编辑推荐

数字信号处理(Digital Signal Processing, DSP)已成为当前科学和工程领域热门的技术之一，广泛应用于通信、雷达、声纳、医学成像和音视频压缩等许多领域，给人们的生产和生活带来了许多革命性的变化和影响。

数字信号处理基础知识已成为通信、电子信息、计算机科学等专业学生必须掌握的专业基础知识和必修内容。

对于学习者来说，对很多信号处理概念缺乏清晰的物理模型，离现实的工程应用太远。虽然掌握一定的信号处理理论，也对面临的现实问题有所了解，却很难将理论应用于现实问题的解决中。

作者经过多年从事数字信号处理科研实践和课堂教学改革的经验，通过引入大量应用实例，通过理论与应用的交融，深入浅出地介绍了数字信号处理的基础知识、基本理论 ，将经典的信号处理理论寓于工程实践，更有利于学生对概念的理解，同时培养了学生的应用能力。

同时，作者在书中引入了MATLAB软件，增加了MATLAB的编程实例，将抽象的理论与可操作、可视化的实践结合，充分调动学生的学习积极性，强化工程应用能力。

内容简介

　　根据本课程的教学理念和实际教学效果，在广泛听取教师和学生意见的前提下，《数字信号处理》全面而又系统地介绍了数字信号处理的基本理论和基本方法，大量引入应用实例，将理论与应用相融合，在讲解理论知识的同时，增加了MATLAB的编程实例，结合实验，有利于加强学生对基本知识的理解，强化学生的工程应用能力，为培养创新型工程技术人才打下坚实的基础。《数字信号处理》在概述了数字信号、数字信号处理的基本知识以及结合MATLAB的信号系统分析方法之后，详细讨论傅里叶变换与分析，快速傅里叶变换及其应用，数字滤波器的基本结构、基本理论以及设计方法，介绍了数字信号处理中的有限字长效应和DSP的硬件开发。
　　《数字信号处理》概念清楚、系统性强、特色鲜明，尤其是现代教学思想与工具的引入，使《数字信号处理》的使用范围更宽。《数字信号处理》可作为高等院校通信、电子信息、自动控制、计算机科学等专业的教材，也可供从事数字信号处理工作的工程技术人员参考。

内页插图

目录

绪论

第1章 离散时间信号和离散时间系统
1.1 引言
1.2 离散时间信号——序列
1.2.1 常用的典型序列
1.2.2 序列的运算
1.3 离散时间系统
1.3.1 线性系统
1.3.2 时不变系统
1.3.3 线性时不变系统输入与输出之间的关系
1.3.4 系统的因果性和稳定性
1.4 常系数线性差分方程
1.4.1 线性常系数差分方程
1.4.2 线性常系数差分方程的求解
1.5 模拟时间信号的抽样
1.5.1 抽样定理
1.5.2 抽样信号的恢复
1.6 信号图形、序列运算与频谱以及采样的MATLAB实现
习题

第2章 z变换与离散时间傅里叶变换
2.1 引言
2.2 序列的z变换
2.2.1 z变换的定义及收敛域
2.2.2 序列特性对收敛域的影响
2.2.3 z反变换
2.2.4 z变换的基本性质和定理
2.3 序列的z变换与连续时间信号的Laplace变换、Fourier变换的关系
2.3.1 序列的z变换与理想抽样信号的Laplace变换的关系
2.3.2 序列的z变换与连续时间信号的Fourier变换的关系
2.4 利用z变换解差分方程
2.5 序列的傅里叶变换的定义及性质
2.5.1 序列的傅里叶变换的定义
2.5.2 序列的傅里叶变换的性质
2.6 利用z变换分析信号和系统的频域特性
2.6.1 传输函数与系统函数
2.6.2 用系统函数的极点分布分析系统的因果性和稳定性
2.6.3 利用系统的极零点分布分析系统的频率特性
2.7 z变换和z逆变换以及离散时间傅里叶变换的MATLAB实现
习题

