数字信号处理原理与实践(修订版)电子书

内容简介

《电子信息学科基础课程系列教材》编审委员会

本书编写人员

《电子信息学科基础课程系列教材》丛书序

前言

目 录

绪论

第1章 离散时间信号与系统

1.1 离散时间信号——序列

1.1.1 序列的定义与表示

1．集合或函数的表示形式

2．序列图表示形式

1.1.2 一些常用的时间序列

1．单位冲激序列δ（n）

2．单位阶跃序列u（n）

3．矩形序列RN（n）

4．实指数序列

5．复指数序列

6．正弦序列

1.1.3 序列的运算

1．序列的加法与乘法

2．序列的移位

3．序列的翻转

4．序列的尺度变换

5．序列的累加

6．差分运算

7．序列的卷积和

8．序列信号的相关

1.1.4 序列的周期性

1.1.5 序列的能量与功率

1.2 离散时间系统

1.2.1 线性系统

1.2.2 时不变系统

1.2.3 单位冲激响应

1.2.4 因果性

1.2.5 稳定性

1.2.6 可逆性

1.3 线性时不变系统性质

1．交换律

2．结合律

3．分配律

1.4 常系数线性差分方程

1.4.1 常系数线性差分方程形式

1.4.2 常系数线性差分方程的求解

1．经典法

2．离散时域求解法

3．变换域求解法

1.4.3 边界条件对差分方程的影响

1.4.4 差分方程表示法的用途

1.5 信号的数字化处理

1.5.1 信号的采样

1．采样信号的频谱

2．采样后信号的频谱

3．采样定理

1.5.2 信号的恢复

1.6 系统的频率响应

本章小结

习题

第2章 z变换

2.1 z变换的定义和收敛域

2.1.1 z变换的定义

2.1.2 z变换的收敛域

2.2 z变换的性质

1．线性性质

2．移位性质

3．指数性质

4．微分性质

5．时域翻转性质

6．共轭性质

7．初值定理

8．终值定理

9．时域卷积定理

10．z域卷积定理

11．帕塞瓦定理（Parseval Theory）

2.3 z反变换

2.3.1 查表法

2.3.2 幂级数展开法

1．根据公式

2．利用长除法

2.3.3 围线积分法

2.3.4 部分分式法

2.4 利用z变换求解差分方程

2.5 系统函数

2.5.1 系统函数的定义

2.5.2 系统函数的收敛域

2.5.3 由系统函数的零、极点确定频率响应

本章小结

习题

第3章 离散傅里叶变换

3.1 傅里叶变换的几种形式

1．连续时间非周期信号的傅里叶变换

2．连续时间周期信号的傅里叶级数

3．离散非周期序列的傅里叶变换

4．有限长序列的离散傅里叶变换

3.2 周期序列的离散傅里叶级数

3.2.1 离散傅里叶级数的定义

3.2.2 离散傅里叶级数的性质

1．线性

2．移位特性

3．调制特性

4．对称性

5．周期卷积

6．对偶性

3.3 有限长序列的离散傅里叶变换

3.3.1 离散傅里叶变换的定义

3.3.2 DFT、DTFT和z变换的关系

3.3.3 离散傅里叶变换的性质

1．线性

2．序列的圆周（循环）移位

3．对偶性

4．共轭对称性

5．帕塞瓦定理

6．圆周（循环）卷积

3.4 利用DFT计算线性卷积

3.5 二维离散傅里叶变换

3.5.1 二维离散傅里叶变换的定义

3.5.2 二维离散傅里叶变换的性质

1．线性性质

2．位移性质

本章小结

习题

第4章 快速傅里叶变换

4.1 离散傅里叶变换存在的问题

4.2 按时间抽取的基-2 FFT算法

4.2.1 算法的推导

4.2.2 算法的讨论

4.3 按频率抽取基-2 FFT算法

4.4 运算量进一步减少的方法

4.5 IDFT的快速计算方法IFFT

4.6 分裂基FFT算法

4.6.1 基-4 FFT算法

4.6.2 分裂基算法

4.7 快速傅里叶变换的MATLAB程序实现

1．fft和ifft函数

2．fft2和ifft2函数

4.8 基于DFT和FFT的频谱分析

4.8.1 频谱分析的概念

4.8.2 频谱分析的参数选择

1．采样频率fs的选择

2．频率分辨率Δf

3．最小的数据记录时间Tpmin

4．频域采样点数N

4.8.3 频谱分析中的误差问题

1．频率混叠

2．截断效应

3．栅栏效应

本章小结

第5章 数字滤波器的基本结构

