數(shù)字信號處理教程（第五版）

目錄緒論第1章離散時間信號與系統(tǒng)1.1離散時間信號——序列1.1.1序列1.1.2序列的運算1.1.3序列的卷積和1.1.4序列的相關(guān)性1.1.5幾種常用的典型序列1.1.6序列的周期性1.1.7用單位抽樣序列表示任意序列1.2線性移不變系統(tǒng)1.2.1離散時間線性系統(tǒng)1.2.2離散時間移不變系統(tǒng)1.2.3離散時間線性移不變系統(tǒng)（LSI系統(tǒng)）1.2.4因果系統(tǒng)1.2.5穩(wěn)定系統(tǒng)1.3常系數(shù)線性差分方程1.4連續(xù)時間信號的抽樣1.4.1模擬信號的理想抽樣1.4.2時域抽樣定理1.4.3模擬信號的實際抽樣*1.4.4帶通信號的抽樣*1.4.5連續(xù)時間信號xa(t)、理想抽樣信號x^a(t)以及抽樣序列x(n)的關(guān)系1.4.6時域信號的插值重構(gòu)1.4.7正弦型信號的抽樣習題第2章z變換與離散時間傅里葉變換2.1序列的z變換2.1.1z變換的定義2.1.2z變換的收斂域2.1.34種典型序列的z變換的收斂域2.1.4z反變換圍線積分法（留數(shù)法）、部分分式法及長除法（冪級數(shù)法）2.1.5z變換的性質(zhì)與定理2.1.6利用z變換求解差分方程2.2s平面到z平面的映射關(guān)系2.3離散時間傅里葉變換（DTFT）——序列的傅里葉變換2.3.1序列傅里葉變換的定義2.3.2序列傅里葉變換的收斂性——DTFT的存在條件2.3.3序列傅里葉變換的主要性質(zhì)2.3.4序列及其傅里葉變換的一些對稱性質(zhì)2.3.5周期性序列的傅里葉變換2.3.6xa（t）、x^a（t）、x（n）之間及其拉普拉斯變換、z變換、傅里葉變換之間關(guān)系的歸納2.4離散線性移不變系統(tǒng)的頻域表征2.4.1LSI系統(tǒng)的描述2.4.2LSI系統(tǒng)的因果、穩(wěn)定條件2.4.3LSI系統(tǒng)的頻率響應(yīng)H（ejω）及其特點2.4.4頻率響應(yīng)的幾何確定法2.4.5無限長單位沖激響應(yīng)（IIR）系統(tǒng)與有限長單位沖激響應(yīng)（FIR）系統(tǒng)習題第3章離散傅里葉變換（DFT）3.1傅里葉變換的四種可能形式3.2周期序列的傅里葉級數(shù)——離散傅里葉級數(shù)3.2.1DFS的定義3.2.2DFS的性質(zhì)3.3離散傅里葉變換——有限長序列的離散頻域表示3.3.1DFT的定義，DFT與DFS、DTFT及z變換的關(guān)系3.3.2時域、頻域都抽樣后fk、fs、N的關(guān)系3.3.3DFT隱含的周期性3.4DFT的主要性質(zhì)3.4.1線性3.4.2序列的圓周移位性質(zhì)3.4.3圓周共軛對稱性質(zhì)3.4.4圓周翻褶序列及其DFT3.4.5對偶性3.4.6DFT運算中的圓周共軛對稱性3.4.7DFT形式下的帕塞瓦定理3.4.8圓周卷積和與圓周卷積和定理3.4.9線性卷積和與圓周卷積和的關(guān)系3.5頻域抽樣理論3.5.1頻域抽樣與頻域抽樣定理，由X(k)重構(gòu)時間序列x(n)3.5.2由X（k）插值重構(gòu)X(z)、X（ejω）3.6DFT的應(yīng)用3.6.1利用DFT計算線性卷積3.6.2利用DFT計算線性相關(guān)3.6.3利用DFT對模擬信號的傅里葉變換（級數(shù)）對的逼近3.6.4用DFT對模擬信號作譜分析3.6.5用DFT對模擬信號作譜分析中主要參量的選擇3.6.6用DFT對模擬信號作譜分析時的幾個問題習題第4章快速傅里葉變換（FFT）4.1直接計算DFT的運算量，減少運算量的途徑4.2按時間抽選（DIT）的基2FFT算法（庫利圖基算法）4.3按頻率抽選（DIF）的基2FFT算法（桑德圖基算法）4.4DITFFT與DIFFFT的異同4.5離