數(shù)字信號(hào)處理

內(nèi)容概要

　　本書(shū)系統(tǒng)地介紹了數(shù)字信號(hào)處理的理論、相應(yīng)的算法及這些算法的軟件與硬件實(shí)現(xiàn)。全書(shū)共14章，分為上、下兩篇，每篇各7章。上篇內(nèi)容包括離散時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間系統(tǒng)的基本概念、Z變換及離散時(shí)間系統(tǒng)分析、離散傅里葉變換、傅里葉變換的快速算法、離散時(shí)間系統(tǒng)的相位、結(jié)構(gòu)與狀態(tài)變量描述、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)（IIR、FIR及特殊形式的濾波器）等；下篇內(nèi)容包括信號(hào)的正交變換（正交變換的定義與性質(zhì)、K-L變換、DCT及其在圖像壓縮中的應(yīng)用）、信號(hào)處理中若干典型算法（如抽取與插值、子帶分解、調(diào)制與解調(diào)、反卷積、SVD、獨(dú)立分量分析及同太民濾波等）、平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)的基本概念、經(jīng)典功率譜估計(jì)、參數(shù)模型功率譜估計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理中的有限字長(zhǎng)問(wèn)題及數(shù)字信號(hào)處理的硬件實(shí)現(xiàn)等內(nèi)容。書(shū)中介紹了數(shù)字信號(hào)處理中所涉及的絕大部分MATLAB文件，并給出了使用的具體實(shí)例。所附光盤(pán)中包含了40個(gè)分別用FORTRAN語(yǔ)言和C語(yǔ)言編寫(xiě)的信號(hào)處理子和程序，此外還包含了近100個(gè)用MATLAB編寫(xiě)的信號(hào)處理程序，這些MATLAB程序可用于求解書(shū)中的絕大部分例題并繪制其插圖。除第14章外，《數(shù)字信號(hào)處理：理論算法與實(shí)現(xiàn)》每一章都配有習(xí)題及上機(jī)練習(xí)題。

書(shū)籍目錄

常用符號(hào)一覽表
緒論
0.1 數(shù)字信號(hào)處理的理論
0.2 數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)
0.3 數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
上 篇
第1章 離散時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間系統(tǒng)
1.1 離散時(shí)間信號(hào)的基本概念
1.1.1 離散信號(hào)概述
1.1.2 典型離散信號(hào)
1.1.3 離散信號(hào)的運(yùn)算
1.1.4 關(guān)于離散正弦信號(hào)的周期
1.2 信號(hào)的分類(lèi)
1.3 噪聲
1.4 信號(hào)空間的基本概念
1.5 離散時(shí)間系統(tǒng)的基本概念
1.6 LSI系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系
1.7 LSI系統(tǒng)的頻率響應(yīng)
1.8 確定性信號(hào)的相關(guān)函數(shù)
1.8.1 相關(guān)函數(shù)的定義
1.8.2 相關(guān)函數(shù)和線性卷積的關(guān)系
1.8.3 相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)
1.8.4 相關(guān)函數(shù)的應(yīng)用
1.9 關(guān)于Matlab
1.10 與本章 內(nèi)容有關(guān)的Matlab文件
小結(jié)
習(xí)題與上機(jī)練習(xí)
參考文獻(xiàn)
第2章 Z變換及離散時(shí)間系統(tǒng)分析
2.1 Z變換的定義
2.2 Z變換的收斂域
2.3 Z變換的性質(zhì)
2.4 逆Z變換
2.4.1 冪級(jí)數(shù)法
2.4. 2 部分分式法
2.4.3 留數(shù)法
2.5 LSI系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)
2.5.1 轉(zhuǎn)移函數(shù)的定義
2.5.2 離散系統(tǒng)的極零分析
2.5.3 濾波的基本概念
2.6 IIR系統(tǒng)的信號(hào)流圖與結(jié)構(gòu)
2.6.1 IIR系統(tǒng)的信號(hào)流圖
2.6.2 IIR系統(tǒng)的直接實(shí)現(xiàn)
2.6.3 IIR系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)
