數(shù)字信號(hào)處理教程（第五版 MATLAB版）

緒論
第1章離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)
1.1離散時(shí)間信號(hào)——序列
1.1.1序列
1.1.2序列的運(yùn)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(shí)間線性系統(tǒng)
1.2.2離散時(shí)間移不變系統(tǒng)
1.2.3離散時(shí)間線性移不變系統(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——時(shí)域離散系統(tǒng)的輸入、輸出表示法
1.4連續(xù)時(shí)間信號(hào)的抽樣
1.4.1模擬信號(hào)的理想抽樣
1.4.2時(shí)域抽樣定理
1.4.3模擬信號(hào)的實(shí)際抽樣
1.4.4帶通信號(hào)的抽樣
1.4.5連續(xù)時(shí)間信號(hào)xa(t)及其理想抽樣信號(hào)x^a(t)以及離散時(shí)間抽樣
序列x(n)的關(guān)系
1.4.6時(shí)域信號(hào)的插值重構(gòu)
1.4.7正弦型信號(hào)的抽樣
1.5本章部分內(nèi)容涉及的MATLAB函數(shù)及例題
習(xí)題
第2章z變換與離散時(shí)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(jí)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(shí)間傅里葉變換（DTFT）——序列的傅里葉變換
2.3.1序列的傅里葉變換定義
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(duì)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
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(diǎn)
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)
2.5本章部分內(nèi)容涉及的MATLAB函數(shù)及例題
習(xí)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(jí)數(shù)——離散傅里葉級(jí)數(shù)（DFS）
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模擬信號(hào)時(shí)域、頻域都抽樣后fk與N及fs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(duì)稱性質(zhì)
3.4.4圓周翻褶序列及其DFT
3.4.5對(duì)偶性
3.4.6DFT運(yùn)算中的圓周共軛對(duì)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(shí)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(jì)算線性卷積
3.6.2利用DFT計(jì)算線性相關(guān)
3.6.3利用DFT對(duì)模擬信號(hào)的傅里葉變換（級(jí)數(shù)）對(duì)的逼近
3.6.4用DFT對(duì)模擬信號(hào)作譜分析
3.6.5用DFT對(duì)模擬信號(hào)作譜分析時(shí)參量的選擇
3.6.6用DFT對(duì)模擬信號(hào)作譜分析時(shí)的幾個(gè)問題
3.7有限長序列的X（z）、X（ejω）、X（k）之間的關(guān)系
3.8本章部分內(nèi)容涉及的MATLAB函數(shù)及例題
習(xí)題
第4章快速傅里葉變換（FFT）
4.1直接計(jì)算DFT的運(yùn)算量，減少運(yùn)算量的途徑
4.2按時(shí)間抽選（DIT）的基2 FFT算法（庫利圖基算法）
4.3按頻率抽選（DIF）的基2 FFT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IFFT
4.6基2 FFT流程圖
＊4.7N為復(fù)合數(shù)的FFT算法——混合基（多基多進(jìn)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算法計(jì)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(jì)算線性相關(guān)
4.11本章部分內(nèi)容涉及的MATLAB函數(shù)及例題
4.11.1用FFT計(jì)算有限長序列的線性卷積和線性相關(guān)
4.11.2用FFT計(jì)算模擬信號(hào)、離散時(shí)間信號(hào)及它們的頻譜
4.11.3線性調(diào)頻z變換（CZT）算法
4.11.4重疊保留法與重疊相加法
習(xí)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(diǎn)
5.2.2直接型結(jié)構(gòu)
5.2.3級(jí)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(diǎn)
5.3.2直接型（橫截型、卷積型）結(jié)構(gòu)
5.3.3級(jí)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(diǎn)系統(tǒng)（FIR系統(tǒng),又稱滑動(dòng)平均（MA）系統(tǒng)）的格型結(jié)構(gòu)