5.1 数字系统的信号流图表示方法

5.2 无限长单位冲激响应（IIR）滤波器的基本结构

5.2.1 直接Ⅰ型

5.2.2 直接Ⅱ型

5.2.3 级联型

5.2.4 并联型

5.3 有限长单位冲激响应（FIR）滤波器的基本结构

5.3.1 直接形式（横截型）

5.3.2 级联型

5.3.3 频率采样型

5.3.4 线性相位FIR滤波器

本章小结

习题

第6章 无限长单位冲激响应（IIR）滤波器

6.1 引言

6.2 由模拟滤波器设计IIR数字滤波器

6.3 冲激响应不变法

6.4 双线性变换法

6.5 阶跃响应不变法

6.6 频率变换法

6.7 模拟频率变换法

6.7.1 模拟低通滤波器变换成数字高通滤波器

1．由模拟低通到模拟高通的变换

2．模拟高通滤波器变换成数字高通滤波器

6.7.2 模拟低通滤波器变换成数字带通滤波器

1．由模拟低通到模拟带通的变换

2．模拟带通滤波器变换成数字带通滤波器

6.7.3 模拟低通滤波器变换成数字带阻滤波器

1．由模拟低通到模拟带阻的变换

2．模拟带阻滤波器变换成数字带阻滤波器

6.8 数字频率变换法

6.9 应用实例

本章小结

习题

第7章 有限长单位冲激响应（FIR）滤波器

7.1 引言

7.2 线性相位FIR滤波器的特点

7.2.1 线性相位条件

7.2.2 线性相位的特点

1．h（n）偶对称，N为奇数

2．h（n）偶对称，N为偶数

3．h（n）奇对称，N为奇数

4．h（n）奇对称，N为偶数

7.2.3 零点特性

7.3 窗函数设计法

7.3.1 设计思想

7.3.2 各种窗函数

1．矩形窗

2．汉宁窗

3．海明窗

4．布莱克曼窗

5．凯泽窗

7.4 频率采样法

7.5 应用实例

本章小结

习题

第8章 数字信号处理器

8.1 数字信号处理器简介

8.2 DSP系统及其开发和应用

8.2.1 DSP系统构成

8.2.2 DSP系统的特点

8.2.3 DSP系统的设计过程

8.2.4 DSP芯片的应用

8.3 几种DSP芯片介绍

8.3.1 TMS320C5402 DSP芯片

8.3.2 TMS320VC5416 DSP芯片

8.3.3 TMS320DM642 DSP芯片

8.3.4 TMS320LF2407芯片

8.3.5 TMS320F28027芯片

8.4 DSP系统常用实验平台

8.4.1 Code Composer Studio集成开发环境

8.4.2 TMS320C5402 DSK板

8.4.3 TMS320DM642 EVM板

8.4.4 网络开发工具包NDK

8.4.5 MATLAB/Simulink仿真软件

本章小结

第9章 DSP应用实例

9.1 DSP在语音处理中的应用

9.1.1 语音处理功能的总体设计

1．A/D和D/A部分

2．FIR功能部分

3．输出部分功能

9.1.2 语音的采集和滤波器的理论设计

1．确定采样频率

2．FIR理论设计

3．设定低通滤波器截止频率

4．实现滤波器

9.1.3 基于TMS320C5402 DSK的功能实现

1．prp.c程序功能

2．prc.asm程序功能

3．频域的显示

4．调试步骤

5．实验结果及其分析

9.2 DSP在运动目标跟踪中的应用

9.2.1 总体设计

9.2.2 MATLAB中仿真结果

9.2.3 系统在TMS320DM642EVM板上的设计实现

1．系统功能框图

2．任务模块功能设计

9.2.4 实验结果

1．实验设备和环境

2．多通道运动人体的检测

9.3 CCS中对彩色图像的二值化处理

9.3.1 总体设计

9.3.2 实现过程

1．彩色图像的R、G、B分量提取

2．图像处理

9.3.3 处理结果

9.4 DSP在乐谱图像处理中的应用

9.4.1 总体设计

9.4.2 实现过程

1．图像的灰度转换

2．在CCS中对图像数据进行处理

9.4.3 处理结果

9.5 FIR滤波器综合性设计应用实例

9.5.1 总体设计说明

9.5.2 滤波器参数选择

9.5.3 确定滤波器系数

9.5.4 生成输入的合成信号

9.5.5 实现DSP下的FIR程序

9.5.6 运行步骤及仿真结果

1．断点设置

2．观察窗口设置

本章小结

参考文献