2.6.4 IIR系統(tǒng)的并聯(lián)實(shí)現(xiàn)
2.7 用Z變換求解差分方程
2.8 與本章 內(nèi)容有關(guān)的Matlab文件
小結(jié)
習(xí)題與上機(jī)練習(xí)
參考文獻(xiàn)
第3章 離散時(shí)間信號(hào)的傅里葉變換
3.1 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的傅里葉變換
3. 1.1 連續(xù)周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)
3.1.2 連續(xù)非周期信號(hào)的傅里葉變換
3.1.3 傅里葉級(jí)數(shù)和傅里葉變換的區(qū)別與聯(lián)系
3.2 離散時(shí)間信號(hào)的傅里葉變換(DTFT)
3.2.1 DTFT的定義
3.2.2 DTFT的性質(zhì)
3.2.3 關(guān)于DTFT存在的條件
3.2.4 一些典型信號(hào)的DTFT
3.2.5 信號(hào)截短對(duì)DTFT的影響
3.3 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的抽樣
3.3.1 抽樣定理
3.3.2 信號(hào)的重建
3.4 離散時(shí)間周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)
3.5 離散傅里葉變換(DFT)
3.5.1 DFT的定義
3.5.2 DFT導(dǎo)出的圖形解釋
3.5.3 DFT與DTFT及Z變換之關(guān)系
3.5.4 DFT的性質(zhì)
3.6 用DFT計(jì)算線性卷積
3.6.1 用DFT計(jì)算線性卷積的方法和步驟
3.6.2 長(zhǎng)序列卷積的計(jì)算
3.7 與DFT有關(guān)的幾個(gè)問(wèn)題
3.7.1 頻率分辨率及DFT參數(shù)的選擇
3.7.2 補(bǔ)零問(wèn)題
3.7.3 DFT對(duì)FT的近似
3.8 關(guān)于正弦信號(hào)抽樣的討論
3.8.1 抽樣定理對(duì)正弦信號(hào)的適用性
3.8.2 正弦信號(hào)抽樣中的不確定性
3.8.3 對(duì)正弦信號(hào)截短的原則
3.9 二維傅里葉變換
3.10 希爾伯特變換
3.10.1 連續(xù)時(shí)間信號(hào)的希爾伯特變換
3.10.2 離散時(shí)間信號(hào)的希爾伯特變換
3.10.3 希爾伯特變換的性質(zhì)
3.10.4 實(shí)因果信號(hào)傅里葉變換的實(shí)部與虛部，對(duì)數(shù)幅度與
相位之間的關(guān)系
3.11 與本章 內(nèi)容有關(guān)的Matlab文件
小結(jié)
習(xí)題與上機(jī)練習(xí)
參考文獻(xiàn)
第4章 快速傅里葉變換
4.1 概述
4.2 時(shí)間抽取(DIT)基2 FFT算法
4.2.1 算法的推導(dǎo)
4.2.2 算法的討論
4.3 頻率抽取(DIF)基2 FFT算法
4.4 進(jìn)一步減少運(yùn)算量的措施
4.4.1 多類(lèi)蝶形單元運(yùn)算
4.4.2 W因子的生成
4.4.3 實(shí)輸入數(shù)據(jù)時(shí)的FFT算法
4.5 分裂基算法
4.5.1 頻率抽取基4 FFT算法
4.5.2 分裂基算法
4.6 輸入、輸出端僅取少數(shù)點(diǎn)的FFT簡(jiǎn)化算法
4.6.1 原始輸入數(shù)據(jù)中含有較多零時(shí)的FFT簡(jiǎn)化算法
4.6.2 輸入輸出端同時(shí)使用FFT簡(jiǎn)化算法
4.6.3 線性調(diào)頻Z變換(CZT)
4.7 Winograd快速傅里葉變換算法
4.7.1 下標(biāo)映射
4.7.2 快速卷積算法
4.7.3 WFTA的公式表示
4.7.4 素因子算法和WFTA所需計(jì)算量
4.8 與本章 內(nèi)容有關(guān)的Matlab文件
小結(jié)
習(xí)題與上機(jī)練習(xí)
參考文獻(xiàn)
第5章 離散時(shí)間系統(tǒng)的相位、結(jié)構(gòu)與狀態(tài)變量描述
5.1 離散時(shí)間系統(tǒng)的相頻響應(yīng)
5.2 FIR系統(tǒng)的線性相位特性
5.3 具有線性相位特性的FIR系統(tǒng)的零點(diǎn)分布
5.4 全通系統(tǒng)與最小相位系統(tǒng)
5.4.1 全通系統(tǒng)
5.4.2 最小相位系統(tǒng)
5.5 譜分解
5.6 FIR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
5.6.1 直接實(shí)現(xiàn)與級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)
