數(shù)字信號(hào)處理

前言

　　數(shù)字信號(hào)處理（digital signal processing，DSP）是全球進(jìn)入信息化時(shí)代，在古老的理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興學(xué)科。20世紀(jì)70年代，國內(nèi)引進(jìn)了美國著名教授A. V. Oppenheim 與R.W.Schafer合寫的深受歡迎的經(jīng)典教材Digital Signal Processing（Prentice?Hall， Inc， 1975）。從那時(shí)起，國內(nèi)高等院校理工科專業(yè)紛紛開設(shè)這門課程。近年來，國內(nèi)不少高職院校也在新形勢下開設(shè)了這門課程。　　30多年來，DSP技術(shù)迅猛發(fā)展，引領(lǐng)著各個(gè)科技領(lǐng)域迭創(chuàng)輝煌。以信息化帶動(dòng)現(xiàn)代化，這是共識(shí)。所以，寫好DSP教材是刻不容緩之舉。再者，由于DSP 硬件、軟件的迅猛發(fā)展，也很有必要把這些成果反映到教材的改革中。　　DSP技術(shù)在古老的理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來，又在服務(wù)科技變革的過程中不斷地創(chuàng)新、不斷地發(fā)展。在這個(gè)領(lǐng)域中，“數(shù)字信號(hào)處理”課程是一門承前啟后的技術(shù)基礎(chǔ)課。這門課程的教與學(xué)確實(shí)有一定難度。怎樣在知識(shí)大爆炸而學(xué)時(shí)有限的情況下，有效地在先修課程的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前的科技發(fā)展，使這門課程易教易學(xué)？這個(gè)問題很值得探索。本書的寫作就是一種探索?！　〗ㄔO(shè)創(chuàng)新型國家，任重道遠(yuǎn)。這個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)要求DSP教材也要?jiǎng)?chuàng)新。作者將本書作為自己多年從事DSP教學(xué)、科研的總結(jié)，以推陳出新、化難為易為目的，把自己的經(jīng)驗(yàn)與心得充分地寫出來，希望與廣大讀者交流。本書定名為《數(shù)字信號(hào)處理——理論與實(shí)踐》。這個(gè)書名有兩層意思。它明確地要求讀者在學(xué)習(xí)過程中掌握基本理論，聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、研究、創(chuàng)新的初步能力。這個(gè)書名也要求作者在本書中聯(lián)系先修課程，做到基本理論、基本概念務(wù)必深入淺出，講深講透； 實(shí)際問題多聯(lián)系； 演示程序處處有，力求讀者上機(jī)方便，通過自己的實(shí)踐掌握課程的基本內(nèi)容。本書總的追求是使DSP課程易教易學(xué)； 在給讀者以“魚”的同時(shí)，讓讀者得到更多的“漁”。為此，對教材的取舍作了多方面的考慮。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地闡述用數(shù)字方法處理信號(hào)的基本理論、基本算法和數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。本書講解力求深入淺出，使讀者易于掌握要點(diǎn)。全書分12章，其中，第1,2,3,4,5,6,8,9八章涉及基本理論，是讀者必須掌握的，其余四章屬于更深入的內(nèi)容，在學(xué)時(shí)不足情況下，可暫時(shí)不學(xué)。    本書選用當(dāng)今全球最優(yōu)秀的科技開發(fā)軟件MATLAB作為編程語言，大大地提高了課堂教學(xué)和學(xué)生課余上機(jī)自學(xué)的效率。本書配有一張光盤，光盤內(nèi)有15個(gè)講座，作為本書的補(bǔ)充。通過這些講座，讀者可以更好地領(lǐng)會(huì)書中的理論，可以快捷地熟悉MATLAB編程技術(shù)和MATLAB為本課程提供的非常有用的工具箱。光盤為讀者上機(jī)學(xué)習(xí)準(zhǔn)備了130個(gè)MATLAB程序，一個(gè)用VB 6.0編寫的名為EasyDSP的課件，內(nèi)有56個(gè)演示程序。此外還有少量用VC++6.0編寫的程序。光盤另設(shè)“解說”專欄，對某些問題進(jìn)行評說或解惑。    本書可作為數(shù)字信號(hào)處理課程的教材，適用于大專院校通信工程、電子信息工程、自動(dòng)控制工程等專業(yè)，對在信號(hào)處理各個(gè)領(lǐng)域工作的人員也有參考價(jià)值。

