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第1章 MATLAB基础知识1

1.1 MATLAB概述1

1.1.1 MATLAB的发展历程1

1.1.2 MATLAB的组成与功能2

1.2 MATLAB工作环境2

1.2.1 命令行窗口2

1.2.2 帮助系统窗口5

1.2.3 图形窗口6

1.2.4 M文件编辑窗口8

1.2.5 当前文件夹10

1.2.6 搜索路径10

1.3 MATLAB程序控制结构10

1.3.1 顺序结构11

1.3.2 选择结构12

1.3.3 循环结构16

1.3.4 程序流程控制语句及其他常用命令16

1.4 变量、数值与表达式18

1.4.1 变量18

1.4.2 数值22

1.4.3 表达式23

1.5 数组与矩阵24

1.5.1 数组的创建与操作24

1.5.2 常见的数组运算28

1.5.3 矩阵的表示31

1.5.4 矩阵的拼接35

1.5.5 MATLAB矩阵寻访37

1.5.6 MATLAB矩阵的运算39

1.6 数据分析42

1.6.1 平均值与中值42

1.6.2 数据比较42

1.6.3 期望44

1.6.4 方差45

1.6.5 协方差与相关系数46

1.7 图形绘制49

1.7.1 二维图形的绘制49

1.7.2 图形绘制和编辑54

1.7.3 三维图形的绘图66

本章小结74

第2章 信号与系统分析基础75

2.1 离散时间信号75

2.2 采样定理76

2.3 离散时间序列78

2.3.1 单位取样序列78

2.3.2 单位阶跃序列79

2.3.3 正弦序列81

2.3.4 实指数序列82

2.3.5 复指数序列83

2.3.6 周期序列84

2.4 信号的基本运算85

2.4.1 序列相加与相乘85

2.4.2 序列累加与序列值乘积86

2.4.3 序列翻转与序列移位87

2.4.4 常用连续时间信号的尺度变换89

2.4.5 常用连续时间信号的奇偶分解90

2.4.6 信号的微分和积分92

2.4.7 卷积运算93

2.5 信号波形的产生94

2.5.1 线性调频函数与方波函数94

2.5.2 随机函数与三角波函数97

2.5.3 函数rectpuls与函数diric98

2.5.4 函数sinc与函数tripuls100

2.5.5 函数gauspuls与函数pulstran102

2.6 连续时间系统的时域分析103

2.6.1 连续时间系统的零状态与零输入响应的求解分析103

2.6.2 连续时间系统数值求解104

2.6.3 连续时间系统冲激响应和阶跃响应分析105

2.6.4 连续时间系统卷积求解107

2.7 离散时间信号在MATLAB中的运算109

2.7.1 离散时间系统109

2.7.2 离散时间系统的响应109

2.7.3 离散时间系统的冲激响应和阶跃响应111

2.7.4 离散时间信号的卷积和运算111

本章小结113

第3章 信号变换114

3.1 Z变换概述114

3.1.1 Z变换的定义114

3.1.2 Z变换的收敛域115

3.2 Z变换的性质116

3.2.1 线性性质116

3.2.2 时域移位117

3.2.3 时域扩展性117

3.2.4 时域卷积性质117

3.2.5 微分性118

3.2.6 积分性118

3.2.7 时域求和118

3.2.8 初值定理118

3.2.9 终值定理118

3.3 Z反变换118

3.4 离散系统中的Z域描述120

3.4.1 离散系统函数频域分析121

3.4.2 离散系统函数零点分析123

3.4.3 离散系统差分函数求解127

3.5 傅里叶级数和傅里叶变换129

3.6 周期序列的离散傅里叶级数130

3.7 离散傅里叶变换131

3.8 离散傅里叶变换的性质133

3.8.1 线性133

3.8.2 循环移位133

3.8.3 循环卷积定理134

3.8.4 共轭对称性134

3.9 频率域采样135

3.9.1 频率响应的混叠失真135

3.9.2 频谱泄漏135

3.9.3 栅栏效应135

3.9.4 频率分辨率136

3.10 快速傅里叶变换138

3.10.1 直接计算DFT的问题及改进途径138

3.10.2 基2时分的FFT算法139

3.10.3 基2频分的FFT算法140

3.10.4 快速傅里叶变换的MATLAB实现141

3.11 离散余弦变换146

3.11.1 一维离散余弦变换146

3.11.2 二维离散余弦变换146

3.11.3 维离散余弦函数146

3.12 Chirp-Z变换148

3.13 函数Gabor150

3.13.1 函数Gabor定义150

3.13.2 函数Gabor的一般求法与解析理论151

3.13.3 Gabor展开153

本章小结156

第4章 IIR滤波器设计157

4.1 IIR滤波器结构157

4.1.1 直接型158

4.1.2 级联型160

4.1.3 并联型165

4.2 模拟滤波器的基础知识与原型设计170

4.2.1 巴特沃思滤波器设计171

4.2.2 切比雪夫Ⅰ型滤波器设计177

4.2.3 切比雪夫Ⅱ型滤波器设计179

4.2.4 椭圆滤波器设计182

4.3 频带变换184

4.3.1 低通到低通的频带变换184

4.3.2 低通到高通的频带变换186