5.6.2 具有線性相位的FIR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
5.6.3 FIR系統(tǒng)的頻率抽樣實(shí)現(xiàn)
5.7 離散時(shí)間系統(tǒng)的Lattice結(jié)構(gòu)
5.7.1 全零點(diǎn)系統(tǒng)(FIR)的Lattice結(jié)構(gòu)
5.7.2 全極點(diǎn)系統(tǒng)(IIR)的Lattice結(jié)構(gòu)
5.7.3 極零系統(tǒng)的Lattice結(jié)構(gòu)
5.8 離散時(shí)間系統(tǒng)的內(nèi)部描述
5.8.1 LSI系統(tǒng)的狀態(tài)變量與狀態(tài)方程
5.8.2 由狀態(tài)方程求系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)
5.8.3 由狀態(tài)方程求系統(tǒng)的輸出及單位抽樣響應(yīng)
5.9 與本章 內(nèi)容有關(guān)的Matlab文件
小結(jié)
習(xí)題與上機(jī)練習(xí)
參考文獻(xiàn)
第6章 無(wú)限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)
6.1 濾波器的基本概念
6.1.1 濾波器的分類(lèi)
6.1.2 濾波器的技術(shù)要求
6.2 模擬低通濾波器的設(shè)計(jì)
6.2.1 概述
6.2.2 巴特沃思模擬低通濾波器的設(shè)計(jì)
6.2.3 切比雪夫I型模擬低通濾波器的設(shè)計(jì)
6.3 模擬高通、帶通及帶阻濾波器的設(shè)計(jì)
6.3.1 模擬高通濾波器的設(shè)計(jì)
6.3.2 模擬帶通濾波器的設(shè)計(jì)
6.3.3 模擬帶阻濾波器的設(shè)計(jì)
6.4 用沖激響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字低通濾波器
6.5 用雙線性Z變換法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字低通濾波器
6.6 數(shù)字高通、帶通及帶阻濾波器的設(shè)計(jì)
6.7 與本章 內(nèi)容有關(guān)的Matlab文件
小結(jié)
習(xí)題與上機(jī)練習(xí)
參考文獻(xiàn)
第7章 有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)
7. 1 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的窗函數(shù)法
7.2 窗函數(shù)
7.3 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的頻率抽樣法
7.4 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的切比雪夫逼近法
7.4.1 切比雪夫最佳一致逼近原理
7.4.2 利用切比雪夫逼近理論設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器
7.4.3 誤差函數(shù)E()的極值特性
7.4.4 線性相位FIR數(shù)字濾波器四種形式的統(tǒng)一表示
7.4.5 設(shè)計(jì)舉例
7.4.6 濾波器階次的估計(jì)
7.5 幾種簡(jiǎn)單形式的濾波器
7.5.1 平均濾波器
7.5.2 平滑濾波器
7.5.3 梳狀濾波器
7.6 建立在極零點(diǎn)抵消基礎(chǔ)上的簡(jiǎn)單整系數(shù)濾波器
7.7 低階低通差分濾波器
7.7.1 最佳低階低通差分濾波器的導(dǎo)出
7.7.2 幾種常用的低通整系數(shù)差分濾波器
7.8 濾波器設(shè)計(jì)小結(jié)
7.9 與本章 內(nèi)容有關(guān)的Matlab文件
小結(jié)
習(xí)題與上機(jī)練習(xí)
參考文獻(xiàn)
下篇
第8章 信號(hào)處理中常用的正交變換
8.1 希爾伯特空間中的正交變換
8.1.1 信號(hào)的正交分解
8.1.2 正交變換的性質(zhì)
8.1.3 交變換的種類(lèi)
8.2 K-L變換
8.3 離散余弦變換(DCT)與離散正弦變換(DST)
8.3.1 DCT的定義
8.3.2 DCT和K-L變換的關(guān)系
8.3.3 DST的定義及與K-L變換的關(guān)系
8.4 離散Hartley變換(DHT)
8.5 離散W變換(DWT)及正弦類(lèi)變換
8.5.1 DWT的定義
8.5.2 種形式的DCT及DST
8.5.3 DCT，DST對(duì)K-L變換的近似性能
8.6 DCT，DST及DWT快速算法簡(jiǎn)述
