接授課。希望這些教材的引進(jìn)和出版對(duì)高校通信教學(xué)和教材改革能起一定作用?！　≡谶@里，我還要感謝參加工作的各位教授、專家、老師與參加翻譯、編輯和出版的同志們。各位專家認(rèn)真負(fù)責(zé)、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、不辭辛勞、不怕瑣碎和精益求精的態(tài)度，充分體現(xiàn)了中國(guó)教育工作者和出版工作者的良好美德?！　‰S著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)高校教學(xué)工作會(huì)不斷提出新的要求和希望。我想，無(wú)論如何，要做好引進(jìn)國(guó)外教材的工作，一定要聯(lián)系我國(guó)的實(shí)際。教材和學(xué)術(shù)專著不同，既要注意科學(xué)性、學(xué)術(shù)性，也要重視可讀性，要深入淺出，便于讀者自學(xué)；引進(jìn)的教材要適應(yīng)高校教學(xué)改革的需要，針對(duì)目前一些教材內(nèi)容較為陳舊的問(wèn)題，有目的地引進(jìn)一些先進(jìn)的和正在發(fā)展中的交叉學(xué)科的參考書(shū)；要與國(guó)內(nèi)出版的教材相配套，安排好出版英文原版教材和翻譯教材的比例。我們努力使這套教材能盡量滿足上述要求，希望它們能放在學(xué)生們的課桌上，發(fā)揮一定的作用。　　最后，預(yù)祝“國(guó)外電子與通信教材系列”項(xiàng)目取得成功，為我國(guó)電子與通信教學(xué)和通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展培土施肥。也懇切希望讀者能對(duì)這些書(shū)籍的不足之處、特別是翻譯中存在的問(wèn)題，提出意見(jiàn)和建議，以便再版時(shí)更正。

內(nèi)容概要

　　《數(shù)字信號(hào)處理（第2版）（英文版）》在Richard G. Lyons所著Understanding Digital Signal Processing ， Second。Edition的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改編，針對(duì)通信類學(xué)校本科教學(xué)大綱，刪除了教學(xué)中一般不涉及的內(nèi)容，調(diào)整了章節(jié)順序，并增加了z反變換、濾波器結(jié)構(gòu)、線性相位FIR濾波器及其結(jié)構(gòu)、模擬濾波器簡(jiǎn)介的內(nèi)容，使教材內(nèi)容更加完整。全書(shū)在概述了離散序列和系統(tǒng)的定義和實(shí)例之后，詳細(xì)討論了離散系統(tǒng)的特性、信號(hào)的離散化和離散卷積、z變換、離散時(shí)間傅里葉變換和離散傅里葉變換、快速傅里葉變換、數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)以及有限和無(wú)限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)等基本概念和基本理論。書(shū)中涉及的數(shù)學(xué)知識(shí)以簡(jiǎn)明形式給出，深入淺出，易于理解。《數(shù)字信號(hào)處理（第2版）（英文版）》每章都增加了例題、習(xí)題和MATLAB例題，以便加強(qiáng)對(duì)每章內(nèi)容的理解和掌握。　　《數(shù)字信號(hào)處理（第2版）（英文版）》可作為理工類大專院校電子、計(jì)算機(jī)、通信等專業(yè)的本科生雙語(yǔ)教學(xué)教材，對(duì)于DSF，領(lǐng)域的工程技術(shù)人員也有很好的參考價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介

　　萊昂斯（Richard G．Lyons），畢業(yè)于美國(guó)加州阿克隆大學(xué)，曾任國(guó)家安全局和TRW（天合）汽車集團(tuán)公司眾多DSP系統(tǒng)的首席硬件工程師，負(fù)責(zé)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試和安裝。曾任教于加利福尼亞大學(xué)圣塔克魯茲分校，并發(fā)表過(guò)很多有關(guān)DSP的文章。作為IEEE Signal Processing Magazine的副主編，開(kāi)設(shè)了DSP Tips＆Tricks專欄并負(fù)責(zé)編輯。