第3章 离散傅里叶变换
3.1 引言
3.2 Fourier变换的几种可能形式
3.3 周期序列的离散傅里叶级数及傅里叶变换表达式
3.3.1 周期序列的离散傅里叶级数
3.3.2 周期序列的傅里叶变换表达式
3.4 离散傅里叶变换的定义
3.4.1 DFT的定义
3.4.2 DFT和z变换的关系
3.4.3 DFT的隐含周期性
3.5 离散傅里叶变换的基本性质
3.5.1 线性性质
3.5.2 循环移位性质
3.5.3 循环卷积定理
3.5.4 复共轭序列的DFT
3.5.5 DFT的共轭对称性
3.6 频率域采样
3.7 DFT的应用举例
3.7.1 用DFT对连续信号进行谱分析
3.7.2 用DFT对序列进行谱分析
3.7.3 用DFT进行谱分析的误差问题
3.8 离散傅里叶变换的MATLAB实现
习题

第4章 快速傅里叶变换
4.1 引言
4.2 直接计算DFT的问题及改进的基本途径
4.3 按时间抽选的基-2 FFT算法
4.3.1 算法原理
4.3.2 运算量比较
4.3.3 DIT-FFT算法的特点
4.4 按频率抽选的基-2 FFT算法
4.5 离散傅里叶反变换的快速算法
4.6 进一步减少运算量的措施
4.6.1 多类蝶形单元运算
4.6.2 旋转因子的形成
4.6.3 实序列的FFT算法
4.7 任意基的快速傅里叶变换
4.8 基-4 FFT算法
4.9 分裂基FFT算法
4.9.1 分裂基FFT算法原理
4.9.2 分裂基FFT算法的运算量
4.9.3 分裂基FFT算法程序及说明
4.10 线性调频z变换算法
4.11 线性卷积与线性相关的FFT算法
4.11.1 线性卷积的FFT算法
4.11.2 线性相关的FFT算法
4.12 快速傅里叶变换的MATLAB实现
习题

第5章 数字滤波器的基本结构
5.1 数字滤波器结构的表示方法
5.2 无限长单位冲激响应滤波器的基本结构
5.2.1 直接Ⅰ型结构
5.2.2 直接Ⅱ型结构
5.2.3 级联型结构
5.2.4 并联型结构
5.3 有限长单位冲激响应滤波器的基本结构
5.3.1 直接型
5.3.2 级联型
5.3.3 频率采样结构
5.3.4 线性相位FIR数字滤波器的结构
5.4 数字滤波器结构的MATLAB实现
习题

第6章 数字滤波器的设计
6.1 数字滤波器的设计指标
6.1.1 因果数字滤波器的频率响应
6.1.2 数字滤波器的设计指标
6.2 FIR滤波器的窗函数设计方法
6.2.1 冲激响应截断法
6.2.2 窗函数设计法
6.2.3 Kaiser窗
6.3 设计FIR滤波器的频率取样方法
6.3.1 频率取样方法的基本原理
6.3.2 频率取样设计方法对过渡带的优化
6.4 设计FIR滤波器的最小二乘法
6.5 最优等波纹线性相位FIR滤波器的设计：Parks-McClellan算法
6.5.1 线性相位FIR滤波器振幅响应的统一表示
6.5.2 Minimax误差准则
6.5.3 交替定理
6.5.4 Parks-McClellan算法
6.6 微分器和Hilbert变换器
6.6.1 微分器
6.6.2 希尔伯特变换器
6.7 窗函数法、频率取样法和最小二乘法的MATLAB实现
6.7.1 按照算法原理编写m文件
6.7.2 Kaiser窗滤波器设计方法的MATLAB实现
6.7.3 设计线性相位FIR滤波器的MATLAB函数
6.8 用MATLAB设计最优等波纹线性相位FIR滤波器
6.9 IIR数字滤波器的一般设计方法
6.9.1 设计IIR数字滤波器的两种方案
6.9.2 模拟低通滤波器的技术指标
6.9.3 平方幅度响应与传输函数的关系
6.10 常用的4种原型滤波器
6.10.1 Butterworth滤波器
6.10.2 ChebyshevⅠ型滤波器
6.10.3 ChebyshevⅡ型滤波器
6.10.4 椭圆滤波器
6.11 模拟滤波器到数字滤波器的映射
6.11.1 冲激响应不变法
6.11.2 双线性变换法
6.12 频率变换
6.12.1 模拟频率变换
6.12.2 数字频率变换
6.13 设计IIR数字滤波器的MATLAB
6.13.1 一般步骤
6.13.2 用于设计IIR数字滤波器的主要MATLAB函数
6.14 MATLAB中的滤波器设计和分析工具
习题