5.4.2全極點(diǎn)系統(tǒng)（IIR系統(tǒng)，又稱自回歸（AR）系統(tǒng)）的格型結(jié)構(gòu)
5.4.3零極點(diǎn)系統(tǒng)（IIR系統(tǒng)，又稱自回歸滑動(dòng)平均（ARMA）系統(tǒng)）
的格型梯形結(jié)構(gòu)
5.5本章部分內(nèi)容涉及的MATLAB函數(shù)及例題
5.5.1IIR濾波器的各種結(jié)構(gòu)
5.5.2FIR濾波器的各種結(jié)構(gòu)
5.5.3格型及格型梯形濾波器結(jié)構(gòu)
習(xí)題
第6章數(shù)字濾波器的基本概念及幾種特殊濾波器
6.1數(shù)字濾波器的基本概念
6.2全通濾波器
6.3最小相位滯后濾波器
6.3.1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
6.3.2最小相位系統(tǒng)的性質(zhì)
6.3.3利用最小相位系統(tǒng)的逆系統(tǒng)補(bǔ)償幅度響應(yīng)的失真
6.4陷波器
6.5數(shù)字諧振器
6.6梳狀濾波器
6.7波形發(fā)生器
6.7.1正弦波及余弦波發(fā)生器
6.7.2周期性方波發(fā)生器
6.7.3任意周期序列的發(fā)生器
習(xí)題
第7章無限長單位沖激響應(yīng)（IIR）數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法
7.1概述
7.2數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)步驟
7.3數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)
7.4IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法分類
7.5模擬原型低通濾波器設(shè)計(jì)
7.5.1引言
7.5.2模擬巴特沃思低通濾波器
7.5.3模擬切貝雪夫低通濾波器
*7.5.4橢圓函數(shù)低通濾波器（考爾濾波器）簡介
*7.5.5貝塞爾低通濾波器簡介
7.5.6五類模擬濾波器的比較
7.6模擬頻域頻帶變換
7.6.1從歸一化模擬低通濾波器到模擬低通濾波器的變換
7.6.2從歸一化模擬低通濾波器到模擬高通濾波器的變換
7.6.3從歸一化模擬低通濾波器到模擬帶通濾波器的變換
7.6.4從歸一化模擬低通濾波器到模擬帶阻濾波器的變換
7.7間接法的IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方案
7.8模擬濾波器到數(shù)字濾波器的映射方法
7.8.1沖激（脈沖）響應(yīng)不變法
7.8.2階躍響應(yīng)不變法
7.8.3雙線性變換法
7.9數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的第一種方案
7.10模擬低通濾波器直接變換成四種通帶數(shù)字濾波器
7.10.1模擬低通→數(shù)字帶通
7.10.2模擬低通→數(shù)字帶阻
7.10.3模擬低通→數(shù)字高通
7.11數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的第二種方案
7.12數(shù)字頻域頻帶變換
7.12.1數(shù)字頻域頻帶變換的基本要求
7.12.2數(shù)字低通→數(shù)字低通
7.12.3數(shù)字低通→數(shù)字高通
7.12.4數(shù)字低通→數(shù)字帶通
7.12.5數(shù)字低通→數(shù)字帶阻
7.12.6數(shù)字低通→數(shù)字多通帶
7.13數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的第三種方案
*7.14IIR濾波器的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法
7.14.1IIR數(shù)字濾波器的時(shí)域直接設(shè)計(jì)
7.14.2IIR濾波器的頻域最小均方誤差設(shè)計(jì)法
7.14.3IIR濾波器的頻域最小p誤差設(shè)計(jì)法
7.15本章部分內(nèi)容涉及的MATLAB函數(shù)及例題
7.15.1自編程序設(shè)計(jì)四類（巴特沃思型、切貝雪夫Ⅰ型、切貝雪夫Ⅱ型和
橢圓函數(shù)型）模擬濾波器
7.15.2工具箱中提供的模擬濾波器（低通、高通、帶通、帶阻）
設(shè)計(jì)的MATLAB函數(shù)
7.15.3沖激響應(yīng)不變法及雙線性變換法設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器
7.15.4用數(shù)字頻帶變換法設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn)
7.15.5基于MATLAB直接設(shè)計(jì)各類數(shù)字濾波器
習(xí)題
第8章有限長單位沖激響應(yīng)（FIR）數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法
8.1概述
8.2線性相位FIR數(shù)字濾波器的特點(diǎn)
8.2.1線性相位條件
8.2.2線性相位約束對(duì)FIR數(shù)字濾波器（DF）的單位沖激
響應(yīng)h(n)的要求
8.2.3兩類線性相位約束下，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器幅度函數(shù)H(ω)的特點(diǎn)