8.6.1 DCT-II快速算法的思路
8.6.2 DWT快速算法的思路
8.6.3 DST-I快速算法的思路
8.7 圖像壓縮簡(jiǎn)介
8.7.1 圖像的基本概念
8.7.2 圖像壓縮的基本概念
8.7.3 圖像壓縮國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介
8.8 重疊正交變換
8.9 與本章 內(nèi)容有關(guān)的Matlab文件
小結(jié)
習(xí)題與上機(jī)練習(xí)
參考文獻(xiàn)
第9章 信號(hào)處理中的若干典型算法
9.1 信號(hào)的抽取與插值
9.1.1 信號(hào)的抽取
9.1.2 信號(hào)的插值
9.1.3 抽取與插值相結(jié)合的抽樣率轉(zhuǎn)換
9.1.4 抽取與插值的濾波器實(shí)現(xiàn)
9.2 信號(hào)的子帶分解及濾波器組的基本概念
9.3 窄帶信號(hào)及信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)
9.3.1 窄帶信號(hào)
9.3.2 信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)
9.3.3 窄帶信號(hào)的抽樣
9.4 逆系統(tǒng)、反卷積及系統(tǒng)辨識(shí)
9.5 奇異值分解
9.6 獨(dú)立分量分析簡(jiǎn)介
9.7 同態(tài)濾波及復(fù)倒譜簡(jiǎn)介
9.8 與本章 內(nèi)容有關(guān)的Matlab文件
小結(jié)
習(xí)題與上機(jī)練習(xí)
參考文獻(xiàn)
第10章 平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)
10.1 隨機(jī)信號(hào)及其特征描述
10.1.1 隨機(jī)變量
10.1.2 隨機(jī)信號(hào)及其特征的描述
10.2 平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)
10.2.1 平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)的定義
10.2.2 平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)
10.2.3 平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)的功率譜
10.2.4 一階馬爾可夫過(guò)程
10.3 平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)通過(guò)線性系統(tǒng)
10.4 平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)的各態(tài)遍歷性
10.5 信號(hào)處理中的最小平方估計(jì)問(wèn)題
10.5.1 確定性信號(hào)處理中的最小平方問(wèn)題
10.5.2 隨機(jī)信號(hào)參數(shù)的最小均方估計(jì)
10.5.3 隨機(jī)信號(hào)的線性最小均方濾波
10.6 估計(jì)質(zhì)量的評(píng)價(jià)
10.7 功率譜估計(jì)概述
10.8 與本章 內(nèi)容有關(guān)的Matlab文件
小結(jié)
習(xí)題與上機(jī)練習(xí)
參考文獻(xiàn)
第11章 經(jīng)典功率譜估計(jì)
11.1 自相關(guān)函數(shù)的估計(jì)
11.1.1 自相關(guān)函數(shù)的直接估計(jì)
11.1.2 自相關(guān)函數(shù)的快速計(jì)算
11.2 經(jīng)典譜估計(jì)的基本方法
11.2.1 直接法
11.2.2 間接法
11.2.3 直接法和間接法的關(guān)系
11.3 直接法和間接法估計(jì)的質(zhì)量
11.3.1 M＝N一1時(shí)的估計(jì)質(zhì)量
11.3.2 M11.4 直接法估計(jì)的改進(jìn)
11.4.1 Bartlett法
11.4.2 Welch法
11.4.3 Nuttall法
11.5 經(jīng)典譜估計(jì)算法性能的比較
11.6 短時(shí)傅里葉變換
11.7 與本章 內(nèi)容有關(guān)的Matlab文件
小結(jié)
習(xí)題與上機(jī)練習(xí)
參考文獻(xiàn)
第12章 參數(shù)模型功率譜估計(jì)
12.1 平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)的參數(shù)模型
12.2 AR模型的正則方程與參數(shù)計(jì)算
12.3 AR模型譜估計(jì)的性質(zhì)及階次的選擇
12.3.1 AR模型譜估計(jì)的性質(zhì)
12.3.2 AR模型階次的選擇