第7章 数字信号处理中的有限字长效应
7.1 有限字长效应及量化误差
7.1.1 有限字长效应
7.1.2 二进制数的量化误差
7.1.3 A/D转换器中的量化误差
7.2 系数量化对数字滤波器的影响
7.2.1 系数量化对滤波器稳定性的影响
7.2.2 系数量化对二阶子系统极点位置的影响
7.3 数字滤波器的运算量化效应
7.3.1 定点运算IIR和FIR数字滤波器误差分析
7.3.2 浮点运算中的有限字长效应
7.4 FFT算法的有限字长效应
7.4.1 蝶形运算的统计模型
7.4.2 防止溢出和FFT输出的信噪比
7.5 数字滤波器的有限字长效应的MATLAB实现
习题

第8章 数字信号处理的硬件开发
8.1 数字信号处理器概述
8.1.1 数字信号处理器的发展
8.1.2 DSP系统的典型结构
8.1.3 DSP芯片的特点
8.1.4 DSP芯片的选择
8.1.5 DSP芯片的应用
8.2 TMS320系列器件的结构特点及简介
8.2.1 结构特点
8.2.2 TMS320C2000系列简介
8.2.3 TMS320C5000系列
8.2.4 TMS320C6000系列简介
8.3 DSP系统的设计过程
8.4 DSP系统的开发工具
8.4.1 开发环境的构成
8.4.2 开发工具的组成
8.4.3 TI公司的开发工具
参考文献

前言/序言

近年来，随着信息技术的发展,数字信号处理理论与技术日益成熟，数字信号处理(Digital Signal Processing, DSP)已成为当前科学和工程领域最为热门的技术之一，广泛应用于通信、雷达、声纳、医学成像和音视频压缩等许多领域，给人们的生产和生活带来了许多革命性的变化和影响。数字信号处理基础知识已成为通信、电子信息、计算机科学等专业学生必须掌握的专业基础知识和必修内容。

本书集作者多年对课程建设的探索和教学改革的实践经验,深入浅出地介绍了数字信号处理的基础知识、基本理论以及应用实例，基本做到理论与应用的交融，将经典的信号处理理论寓于工程实践，更有利于学生对概念的理解，同时培养了学生的应用能力。并在书中引入了MATLAB软件，增加了MATLAB的编程实例，突出了理论与实践的结合，着力培养学生解决实际问题的能力。

本书在第1~第7章中,将与本章相关的MATLAB知识及应用程序集中在最后一节进行介绍，这样既可帮助读者结合实际应用，提高掌握MATLAB工具的兴趣和积极性，又可使基本理论与MATLAB软件部分相对独立。

本书每章都精选了丰富的习题和大量的模拟实验,可帮助学生理解、领会教学内容,增强分析问题和解决问题的能力。

本书概念清楚、系统性强、特色鲜明。尤其是现代教学思想与工具的引入,使本书的使用范围更宽。本书可作为通信、电子信息、自动控制、计算机科学等专业的教材。具体实施可根据专业要求对内容进行取舍。本书也可作为相关专业的工程技术人员的参考书。

本书第1章以及第5、第6、第7、第8章主要由周先春编写,第2、第3、第4章主要由石兰芳编写。此外曾彬、嵇亚婷、张政参与编写了本书绘图，孙文荣、柏鹤对全部MATLAB模拟仿真程序进行了验证。汪美玲和王洁参与本书的编写校对工作。南京信息工程大学科技处的行鸿彦教授于百忙中审阅了本书，并提出了许多非常宝贵的意见。南京信息工程大学多年从事数字信号处理教学工作的裴晓芳副教授对初稿提出了建设性的意见。在本书的编写过程中，得到了南京信息工程大学教务处、电子与信息工程学院的大力支持，清华大学出版社的编校人员对本书的出版提出很多宝贵建议。作者在此一并致谢。

由于编者水平有限,书中不足与错误在所难免,恳请广大读者批评指正。

作者

2015年2月