《學以致用?深入淺出數(shù)字信號處理》從直觀、概念化、非數(shù)學的角度,充分利用向量這個簡單而又直觀的工具,輔以大量的實例、圖片,深入淺出地探討了數(shù)字信號處理的基本概念及其應用,為讀者理解數(shù)字信號處理提供了一種全新的思路和方法。全書緊緊圍繞頻譜分析和數(shù)字濾波這兩個中心展開論述。全書共分9章。第1章概述了數(shù)字信號處理的發(fā)展和應用。第2章和第3章主要介紹了信號和線性時不變系統(tǒng)的一些基本概念。第4章介紹了信號與系統(tǒng)的相互作用,包括卷積與相關。第5章和第6章分別介紹了頻譜分析的最主要工具DFT及其快速算法FFT。第7-9章主要介紹了數(shù)字濾波器的原理、實現(xiàn)與應用等問題。 《學以致用?深入淺出數(shù)字信號處理》的主要讀者對象是從事數(shù)字信號處理相關工作的工程帥,也非常適合作為高寺院校電子、通信、計算機、自動控制等專業(yè)“數(shù)字信號處理”課程的教材及參考書,《學以致用?深入淺出數(shù)字信號處理》還可作為想利用數(shù)字信號處理這個強大工具的科研人員的參考用書。
目錄:
目錄 第1章數(shù)字信號處理概述1 1.1數(shù)字信號處理是什么1 1.1.1數(shù)字信號處理的興起1 1.1.2主要研究內容3 1.1.3常用術語3 1.2為什么是數(shù)字信號處理4 1.2.1數(shù)字信號處理的優(yōu)點4 1.2.2數(shù)字信號處理的缺點6 1.3生活中的數(shù)字信號處理6 1.3.1移動通信7 1.3.2音樂休閑8 1.3.3健康檢查9 1.4觸摸數(shù)字信號處理大廈的基石10 1.4.1數(shù)字信號處理大廈的入口10 1.4.2理解數(shù)字信號處理的三把鑰匙11 1.5信號處理雜談:數(shù)字信號處理與數(shù)字信號處理器13 第2章離散時間信號15 2.1信號的基本概念15 2.1.1什么是信號15 2.1.2信號的分類16 2.2信號的時域描述18 2.2.1信號的時域表示18 2.2.2典型信號19 2.2.3信號的基本運算22 2.2.4一種特殊的信號24 2.3信號的頻域描述25 2.3.1離散時間傅里葉變換25 2.3.2典型信號的DTFT26 2.4從模擬信號到數(shù)字信號28 2.4.1采樣29 2.4.2量化33 2.4.3編碼34 2.5信號數(shù)字化過程中的參數(shù)選擇38 2.5.1抗混疊濾波器38 2.5.2采樣頻率41 2.5.3量化位數(shù)42 2.6從數(shù)字信號到模擬信號44 2.7信號處理雜談:香農與奈奎斯特45 2.8本章小結46 第3章線性時不變系統(tǒng)48 3.1系統(tǒng)的基本概念48 3.1.1系統(tǒng)的定義48 3.1.2系統(tǒng)的分類49 3.1.3系統(tǒng)的互聯(lián)52 3.2LTI系統(tǒng)的時域描述53 3.2.1差分方程53 3.2.2單位沖激響應54 3.2.3兩類最常用的LTI系統(tǒng)57 3.3LTI系統(tǒng)的特征信號58 3.3.1復正弦信號58 3.3.2對單位沖激響應的再理解61 3.4LTI系統(tǒng)的分析62 3.4.1Z變換的定義63 3.4.2系統(tǒng)傳遞函數(shù)65 3.4.3零極圖67 3.4.4系統(tǒng)頻率響應72 3.4.5LTI系統(tǒng)的向量理解77 3.4.6兩種特殊LTI系統(tǒng)的分析81 3.5應用實例及其MATLAB實現(xiàn)86 3.6信號與系統(tǒng)的同一性88 3.7信號處理雜談:人體與線性系統(tǒng)89 3.8本章小結90 第4章信號與系統(tǒng)的相互作用92 4.1卷積的描述92 4.1.1卷積的定義92 4.1.2卷積的深入理解95 4.1.3卷積的邊界效應98 4.1.4從卷積的性質看系統(tǒng)互聯(lián)99 4.1.5卷積的頻域描述101 4.2卷積的應用實例及其MATLAB實現(xiàn)102 4.3相關的描述106 4.3.1相關的定義107 4.3.2相關的深入理解108 4.3.3相關的頻域描述111 4.3.4從相關的角度看噪聲111 4.3.5從相關的角度看最佳接收系統(tǒng)116 4.4相關的應用實例及其MATLAB實現(xiàn)119 4.5卷積與相關的比較 123 4.6信號處理雜談:牛頓與譜123 4.7本章小結125 第5章離散傅里葉變換127 5.1DFT的定義127 5.2DFT的深入理解131 5.2.1DFT結果頻率的理解131 5.2.2DFT結果幅度和相位的理解132 5.3DFT的特性134 5.3.1周期性134 5.3.2循環(huán)卷積特性137 5.4常用信號的DFT139 5.4.1單位沖激信號139 5.4.2復正弦信號140 5.4.3脈沖信號141 