散傅里葉反變換（IDFT）的快速算法IFFT4.6基2FFT流程圖*4.7N為復(fù)合數(shù)的FFT算法——混合基（多基多進制）FFT算法4.8線性調(diào)頻z變換（Chirpz變換或CZT）算法4.9利用FFT（用分段處理方法）計算線性卷積4.9.1重疊相加法4.9.2重疊保留法4.10利用FFT算法計算線性相關(guān)習題第5章數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)5.1概述5.2無限長單位沖激響應(yīng)濾波器的基本結(jié)構(gòu)5.2.1IIR濾波器的特點5.2.2直接型結(jié)構(gòu)5.2.3級聯(lián)型結(jié)構(gòu)5.2.4并聯(lián)型結(jié)構(gòu)5.2.5轉(zhuǎn)置型結(jié)構(gòu)5.3有限長單位沖激響應(yīng)濾波器的基本結(jié)構(gòu)5.3.1FIR濾波器的特點5.3.2直接型（橫截型、卷積型）結(jié)構(gòu)5.3.3級聯(lián)型結(jié)構(gòu)5.3.4頻率抽樣型結(jié)構(gòu)5.3.5快速卷積結(jié)構(gòu)5.3.6線性相位FIR濾波器的結(jié)構(gòu)*5.4數(shù)字濾波器的格型及格型梯形結(jié)構(gòu)5.4.1全零點系統(tǒng)（FIR系統(tǒng)，滑動平均（MA）系統(tǒng)）的格型結(jié)構(gòu)5.4.2全極點系統(tǒng)（IIR系統(tǒng)，自回歸（AR）系統(tǒng)）的格型結(jié)構(gòu)5.4.3零極點系統(tǒng)（IIR系統(tǒng)，自回歸滑動平均（ARMA）系統(tǒng)）的格型梯形結(jié)構(gòu)習題第6章無限長單位沖激響應(yīng)（IIR）數(shù)字濾波器設(shè)計方法6.1數(shù)字濾波器的基本概念6.2數(shù)字濾波器的技術(shù)指標6.3全通濾波器6.4最小相位滯后濾波器6.4.1最小相位系統(tǒng)、混合相位系統(tǒng)、最大相位系統(tǒng)及其與全通系統(tǒng)的關(guān)系6.4.2最小相位系統(tǒng)的性質(zhì)6.4.3利用最小相位系統(tǒng)的逆系統(tǒng)補償幅度響應(yīng)的失真6.5模擬原型低通濾波器設(shè)計6.5.1概述6.5.2模擬巴特沃思低通濾波器6.5.3模擬切貝雪夫Ⅰ型、Ⅱ型低通濾波器*6.5.4橢圓函數(shù)（考爾）低通濾波器簡介6.5.5四類模擬濾波器的比較6.6模擬頻域頻帶變換6.6.1從歸一化模擬低通濾波器到模擬低通濾波器的變換6.6.2從歸一化模擬低通濾波器到模擬高通濾波器的變換6.6.3從歸一化模擬低通濾波器到模擬帶通濾波器的變換6.6.4從歸一化模擬低通濾波器到模擬帶阻濾波器的變換6.7間接法的IIR數(shù)字濾波器設(shè)計方案6.8模擬濾波器到數(shù)字濾波器的映射方法6.8.1沖激響應(yīng)不變法（脈沖響應(yīng)不變法）6.8.2雙線性變換法6.9數(shù)字濾波器設(shè)計的第一種方案6.10模擬低通濾波器直接變換成四種通帶數(shù)字濾波器6.10.1模擬低通→數(shù)字帶通6.10.2模擬低通→數(shù)字帶阻6.10.3模擬低通→數(shù)字高通6.11數(shù)字濾波器設(shè)計的第二種方案6.12數(shù)字頻域頻帶變換6.12.1數(shù)字頻域頻帶變換的基本要求6.12.2數(shù)字低通→數(shù)字低通6.12.3數(shù)字低通→數(shù)字高通6.12.4數(shù)字低通→數(shù)字帶通6.12.5數(shù)字低通→數(shù)字帶阻6.12.6數(shù)字低通→數(shù)字多通帶6.13數(shù)字濾波器設(shè)計的第三種方案習題第7章有限長單位沖激響應(yīng)（FIR）數(shù)字濾波器設(shè)計方法7.1概述7.2線性相位FIR數(shù)字濾波器的特點7.2.1線性相位條件7.2.2線性相位約束對FIR數(shù)字濾波器（DF）的單位沖激響應(yīng)h(n)的要求7.2.3兩類線性相位約束下，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器幅度函數(shù)H(ω)的特點7.2.4線性相位FIR濾波器的零點位置7.3窗函數(shù)設(shè)計法7.3.1窗函數(shù)設(shè)計法的設(shè)計思路7.3.2理想低通、帶通、帶阻和高通的線性相位數(shù)字濾波器的表達式7.3.3窗函數(shù)設(shè)計法的性能分析7.3.4各種常用窗函數(shù)7.3.5窗函數(shù)法偶對稱單位沖激響應(yīng)的線性相位FIRDF的設(shè)計步驟及舉例*7.3.6窗函數(shù)法奇對稱單位沖激響應(yīng)的線性相位微分器及希爾伯特變換器的設(shè)計7.3.7窗函數(shù)設(shè)計法計算中的主要問題7.4頻率抽樣設(shè)計法7.4.1頻率抽樣設(shè)計法的基本思路7.4.2頻率抽樣的設(shè)計公式7.4.3頻率抽樣設(shè)計法的逼近誤差及改進辦法7.4.4頻率抽樣設(shè)計法的設(shè)計步驟及舉例7.4.5頻率抽樣設(shè)計法存在的問題*7.5設(shè)計線性相位FIR濾波器的最優(yōu)化方法7.5.1均方誤差最小準則7.5.2最大誤差最小化準則——加權(quán)切貝雪夫等波紋逼近7.5.3交錯定理7.5.4最佳線性相位FIR濾波器設(shè)計算法7.5.5ParksMcClellan算法7.6IIR與FIR數(shù)字濾波器的比較習題*第8章序列的抽取與插值——多抽樣率數(shù)字信號處理基礎(chǔ)8.1概述8.2用正整數(shù)D的抽取——降低抽樣率8.3用正整數(shù)I的插值——提高抽樣率8.4用正有理數(shù)I/D做抽樣率轉(zhuǎn)換8.5抽取、插值以及兩者結(jié)合的流圖結(jié)構(gòu)8.5.1抽取系統(tǒng)的直接型FIR結(jié)構(gòu)8.5.2插值系統(tǒng)的直接型FIR結(jié)構(gòu)8.5.3抽取和插值的線性相位FIR結(jié)構(gòu)8.5.4抽取器的多相FIR結(jié)構(gòu)8.5.5插值器的多相FIR結(jié)構(gòu)8.5.6正有理數(shù)I/D抽樣率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的變系數(shù)FIR結(jié)構(gòu)8.6變換抽樣率的多級實現(xiàn)習題*第9章數(shù)字濾波器實現(xiàn)中的有限字長效應(yīng)9.1概述9.2二進制數(shù)的表示及其對量化的影響9.2.1二進制的三種算術(shù)運算法9.2.2負數(shù)的表示法——原碼、補碼和反碼9.2.3量化方式——舍入與截尾9.3模擬/數(shù)字（A/D）變換的量化效應(yīng)9.3.1A/D變換的非線性模型9.3.2A/D變換對輸入抽樣信號幅度的要求9.3.3A/D變換的量化非線性特性9.3.4A/D變換量化誤差的統(tǒng)計分析9.3.5量化噪聲的功率譜密度9.4白噪聲(A/D變換的量化噪聲)通過線性系統(tǒng)9.5數(shù)字濾波器的系數(shù)量化效應(yīng)9.5.1系統(tǒng)極點(零點)位置對系數(shù)量化的靈敏度9.5.2系數(shù)量化對二階子系統(tǒng)極點位置的影響9.5.3系數(shù)量化效應(yīng)的統(tǒng)計分析9.6數(shù)字濾波器運算中的有限字長效應(yīng)9.7防止溢出的幅度加權(quán)因子*9.8IIR濾波器的定點運算中零輸入的極限環(huán)振蕩習題參考文獻