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绪论1

第1章 离散时间信号与系统6

1.1 信号的分类6

1.2 离散时间信号7

1.2.1 序列的定义7

1.2.2 典型离散时间信号8

1.2.3 序列的基本运算11

1.3 离散时间系统13

1.3.1 线性系统13

1.3.2 时不变系统14

1.3.3 线性时不变离散系统14

1.3.4 线性卷积的计算15

1.3.5 系统的因果性和稳定性18

1.4 离散时间系统的时域描述20

1.4.1 常系数线性差分方程的一般表达式20

1.4.2 常系数线性差分方程的求解21

1.5 模拟信号的离散化和重构22

1.5.1 时域采样定理22

1.5.2 采样信号的重构24

1.5.3 模拟信号的数字化25

1.5.4 数字信号的模拟化26

习题26

第2章 离散时间信号与系统的频域分析31

2.1 Z变换31

2.1.1 Z变换的定义和收敛域31

2.1.2 收敛域与序列特性的关系33

2.2 逆Z变换36

2.2.1 留数定理法37

2.2.2 部分分式法39

2.2.3 幂级数法40

2.3 Z变换的性质与定理42

2.3.1 Z变换的基本性质42

2.3.2 Z变换求解差分方程49

2.3.3 Z变换与连续时间信号的拉普拉斯变换的关系51

2.4 离散时间傅里叶变换54

2.4.1 DTFT的定义54

2.4.2 DTFT与Z变换的关系56

2.4.3 DTFT与连续时间信号的傅里叶变换的关系57

2.4.4 DTFT的基本性质58

2.5 离散时间系统的频域分析64

2.5.1 系统函数与频率响应64

2.5.2 系统因果性与稳定性分析66

2.5.3 系统频率响应分析67

习题70

第3章 离散傅里叶变换（DFT）74

3.1 周期序列的离散傅里叶级数74

3.1.1 周期序列74

3.1.2 周期序列的DFS75

3.2 离散傅里叶变换77

3.2.1 DFT的定义77

3.2.2 DFT和ZT、DTFT以及DFS的关系79

3.3 离散傅里叶变换的基本性质80

3.3.1 线性特性80

3.3.2 循环移位特性80

3.3.3 循环卷积定理82

3.3.4 复共轭序列的DFT84

3.3.5 帕斯维尔定理85

3.3.6 共轭对称性85

3.4 频域采样与内插89

3.4.1 频域采样定理90

3.4.2 频域内插公式91

3.5 离散傅里叶变换计算线性卷积92

3.5.1 线性卷积和循环卷积的等价条件92

3.5.2 线性卷积的DFT计算方法94

3.5.3 重叠相加法94

3.5.4 重叠保留法95

3.6 离散傅里叶变换进行谱分析97

3.6.1 连续时间信号的谱分析97

3.6.2 序列的谱分析101

3.6.3 谱分析的误差来源103

习题104

第4章 快速傅里叶变换（FFT）107

4.1 直接计算DFT的运算量及改进途径107

4.1.1 直接计算DFT的运算量107

4.1.2 减少运算量的途径108

4.2 时间抽取法（DIT）基-2 FFT算法109

4.2.1 DIT-FFT算法原理109

4.2.2 DIT-FFT运算量分析与比较114

4.2.3 DIT-FFT运算规律115

4.2.4 DIT-FFT其它形式流图117

4.3 频域抽取法（DIF）基-2 FFT算法119

4.3.1 DIF-FFT算法原理119

4.3.2 DIF-FFT与DIT-FFT的比较121

4.4 快速傅里叶逆变换（IFFT）算法122

4.5 FFT算法的工程实现考虑124

4.5.1 旋转因子的生成124

4.5.2 旋转因子的使用125

4.5.3 实序列的FFT计算126

习题127

第5章 IIR数字滤波器设计129

5.1 数字滤波器的基本概念129

5.1.1 滤波的概念129

5.1.2 滤波器的分类130

5.1.3 滤波器的技术指标132

5.2 模拟滤波器的设计135

5.2.1 模拟滤波器的幅度平方函数135

5.2.2 模拟滤波器经典类型136

5.2.3 模拟低通滤波器的设计140

5.2.4 高通、带通及带阻滤波器的设计145

5.3 利用模拟滤波器设计IIR数字滤波器149

5.3.1 脉冲响应不变法150

5.3.2 双线性变换法156

5.3.3 高通、带通和带阻IIR数字滤波器设计160

习题162