書籍目錄

第1章 走近DSP  1.1 歷史回顧  1.2 信號(hào)及其分類  1.3 數(shù)字信號(hào)處理學(xué)科概貌  1.4 數(shù)字信號(hào)處理的優(yōu)勢  1.5 DSP系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)  1.6 DSP的應(yīng)用  1.7 DSP課程學(xué)習(xí)方法  1.8 MATLAB簡介第2章 離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)  2.1 時(shí)域離散信號(hào)——序列  2.2 用單位采樣序列表示任意序列  2.3 線性時(shí)不變系統(tǒng)  2.4 卷積和  2.5 因果穩(wěn)定系統(tǒng)  2.6 線性常系數(shù)差分方程  2.7 離散時(shí)間信號(hào)的相關(guān)性  2.8 離散時(shí)間系統(tǒng)和信號(hào)的頻域表示  2.9 離散時(shí)間傅里葉變換的一些對稱性質(zhì)  2.10 采樣定理  2.11 信號(hào)重建  2.12 與本章有關(guān)的MATLAB函數(shù)  習(xí)題第3章 變換域中的離散時(shí)間系統(tǒng)  3.1 z變換  3.2 z反變換  3.3 z變換的性質(zhì)  3.4 系統(tǒng)函數(shù)  3.5 z變換和拉氏變換的關(guān)系  3.6 數(shù)字陷波器  3.7 數(shù)字諧振器  3.8 梳狀濾波器  3.9 全通系統(tǒng)  3.10 最小相位系統(tǒng)  3.11 與本章有關(guān)的MATLAB函數(shù)  習(xí)題第4章 數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)  4.1 概述  4.2 信號(hào)流圖  4.3 FIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)  4.4 IIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)  4.5 與本章有關(guān)的MATLAB函數(shù)  習(xí)題第5章 離散傅里葉變換  5.1 引言  5.2 周期序列的表示——離散傅里葉級數(shù)  5.3 離散傅里葉變換  5.4 DFT的性質(zhì)  5.5 通過循環(huán)卷積實(shí)現(xiàn)線性卷積  5.6 通過循環(huán)相關(guān)實(shí)現(xiàn)線性相關(guān)  5.7 基于DFT的頻譜分析技術(shù)  5.8 總結(jié)——利用DFT對非周期連續(xù)時(shí)間信號(hào)傅里葉變換的逼近  5.9 Goertzel算法及其應(yīng)用  5.10 與本章有關(guān)的MATLAB函數(shù)  習(xí)題第6章 快速傅里葉變換  6.1 概述  6.2 基-2 FFT的時(shí)分算法——第一種形式  6.3 基-2 FFT的時(shí)分算法——第二種形式  6.4 基-2 FFT的頻分算法——第一種形式  6.5 基-2 FFT的頻分算法——第二種形式  6.6 IDFT的運(yùn)算方法  6.7 FFT的軟件實(shí)現(xiàn)  6.8 實(shí)序列的FFT高效算法  6.9 快速卷積  6.10 快速相關(guān)  6.11 分段卷積  6.12 Chirp-z變換  6.13 與本章有關(guān)的MATLAB函數(shù)  習(xí)題第7章 兩種正交變換——沃爾什變換與離散余弦變換第8章 無限長沖激響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)第9章 有限長沖激響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)第10章 最小平方濾波第11章 有限字長效應(yīng)第12章 采樣率轉(zhuǎn)換附錄 光盤主要內(nèi)容參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　DSP課程是為了掌握信息化核心技術(shù)而必須學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程，40多年前，國內(nèi)高等院校如同雨后春筍般開設(shè)了這門課程。“這門課程難學(xué)”，幾乎眾口一詞這樣說。這種說法有點(diǎn)夸大。但客觀地說，學(xué)好這門課確實(shí)不是非常容易的。這主要是由課程的特點(diǎn)所決定的，其次也有教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法的原因。首先，課程中涉及許多必不可少的數(shù)學(xué)分析。DSP作為一個(gè)新興學(xué)科，有不少新概念需要掌握。但是，數(shù)學(xué)只是一種工具，不能逢事都靠數(shù)學(xué)推導(dǎo)來開路。較好的做法是先從實(shí)例人手，繼之以數(shù)學(xué)分析，然后上升為理論。作者寫這本書的目的是使DSP課程易教易學(xué)。對于讀者，作者有以下幾點(diǎn)建議?！　。?）凡事要多問幾個(gè)為什么，例如：　　從傅里葉變換定義推導(dǎo)出傅里葉變換的許多性質(zhì)，對此應(yīng)怎樣理解？　　信號(hào)頻譜分析有什么意義？負(fù)頻率的意義何在？　　在多種場合提到Parseval定理，怎樣從正交變換的基本性質(zhì)來理解？　?。?）對各個(gè)章節(jié)的內(nèi)容要前后聯(lián)系，以求融會(huì)貫通，例如：　　卷積定理、采樣定理學(xué)習(xí)在前，窗函數(shù)學(xué)習(xí)在后，那么，怎樣截取數(shù)據(jù)才能保證頻譜　　有足夠的分辨率？　　怎樣解釋頻譜泄漏？　　可以從哪幾個(gè)方面來刻畫線性時(shí)不變離散時(shí)間系統(tǒng)？　　課程中講過用Goertzel算法實(shí)現(xiàn)雙音多頻（DTMF）鍵盤檢測，是否還有別的方案？　?。?）實(shí)踐出真知。這是人們必須堅(jiān)持的學(xué)習(xí)方法。“學(xué)而時(shí)習(xí)之，不亦樂乎”。這里所謂的“時(shí)習(xí)”，并不只是在課后及時(shí)照例復(fù)習(xí)一遍，而是要多上機(jī)操作，常學(xué)常新。作者根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，誠懇要求讀者掌握基本的MATLAB編程方法，自己動(dòng)手編程，邊復(fù)習(xí)、邊上機(jī)、邊思考。對光盤給出的程序既要看懂，又要敢于修改。這是又好又快地學(xué)習(xí)DST課程的必由之路。能否自己編程，并從中獲取知識(shí)，這是衡量獨(dú)立工作能力的重要標(biāo)準(zhǔn)。本書提供了許多用MATLAB語言寫成的演示程序（.m文件），以幫助讀者理解書中的基本概念和各種濾波器設(shè)計(jì)方法。建議讀者根據(jù)要求，先自己動(dòng)手編程，看看程序運(yùn)行結(jié)果是否正確，然后再與光盤給出的程序進(jìn)行對比。