書(shū)籍目錄

Chapter 1 Discrete Sequences and Systems 11.1 Discrete Sequences and Their Notation 11.1.1 Discrete-time Signals 21.1.2 Frequently Used Discrete Sequences 71.2 Signal Amplitude， Magnitude， Power 91.3 Signal Processing Operational Symbols 101.4 Introduction to Discrete Linear Time-Invariant Systems 121.5 Discrete Linear Systems 121.5.1 Example of a Linear System 121.5.2 Example of a Nonlinear System 141.6 Time-Invariant Systems 161.6.1 Example of a Time-Invariant System 161.7 The Commutative Property of Linear Time-Invariant Systems 171.8 The Causality Property of Linear Time-Invariant Systems 181.9 The Stability Property of Linear Time-Invariant Systems 181.10 Analyzing Linear Time-Invariant Systems 191.11 Problems 201.12 MATLAB Applications 221.12.1 Applications 221.12.2 Examples 231.12.3 Exercises 24Chapter 2 Periodic Sampling 252.1 Aliasing： Signal Ambiguity in the Frequency Domain 252.2 Sampling Low-Pass Signals 292.3 A Generic Description of Discrete Convolution 322.3.1 Discrete Convolution in the Time Domain 332.3.2 The Convolution Theorem 362.3.3 Applying the Convolution Theorem 392.4 Problems 422.5 Matlab Applications 432.5.1 Applications 432.5.2 Examples 442.5.3 Exercises 46Chapter 3 Z-Transform 473.1 The z-Transform 473.1.1 Poles and Zeros on the z-Plane and Stability 493.1.2 The ROC of z-Transform 503.1.3 The Properties of z-Transform 533.2 The Inverse z-Transform 553.2.1 General Expression of Inverse z-Transform 553.2.2 Inverse z-Transform by Partial-Fraction Expansion 583.3 Problems 613.4 MATLAB Applications 633.4.1 Applications 633.4.2 Examples 643.4.3 Exercises 67Chapter 4 The Discrete Fourier Transform 684.1 Interpreting the DFT 694.2 Understanding the DFT Equation 714.2.1 DFT Example 1 744.3 DFT Properties 814.3.1 DFT Symmetry 814.3.2 DFT Linearity 834.3.3 DFT Magnitudes 834.3.4 DFT Frequency Axis 844.3.5 DFT Shifting Theorem 854.4 Inverse DFT 874.5 DFT Leakage 884.6 Windows 944.7 DFT Resolution， Zero Padding， and Frequency-Domain Sampling 1014.8 Frequency Response 1044.9 Problems 1064.10 Matlab Applications 1074.10.1 Applications 1074.10.2 Examples 1084.10.3 Exercises 111Chapter 5 The Fast Fourier Transform 1125.1 Relationship of the FFT to the DFT 1125.2 FFT Alogrithm 1135.3 Derivation of the Radix-2 FFT Algorithm 1145.4 FFT Input/Output Data Index Bit Reversal 1205.5 Radix-2 FFT Butterfly Structures 1215.6 Efficiently Performing the FFT of Real Sequences 1275.6.1 Performing Two N-Point Real FFTs 1275.6.2 Performing a 2N-Point Real FFT 1335.7 Discrete Convolution using FFT 1375.7.1 Overlap-added 1385.7.2 Overlap-saved 1385.8 IFFT Algorithm 1405.9 Problems 1435.10 Matlab Applications 1445.10.1 Applications 1445.10.2 Examples 1445.10.3 Exercises 146Chapter 6 Filter Structure 1476.1 Block Structure 1476.2 Mason and Transpose Theorem 1496.2.1 Mason s Rule 1496.2.2 Transpose Theorem 1506.3 Example of Filter Structures 1516.3.1 IIR Filter Structure 1516.3.2 FIR Direct Structure 1586.3.3 FIR Cascade Structure 1586.4 Problems 1596.5 Matlab Applications 1626.5.1 Applications 1626.5.2 Examples 1636.5.3 Exercises 167Chapter 7 Finite Impulse Response Filters 1687.1 An Introduction to Finite Impulse Response （FIR） Filters 1697.2 Properties of FIR Filters 1727.2.1 Convolution in FIR Filters 1727.2.2 Linear phase FIR Filter 1817.2.3 Linear Phase FIR Filter Structure 1887.2.4 FIR Filter Poles and Zeros 1947.3 Low-Pass FIR Filter Design 1967.3.1 Window Design Method 1977.3.2 Windows Used in FIR Filter Design 2047.3.3 Examples to Design Linear Phase Low-Pass FIR Filter 2107.4 Examples to Design Other Types Linear Phase FIR Filter 2157.5 Problems 2207.6 Matlab Exercises 2237.6.1 Applications 2237.6.2 Examples 2237.6.3 Exercises 224Chapter 8 Infinite Impulse Response Filters 2268.1 An Introduction to Infinite Impulse Response Filters 2278.2 The Laplace Transform 2298.2.1 Poles and Zeros on the s-Plane and Stability 2348.3 Analog Low-Pass Filters 2398.3.1 Introduction 2408.3.2 Approximation of analog filter characteristics 2408.3.3 Butterworth Approximation 2428.3.4 Chebyshev Approximation 2478.4 Impulse Invariance IIR Filter Design Method 2538.4.1 Impulse Invariance Design Method 1 Example 2588.4.2 Impulse Invariance Design Method 2 Example 2608.5 Bilinear Transform IIR Filter Design Method 2668.5.1 Bilinear Transform Design Example 2718.6 Low-Pass IIR Filter Design 2748.6.1 Example of Low-Pass IIR Digital Filter Design 2748.6.2 a Brief Comparison of IIR and FIR Filters 2778.7 Other Types IIR Filter Design 2788.8 Problems 2848.9 Matlab Exercises 2868.9.1 Functions of IIR Design 2868.9.2 Examples 2878.9.3 Exercises 288

編輯推薦

　　通俗、易于理解的語(yǔ)言風(fēng)格和內(nèi)容，豐富了z變換、DTFT變換等DSP重要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)結(jié)合工程應(yīng)用的DSP例子并給出解決思路。給出了濾波器結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)手段，豐富、直觀的大量DSP例題和方案，增加了習(xí)題和DSP編程的內(nèi)容。

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