5.5DFT的卷積理解145 5.6DFT與其他常用變換之間的關系147 5.6.1各種傅里葉分析之間的簡要關系147 5.6.2DFT與DTFT149 5.7現(xiàn)實應用中應考慮的問題151 5.7.1泄漏151 5.7.2加窗156 5.7.3分辨率158 5.7.4補零161 5.7.5增益161 5.8應用實例及其MATLAB實現(xiàn)164 5.8.1雷達回波的頻譜分析164 5.8.2用DFT計算卷積169 5.9信號處理雜談:傅里葉的貢獻174 5.10本章小結175 第6章快速傅里葉變換177 6.1DFT的困境與機遇177 6.1.1DFT面臨的主要問題177 6.1.2DFT高效運算的可能性178 6.2基2 DIT FFT算法179 6.2.1算法原理179 6.2.2算法特點183 6.2.3運算量分析186 6.3其他常用的FFT算法187 6.3.1基2 DIF FFT187 6.3.2基4 FFT189 6.3.3分裂基FFT191 6.3.4算法比較194 6.4現(xiàn)實應用中的考慮198 6.4.1旋轉因子的生成198 6.4.2IDFT的快速計算198 6.4.3實信號的FFT199 6.5應用實例及其MATLAB實現(xiàn)202 6.6兩類特殊的頻率分析算法206 6.6.1Goertzel算法206 6.6.2ChirpZ算法209 6.7信號處理雜談:高斯的遺憾215 6.8本章小結216 第7章數(shù)字濾波器概述218 7.1數(shù)字濾波器的基本概念218 7.1.1數(shù)字濾波器與信號處理過程219 7.1.2數(shù)字濾波器的描述219 7.1.3數(shù)字濾波器的分類220 7.2實際數(shù)字濾波器的性能參數(shù)222 7.2.1頻域性能參數(shù)222 7.2.2時域性能參數(shù)223 7.3數(shù)字濾波問題的一般解決方案225 7.3.1濾波器性能參數(shù)的確定225 7.3.2濾波器類型的選擇226 7.3.3濾波器系數(shù)的計算227 7.3.4濾波器的實現(xiàn)結構228 7.3.5有限字長對濾波器的影響230 7.3.6濾波器的軟硬件實現(xiàn)230 7.4數(shù)字濾波器的評估231 7.5從低通濾波器出發(fā)232 7.6信號處理雜談:數(shù)字濾波器的通俗化解釋235 7.7本章小結236 第8章有限沖激響應濾波器237 8.1FIR濾波器的主要特征237 8.1.1基本特征237 8.1.2線性相位特性238 8.2FIR濾波器系數(shù)的計算方法242 8.2.1窗函數(shù)法243 8.2.2頻率采樣法248 8.2.3最優(yōu)化方法252 8.3FIR濾波器的實現(xiàn)結構257 8.3.1橫向結構257 8.3.2線性相位結構257 8.3.3頻率采樣結構258 8.3.4快速卷積結構259 8.3.5實現(xiàn)結構的選擇260 8.4有限字長的影響260 8.4.1系數(shù)的量化誤差260 8.4.2運算的舍入誤差261 8.5兩類特殊的FIR濾波器262 8.5.1滑動平均濾波器262 8.5.2半帶濾波器264 8.6應用實例及其MATLAB實現(xiàn)266 8.7信號處理雜談:最優(yōu)化方法的發(fā)展270 8.8本章小結271 第9章無限沖激響應濾波器273 9.1IIR濾波器的主要特征273 9.2IIR濾波器系數(shù)計算方法274 9.2.1基礎知識275 9.2.2沖激不變法279 9.2.3雙線性變換法286 9.2.4零極點放置法292 9.2.5計算方法的選擇293 9.3IIR濾波器的實現(xiàn)結構293 9.3.1直接型293 9.3.2串聯(lián)型296 9.3.3并聯(lián)型297 9.4有限字長的影響298 9.4.1系數(shù)量化對極點位置的擾動298 9.4.2系數(shù)量化導致的頻率響應誤差299 9.4.3運算舍入誤差的影響300 9.5幾類特殊的IIR濾波器301 9.5.1諧振器301 9.5.2陷波器303 9.5.3梳狀濾波器305 9.6應用實例及其MATLAB實現(xiàn)308 9.7信號處理雜談:IIR濾波器沉浮錄313 9.8本章小結314 附錄AMATLAB語言基礎316 A.1變量316 A.2數(shù)組、向量與矩陣316 A.3部分特殊變量和常數(shù)317 A.4部分常用運算符318 A.5程序結構319 A.6部分基本數(shù)學函數(shù)和作圖函數(shù)320 附錄BMATLAB信號處理工具箱常用函數(shù)322 附錄C分貝(dB)325 C.1分貝的定義325 C.2分貝的優(yōu)點326 C.3一些有用的數(shù)值326 附錄D時域采樣與頻域延拓328 附錄E信號處理常用網絡資源330 參考文獻331
|