編輯推薦

　　《數(shù)字信號(hào)處理：理論與實(shí)踐》特色：力求深入淺出地闡明各種重要概念和算法，而無須借助煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。在內(nèi)容上推陳出新，梳理了傳統(tǒng)教科書的內(nèi)容，引入.一些早已成熟的新技術(shù)，如Geortzel算法、離散余弦變換、卡爾曼濾波器采樣率變換、噪聲成型技術(shù)等。取材廣泛，在介紹傳統(tǒng)教科書中數(shù)字濾波器的基礎(chǔ)上，介紹許多簡單而實(shí)用的數(shù)字系統(tǒng)。《數(shù)字信號(hào)處理：理論與實(shí)踐》采用MATLAB作為編程語言，高效地演繹數(shù)字信號(hào)處理課程的各種算法?！　　稊?shù)字信號(hào)處理：理論與實(shí)踐》光盤　　光盤開辟“解說”專欄，對各章的疑難問題進(jìn)行解說，或者從不同的角度說明有關(guān)問題。光盤與《數(shù)字信號(hào)處理：理論與實(shí)踐》構(gòu)成學(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)處理課程的比較完善的平臺(tái)，內(nèi)有130個(gè) MATLAB程序和56個(gè)VB演示程序，非常便于上機(jī)學(xué)習(xí)，使課程易教易學(xué)。光盤開設(shè)15個(gè)講座，補(bǔ)充教材的內(nèi)容。其中，有MATLAB入門以及數(shù)字信號(hào)處理工具的多個(gè)專題介紹。

圖書封面

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