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绪论1

0.1 数字信号处理的基本内容2

0.2　数字信号处理的实现方法3

0.3　数字信号处理的主要优点3

第1章　时域离散信号和系统5

1.1 引言5

1.2　模拟信号、时域离散信号和数字信号5

1.2.1 时域离散信号和数字信号6

1.2.2　时域离散信号的表示方法6

1.2.3　常用时域离散信号8

1.3 时域离散系统11

1.3.1　线性时不变时域离散系统11

1.3.2　线性时不变系统输出和输入之间的关系12

1.3.3　系统的因果性和稳定性15

1.4　时域离散系统的输入输出描述法——线性常系数差分方程17

1.4.1　线性常系数差分方程17

1.4.2　线性常系数差分方程的递推解法17

1.4.3 用MATLAB求解差分方程18

1.4.4　应用举例——滑动平均滤波器19

习题与上机题21

第2章　时域离散信号和系统的频域分析25

2.1 引言25

2.2　时域离散信号的傅里叶变换25

2.2.1　时域离散信号的傅里叶变换的定义25

2.2.2　周期信号的离散傅里叶级数26

2.2.3　周期信号的傅里叶变换28

2.2.4　时域离散信号傅里叶变换的性质31

2.3 时域离散信号的Z变换34

2.3.1 时域离散信号Z变换的定义及其与傅里叶变换的关系34

2.3.2 Z变换的收敛域与序列特性之间的关系35

2.3.3　逆Z变换38

2.3.4 Z变换的件质和定理41

2.4　利用Z变换对信号和系统进行分析44

2.4.1 系统的传输函数和系统函数44

2.4.2　根据系统函数的极点分布分析系统的因果性和稳定性45

2.4.3　用Z变换求解系统的输出响应46

2.4.4　系统稳定性的测定及稳定时间的计算50

2.4.5　根据系统的零、极点分布分析系统的频率特性52

习题与上机题56

第3章　离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）62

3.1 离散傅里叶变换的定义及物理意义62

3.1.1 DFT定义62

3.1.2 DFT与ZT、FT、DFS的关系63

3.1.3 DFT的矩阵表示65

3.1.4 用MATLAB计算序列的DFT65

3.2 DFT的主要性质67

3.3　频域采样74

3.4 DFT的快速算法——快速傅里叶变换（FFT）77

3.4.1　直接计算DFT的特点及减少运算量的基本途径77

3.4.2　基2 FFT算法77

3.5 DFT（FFT）应用举例83

3.5.1 用DFT（FFT）计算两个有限长序列的线性卷积84

3.5.2　用DFT计算有限长序列与无限长序列的线性卷积85

3.5.3　用DFT对序列进行谱分析88

习题与上机题90

第4章　模拟信号数字处理93

4.1　模拟信号数字处理原理方框图93

4.2　模拟信号与数字信号的相互转换93

4.2.1 时域采样定理94

4.2.2　带通信号的采样98

4.2.3 A/D变换器99

4.2.4　将数字信号转换成模拟信号100

4.3　对数字信号处理部分的设计考虑102

4.4　线性模拟系统的数字模拟104

4.5　模拟信号的频谱分析106

4.5.1　公式推导及参数选择106

4.5.2　用DFT（FFT）对模拟信号进行谱分析的误差107

4.5.3　用DFT（FFT）对周期信号进行谱分析110

习题与上机题112

第5章　数字滤波器的基本概念及一些特殊滤波器114

5.1　数字滤波器的基本概念114

5.2　理想数字滤波器115

5.2.1　理想数字滤波器的特点及分类115

5.2.2　理想滤波器的近似实现117

5.3　简单滤波器的设计117

5.3.1 一阶数字滤波器117

5.3.2 二阶数字滤波器120

5.3.3　低通到高通的简单变换121

5.4　数字谐振器123

5.5　数字陷波器125

5.6　全通滤波器127

5.7　最小相位滤波器128

5.8　梳状滤波器129

5.9　正弦波发生器130

习题与上机题131

第6章　IIR数字滤波器（IIRDF）设计135

6.1　模拟滤波器设计135

6.1.1　模拟滤波器设计指标136

6.1.2　巴特沃思模拟低通滤波器设计137

6.1.3　切比雪夫（Chebyshev）滤波器设计140

6.1.4　椭圆滤波器143

6.1.5 贝塞尔（Bessel）滤波器设计144

6.1.6　用MATLAB设计模拟滤波器144

6.1.7　五种类型模拟滤波器的比较150

6.1.8　频率变换与高通、带通及带阻滤波器设计151

6.2 IIR数字滤波器设计158

6.2.1 用脉冲响应不变法设计IIRDF159

6.2.2　用双线性变换法设计IIRDF164

6.2.3 高通、带通和带阻IIRDF168

6.2.4 IIRDF的频率变换171

习题与上机题174

第7章　FIR数字滤波器（FIRDF）设计178

7.1 线性相位FIRDF及其特点178

7.2　用窗函数法设计FIRDF183

7.2.1 用窗函数法设计FIRDF的基本方法183

7.2.2　窗函数法的设计性能分析184

7.2.3　典型窗函数介绍186

7.2.4　用窗函数法设计FIRDF的步骤及MATLAB设计函数192

7.3　利用频率采样法设计FIRDF196

7.3.1　频率采样设计法的基本概念196

7.3.2 设计线性相位特性FIRDF时，频域采样H（k）的设置原则197

7.3.3　逼近误差及改进措施197

7.4　利用等波纹最佳逼近法设计FIRDF201

7.4.1　等波纹最佳逼近法的基本思想202

7.4.2 remez和remezord函数介绍204

7.4.3 FIR希尔伯特变换器和FIR数字微分器设计208

7.5 FIRDF与IIRDF的比较212

习题与上机题213

第8章　时域离散系统的实现216

8.1 引言216

8.2 FIR网络结构217

8.2.1 FIR直接型结构和级联型结构217

8.2.2　线性相位结构218

8.2.3 FIR频率采样结构219

8.2.4　快速卷积法222

8.3 IIR网络结构222

8.3.1 IIR直接型网络结构222

8.3.2 IIR级联型网络结构224

8.3.3 IIR并联型网络结构225

8.3.4　转置型网络结构225

8.4　格型网络结构226

8.4.1　全零点格型网络结构226

8.4.2　全极点格型网络结构229

8.5　用软件实现各种网络结构231

8.6　数字信号处理中的量化效应233

8.6.1　量化及量化误差234

8.6.2 A/D变换器中的量化效应235

8.6.3　系数量化效应236

8.6.4　运算中的量化效应239

8.7　滤波器设计与分析工具243

习题与上机题247

第9章　多采样率数字信号处理251

9.1 引言251

9.2　整数因子抽取252

9.3　整数因子内插254

9.4　按有理数因子I/D的采样率转换256

9.5　采样率转换滤波器的高效实现方法257

9.5.1　直接型FIR滤波器结构257

9.5.2　多相滤波器结构259

9.6　采样率转换系统的多级实现262

9.7　采样率转换器的MATLAB实现267

9.8　采样率转换在数字语音系统中的应用268

9.8.1 数字语音系统中的信号采样过程及其存在的问题268

9.8.2　数字语音系统中改进的A/D转换方案269

9.8.3　接收端D/A转换器的改进方案270

习题与上机题272

第10章　数字信号处理应用举例274

10.1 引言274

10.2　数字信号处理在双音多频拨号系统中的应用274

10.3　数字信号处理在音乐信号处理中的应用280

10.3.1 时域处理280

10.3.2　频域处理283

附录A MATLAB信号处理工具箱函数表287

参考文献291