數(shù)字信號處理

前言

　　數(shù)字信號處理（digital signal processing，DSP）是全球進入信息化時代，在古老的理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興學(xué)科。20世紀70年代，國內(nèi)引進了美國著名教授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?！　?0多年來，DSP技術(shù)迅猛發(fā)展，引領(lǐng)著各個科技領(lǐng)域迭創(chuàng)輝煌。以信息化帶動現(xiàn)代化，這是共識。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?！　SP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。在這個領(lǐng)域中，“數(shù)字信號處理”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)確實有一定難度。怎樣在知識大爆炸而學(xué)時有限的情況下，有效地在先修課程的基礎(chǔ)上，結(jié)合當前的科技發(fā)展，使這門課程易教易學(xué)？這個問題很值得探索。本書的寫作就是一種探索?！　〗ㄔO(shè)創(chuàng)新型國家，任重道遠。這個戰(zhàn)略目標要求DSP教材也要創(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)字信號處理——理論與實踐》。這個書名有兩層意思。它明確地要求讀者在學(xué)習(xí)過程中掌握基本理論，聯(lián)系實際，培養(yǎng)利用計算機進行分析、研究、創(chuàng)新的初步能力。這個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； 實際問題多聯(lián)系； 演示程序處處有，力求讀者上機方便，通過自己的實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，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)字方法處理信號的基本理論、基本算法和數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法。本書講解力求深入淺出，使讀者易于掌握要點。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)時不足情況下，可暫時不學(xué)。    本書選用當今全球最優(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)生課余上機自學(xué)的效率。本書配有一張光盤，光盤內(nèi)有15個講座，作為本書的補充。通過這些講座，讀者可以更好地領(lǐng)會書中的理論，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。光盤為讀者上機學(xué)習(xí)準備了130個MATLAB程序，一個用VB 6.0編寫的名為EasyDSP的課件，內(nèi)有56個演示程序。此外還有少量用VC++6.0編寫的程序。光盤另設(shè)“解說”專欄，對某些問題進行評說或解惑。    本書可作為數(shù)字信號處理課程的教材，適用于大專院校通信工程、電子信息工程、自動控制工程等專業(yè)，對在信號處理各個領(lǐng)域工作的人員也有參考價值。

書籍目錄

第1章 走近DSP  1.1 歷史回顧  1.2 信號及其分類  1.3 數(shù)字信號處理學(xué)科概貌  1.4 數(shù)字信號處理的優(yōu)勢  1.5 DSP系統(tǒng)及其實現(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 離散時間信號與系統(tǒng)  2.1 時域離散信號——序列  2.2 用單位采樣序列表示任意序列  2.3 線性時不變系統(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 離散時間信號的相關(guān)性  2.8 離散時間系統(tǒng)和信號的頻域表示  2.9 離散時間傅里葉變換的一些對稱性質(zhì)  2.10 采樣定理  2.11 信號重建  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)卷積實現(xiàn)線性卷積  5.6 通過循環(huán)相關(guān)實現(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)時間信號傅里葉變換的逼近  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的時分算法——第一種形式  6.3 基-2 FFT的時分算法——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的運算方法  6.7 FFT的軟件實現(xiàn)  6.8 實序列的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)計第9章 有限長沖激響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器設(shè)計第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

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?！斑@門課程難學(xué)”，幾乎眾口一詞這樣說。這種說法有點夸大。但客觀地說，學(xué)好這門課確實不是非常容易的。這主要是由課程的特點所決定的，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，作者有以下幾點建議?！　。?）凡事要多問幾個為什么，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？　　信號頻譜分析有什么意義？負頻率的意義何在？　　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？　　（2）對各個章節(jié)的內(nèi)容要前后聯(lián)系，以求融會貫通，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？　　可以從哪幾個方面來刻畫線性時不變離散時間系統(tǒng)？　　課程中講過用Goertzel算法實現(xiàn)雙音多頻（DTMF）鍵盤檢測，是否還有別的方案？　　（3）實踐出真知。這是人們必須堅持的學(xué)習(xí)方法?！皩W(xué)而時習(xí)之，不亦樂乎”。這里所謂的“時習(xí)”，并不只是在課后及時照例復(fù)習(xí)一遍，而是要多上機操作，常學(xué)常新。作者根據(jù)自己的經(jīng)驗，誠懇要求讀者掌握基本的MATLAB編程方法，自己動手編程，邊復(fù)習(xí)、邊上機、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，這是衡量獨立工作能力的重要標準。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)計方法。建議讀者根據(jù)要求，先自己動手編程，看看程序運行結(jié)果是否正確，然后再與光盤給出的程序進行對比。

編輯推薦

　　《數(shù)字信號處理：理論與實踐》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，介紹許多簡單而實用的數(shù)字系統(tǒng)?！稊?shù)字信號處理：理論與實踐》采用MATLAB作為編程語言，高效地演繹數(shù)字信號處理課程的各種算法?！　　稊?shù)字信號處理：理論與實踐》光盤　　光盤開辟“解說”專欄，對各章的疑難問題進行解說，或者從不同的角度說明有關(guān)問題。光盤與《數(shù)字信號處理：理論與實踐》構(gòu)成學(xué)習(xí)數(shù)字信號處理課程的比較完善的平臺，內(nèi)有130個 MATLAB程序和56個VB演示程序，非常便于上機學(xué)習(xí)，使課程易教易學(xué)。光盤開設(shè)15個講座，補充教材的內(nèi)容。其中，有MATLAB入門以及數(shù)字信號處理工具的多個專題介紹。

圖書封面

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