12.4 AR模型的穩(wěn)定性及對(duì)信號(hào)建模問(wèn)題的討論
12.4.1 AR模型的穩(wěn)定性
12.4.2 關(guān)于信號(hào)建模問(wèn)題的討論
12.5 關(guān)于線性預(yù)測(cè)的進(jìn)一步討論
12.6 AR模型系數(shù)的求解算法
12.6.1 自才目關(guān)法
12.6.2 Burg算法
12.6.3 改進(jìn)的協(xié)方差方法
12.7 MA模型及功率譜估計(jì)
12.7.1 MA模型及其正則方程
12.7.2 MA模型參數(shù)的求解方法
12.8 ARMA模型及功率譜估計(jì)
12.9 最小方差功率譜估計(jì)(MVSE)
12.10 基于矩陣特征分解的頻率估計(jì)及功率譜估計(jì)
12.10.1 相關(guān)陣的特征分解
12.10.2 基于信號(hào)子空間的頻率估計(jì)及功率譜估計(jì)
12.10.3 基于噪聲子空間的頻率估計(jì)及功率譜估計(jì)
12.10.4 信號(hào)與噪聲子空間維數(shù)的估計(jì)
12.11 現(xiàn)代譜估計(jì)各種算法性能的比較
12.12 與本章 內(nèi)容有關(guān)的Matlab文件
小結(jié)
習(xí)題與上機(jī)練習(xí)
參考文獻(xiàn)
第13章 數(shù)字信號(hào)處理中有限字長(zhǎng)影響的統(tǒng)計(jì)分析
13.1 量化誤差的統(tǒng)計(jì)分析
13.2 量化誤差通過(guò)LSI系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析
13.3 IIR系統(tǒng)系數(shù)量化對(duì)系統(tǒng)性能的影響
13.4 FIR系統(tǒng)系數(shù)量化對(duì)系統(tǒng)性能的影響
13.5 乘法運(yùn)算舍入誤差對(duì)系統(tǒng)性能影響的統(tǒng)計(jì)分析
13.5.1 IIR系統(tǒng)中的極限環(huán)振蕩現(xiàn)象
13.5.2 IIR系統(tǒng)中乘法運(yùn)算舍入誤差的統(tǒng)計(jì)分析
13.5.3 FIR系統(tǒng)中乘法運(yùn)算舍入誤差的統(tǒng)計(jì)分析
13.6 DFT運(yùn)算中舍人誤差的統(tǒng)計(jì)分析
小結(jié)
習(xí)題與上機(jī)練習(xí)
參考文獻(xiàn)
第14章 數(shù)字信號(hào)處理的硬件實(shí)現(xiàn)
14.1 概述
14.2 TMS320系列DSP的主要性能指標(biāo)
14.2.1 定點(diǎn)與浮點(diǎn)DSP
14.2.2 TI公司DSP產(chǎn)品性能簡(jiǎn)表
14.3 TMS320系列DSP的結(jié)構(gòu)及主要性能
14.3.1 TMS320C25的結(jié)構(gòu)及主要性能
14.3.2 TMS320C2000系列的結(jié)構(gòu)及主要性能
14.3.3 TMS320C5000系列的結(jié)構(gòu)及主要性能
14.3.4 TMS320C6000系列的結(jié)構(gòu)及主要性能
14.4 基于TMS320系列DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試
14.4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體考慮
14.4.2 軟件開(kāi)發(fā)工具
14.4.3 硬件系統(tǒng)集成及調(diào)試工具
14.5 DSP應(yīng)用舉例
小結(jié)
參考文獻(xiàn)
附錄A 關(guān)于所附光盤(pán)的說(shuō)明
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　　其他版本請(qǐng)見(jiàn)：《數(shù)字信號(hào)處理：理論、算法與實(shí)現(xiàn)（第2版）（配光盤(pán)）（清華大學(xué)電子與信息技術(shù)系列教材）》　　《數(shù)字信號(hào)處理：理論算法與實(shí)現(xiàn)》闡述了數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)理論與概念，同時(shí)盡量反映該學(xué)科在近20年來(lái)的新進(jìn)展。書(shū)中章節(jié)安排合理，說(shuō)理詳細(xì)，論證清晰，便于自學(xué)。《數(shù)字信號(hào)處理：理論算法與實(shí)現(xiàn)》可作為理工科研究生及大學(xué)本科高年級(jí)學(xué)生的教材及參考書(shū)，也可供工程技術(shù)人員自學(xué)參考。

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