8.2.4線性相位FIR濾波器的零點(diǎn)位置
8.3窗函數(shù)設(shè)計(jì)法
8.3.1窗函數(shù)設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)思路
8.3.2理想低通、帶通、帶阻、高通的線性相位數(shù)字濾波器的表達(dá)式
8.3.3窗函數(shù)設(shè)計(jì)法的性能分析
8.3.4各種常用窗函數(shù)
8.3.5偶對(duì)稱單位沖激響應(yīng)［h(n)=h(N-1-n)］的
線性相位FIR DF
的窗函數(shù)法設(shè)計(jì)步驟及舉例
*8.3.6奇對(duì)稱單位沖激響應(yīng)［h(n)=-h(N-1-n)］
線性相位微分器及
希爾伯特變換器的窗函數(shù)法設(shè)計(jì)
8.3.7窗函數(shù)設(shè)計(jì)法計(jì)算中的主要問題
8.4頻率抽樣設(shè)計(jì)法
8.4.1頻率抽樣設(shè)計(jì)法的基本思路
8.4.2頻率抽樣的兩種方法
8.4.3頻率抽樣設(shè)計(jì)法的逼近誤差及改進(jìn)辦法
8.4.4頻率抽樣設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)步驟及舉例
8.4.5頻率抽樣設(shè)計(jì)法存在的問題
*8.5設(shè)計(jì)線性相位FIR濾波器的最優(yōu)化方法
8.5.1均方誤差最小準(zhǔn)則
8.5.2最大誤差最小化準(zhǔn)則——加權(quán)切貝雪夫等波紋逼近
8.5.3交錯(cuò)定理
8.5.4最佳線性相位FIR濾波器設(shè)計(jì)算法
8.5.5ParksMcClellan算法（Remez交換算法）
8.6本章部分內(nèi)容涉及的MATLAB函數(shù)及例題
8.6.1線性相位FIR濾波器的MATLAB函數(shù)
8.6.2窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR線性相位濾波器的MATLAB函數(shù)
8.6.3頻率抽樣法設(shè)計(jì)FIR線性相位濾波器
8.6.4線性相位FIR濾波器的等波紋最優(yōu)設(shè)計(jì)（ParksMcClellan算法）
的MATLAB函數(shù)及例題
習(xí)題
*第9章序列的抽取與插值——多抽樣率數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)
9.1概述
9.2用正整數(shù)D的抽取——降低抽樣率
9.3用正整數(shù)I的插值——提高抽樣率
9.4用正有理數(shù)I/D做抽樣率轉(zhuǎn)換
9.5抽取、插值以及兩者結(jié)合的流圖結(jié)構(gòu)
9.5.1抽取系統(tǒng)的直接型FIR結(jié)構(gòu)
9.5.2插值系統(tǒng)的直接型FIR結(jié)構(gòu)
9.5.3抽取和插值的線性相位FIR結(jié)構(gòu)
*9.5.4抽取器的多相FIR結(jié)構(gòu)
*9.5.5插值器的多相FIR結(jié)構(gòu)
*9.5.6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)
*9.6變換抽樣率的多級(jí)實(shí)現(xiàn)
9.7本章部分內(nèi)容涉及的MATLAB函數(shù)及例題
習(xí)題
*第10章數(shù)字信號(hào)處理中的有限字長效應(yīng)
10.1概述
10.2二進(jìn)制數(shù)的表示及其對(duì)量化的影響
10.2.1二進(jìn)制的三種算術(shù)運(yùn)算法
10.2.2負(fù)數(shù)的表示法——原碼、補(bǔ)碼、反碼
10.2.3量化方式——舍入與截尾
10.3模擬/數(shù)字（A/D）變換的量化效應(yīng)
10.3.1A/D變換的非線性模型
10.3.2A/D變換對(duì)輸入抽樣信號(hào)幅度的要求
10.3.3A/D變換的量化非線性特性
10.3.4A/D變換量化誤差的統(tǒng)計(jì)分析
10.3.5量化噪聲的功率譜密度
10.4白噪聲(A/D變換的量化噪聲)通過線性系統(tǒng)
10.5數(shù)字濾波器的系數(shù)量化效應(yīng)
10.5.1系統(tǒng)極點(diǎn)(零點(diǎn))位置對(duì)系數(shù)量化的靈敏度
10.5.2系數(shù)量化對(duì)二階子系統(tǒng)極點(diǎn)位置的影響
10.5.3系數(shù)量化效應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析
10.6數(shù)字濾波器運(yùn)算中的有限字長效應(yīng)
*10.7防止溢出的幅度加權(quán)因子
*10.8IIR濾波器的定點(diǎn)運(yùn)算中零輸入的極限環(huán)振蕩
*10.9FFT算法的有限字長效應(yīng)
10.9.1定點(diǎn)DFT計(jì)算中的有限字長效應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析
10.9.2定點(diǎn)FFT計(jì)算中有限字長效應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析
10.9.3系數(shù)量化對(duì)FFT的影響
10.10本章部分內(nèi)容涉及的MATLAB函數(shù)及例題
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
本書所附“數(shù)字信號(hào)處理多媒體CAI教程”軟件簡介