第6章 FIR数字滤波器设计164

6.1 线性相位FIR滤波器164

6.1.1 线性相位的条件164

6.1.2 幅度特性166

6.1.3 零点特性169

6.2 用窗函数法设计FIR滤波器170

6.2.1 窗函数法基本设计思想170

6.2.2 窗函数法设计性能分析171

6.2.3 典型窗函数174

6.2.4 窗函数法设计步骤181

6.3 频率采样设计法186

6.3.1 频率采样法基本原理186

6.3.2 线性相位实现条件187

6.3.3 设计实例分析188

6.4 FIR滤波器的最优化设计190

6.4.1 均方误差最小化优化设计190

6.4.2 等波纹逼近优化设计191

6.5 FIR与IIR对比192

习题193

第7章 数字滤波器的网络结构196

7.1 网络结构的信号流图表示196

7.2 IIR数字滤波器的网络结构198

7.2.1 IIR直接型网络结构199

7.2.2 IIR级联型网络结构200

7.2.3 IIR并联型网络结构201

7.3 FIR数字滤波器的网络结构202

7.3.1 FIR直接型网络结构203

7.3.2 FIR级联型网络结构203

7.3.3 线性相位网络结构204

7.3.4 频率采样型网络结构206

7.4 格型网络结构209

7.4.1 全零点格型网络结构209

7.4.2 全极点格型网络结构212

7.4.3 零-极点格型网络结构214

习题215

第8章 多抽样率数字信号处理219

8.1 抽样率变换的基本理论219

8.1.1 整数倍抽取219

8.1.2 整数倍插值223

8.1.3 有理数倍抽样率变换224

8.2 多抽样率系统的网络结构与实现226

8.2.1 多抽样率系统的等效变换226

8.2.2 多抽样率系统的多相结构228

8.2.3 抽样率转换的多级实现231

8.3 用于多抽样率系统的一类特殊滤波器233

8.3.1 半带滤波器233

8.3.2 积分梳状滤波器234

习题236

第9章 数字信号处理的MATLAB实现240

9.1 MATLAB简介240

9.1.1 MATLAB的集成开发环境240

9.1.2 常用的MATLAB函数241

9.1.3 MATLAB编程举例242

9.2 离散时间信号和系统的MATLAB实现244

9.2.1 典型序列的MATLAB实现244

9.2.2 序列运算的MATLAB实现247

9.2.3 线性时不变系统的MATLAB实现250

9.3 离散时间信号与系统的频域分析的MATLAB实现251

9.3.1 与频域分析相关的MATLAB函数251

9.3.2 离散时间信号和系统的频域分析的MATLAB实现253

9.4 DFT和FFT的MATLAB实现255

9.4.1 与DFT和FFT相关的MATLAB函数255

9.4.2 DFT和FFT的MATLAB实现256

9.5 IIR滤波器的MATLAB实现261

9.5.1 与IIR滤波器相关的MATLAB函数261

9.5.2 IIR滤波器设计的MATLAB实现263

9.6 FIR滤波器的MATLAB实现266

9.6.1 与FIR滤波器相关的MATLAB函数266

9.6.2 FIR滤波器设计的MATLAB实现269

9.7 数字滤波器结构的MATLAB实现273

9.7.1 与数字滤波器结构相关的MATLAB函数273

9.7.2 IIR滤波器结构的MATLAB实现276

9.7.3 FIR滤波器结构的MATLAB实现279

9.8 多抽样率数字信号处理的MATLAB实现281

9.8.1 与多抽样率数字信号处理相关的MATLAB函数281

9.8.2 多抽样率数字信号处理的MATLAB实现283

习题284

第10章 数字信号处理的硬件实现286

10.1 基于DSP芯片的硬件实现287

10.1.1 DSP芯片及其特点287

10.1.2 典型DSP芯片的结构及其主要性能291

10.1.3 基于DSP芯片系统的设计与调试296

10.2 基于FPGA芯片的硬件实现302

10.2.1 FPGA芯片及其特点302

10.2.2 典型FPGA芯片的结构及主要性能304

10.2.3 基于FPGA芯片系统的设计与调试309

10.3 应用举例314

10.3.1 FIR滤波器的DSP实现315

10.3.2 FIR滤波器的FPGA实现318

附录A 数字信号处理中常用的MATLAB函数322

附录B 缩略语327

参考文献329