4.3.3 低通到带通的频带变换187

4.3.4 低通到带阻的频带变换189

4.4 冲击响应不变法与双线性变换法191

4.5 滤波器最小阶数选择196

4.6 滤波器设计198

4.6.1 滤波器设计步骤201

4.6.2 经典滤波器设计202

本章小结208

第5章 FIR滤波器设计209

5.1 FIR滤波器结构209

5.1.1 直接型210

5.1.2 级联型210

5.1.3 频率抽样型211

5.1.4 快速卷积型215

5.2 线性相位FIR滤波器的特性216

5.2.1 相位条件216

5.2.2 线性相位FIR滤波器频率响应的特点216

5.2.3 线性相位FIR滤波器的零点特性227

5.3 常用窗函数法FIR滤波器设计229

5.3.1 窗函数的基本原理229

5.3.2 矩形窗230

5.3.3 汉宁窗233

5.3.4 海明窗234

5.3.5 布莱克曼窗237

5.3.6 巴特窗239

5.3.7 凯塞窗241

5.3.8 窗函数设计法242

5.4 频率取样FIR滤波器的设计244

5.4.1 设计的思路与约束条件244

5.4.2 误差设计245

5.5 FIR数字滤波器的最优设计248

5.5.1 均方误差最小化准则248

5.5.2 最大误差最小化准则248

5.5.3 切比雪夫最佳一致逼近248

本章小结252

第6章 其他滤波器253

6.1 维纳滤波器253

6.2 卡尔曼滤波器256

6.3 自适应波器258

6.3.1 自适应滤波器介绍258

6.3.2 自适应滤波器在MATLAB中的应用259

6.4 Lattice滤波器261

6.4.1 全零点Lattice滤波器261

6.4.2 全极点Lattice滤波器263

6.4.3 零极点的Lattice结构264

6.5 线性预测滤波器266

6.5.1 AR模型266

6.5.2 MA模型271

6.5.3 ARMA模型273

本章小结277

第7章 随机信号处理278

7.1 随机信号处理基础278

7.1 1 随机信号介绍与时域统计描述278

7.1.2 平稳随机序列及其数字特征280

7.1.3 平稳随机序列的功率谱281

7.1.4 基于随机信号处理的MATLAB函数282

7.2 随机信号的功率谱分析287

7.2.1 非参量类方法288

7.2.2 参数法297

7.2.3 子空间法302

本章小结303

第8章 小波在信号处理中的应用304

8.1 小波分析概述304

8.1.1 傅里叶变换与小波变换的比较304

8.1.2 多辨分析306

8.2 小波变换308

8.2.1 一维连续小波变换308

8.2.2 高维连续小波变换309

8.2.3 离散小波变换310

8.3 小波包分析311

8.3.1 小波包的定义311

8.3.2 小波包的性质312

8.3.3 几种常用的小波312

8.4 小波工具箱介绍314

8.4.1 启动小波工具箱314

8.4.2 一维连续小波分析工具315

8.5 信号的重构319

8.5.1 函数idwt320

8.5.2 函数wavedec321

8.5.3 函数upcoef321

8.5.4 函数upwlev324

8.5.5 函数wrcoef325

8.5.6 函数wprec325

8.5.7 函数wprcoef326

8.6 提升小波变换用于信号处理327

8.7 信号去噪335

8.7.1 信号阈值去噪335

8.7.2 常用的去噪函数335

8.8 小波变换在信号处理中的应用341

8.8.1 分离信号的不同成分341

8.8.2 识别信号的频率区间与发展趋势344

8.8.3 基于小波变换的图像信号的局部压缩346

8.8.4 小波在数字图像信号水印压缩方面的应用348

本章小结350

第9章 图像信号处理351

9.1 MATLAB图像信号处理基础351

9.2 图像的代数运算354

9.2.1 图像的加法运算356

9.2.2 图像的减法运算357

9.2.3 图像的乘法运算358

9.2.4 图像的除法运算359

9.3 图像的几何变换360

9.3.1 旋转与平移变换360

9.3.2 缩放与裁剪变换362

9.3.3 镜像变换365

9.4 图像的变换366

9.4.1 傅里叶变换366

9.4.2 沃尔什及哈达玛变换369

9.5 图像的压缩编码373

9.5.1 图像压缩编码技术概述373

9.5.2 预测编码373

9.5.3 变换编码382

9.6 图像的增强386

9.6.1 图像的空域滤波增强386

9.6.2 图像的频域滤波增强393

9.7 图像的复原406

9.7.1 MATLAB提供的图像退化函数406

9.7.2 图像恢复的方法408

本章小结417

第10章 语音信号处理418

10.1 语音产生的过程418

10.2 语音信号产生的数学模型419

10.2.1 激励模型419

10.2.2 声道模型420

10.2.3 辐射模型421

10.2.4 语音信号的数字化和预处理421

10.3 语音信号分析和滤波处理425

10.3.1 语音信号的采集425

10.3.2 语音信号的读入与打开425

10 3.3 语音信号的分析426

10.3.4 含噪语音信号的合成428

10.3.5 滤波器的设计429

10.4 小波变换在语音信号处理中的应用438

10.4.1 小波在语音信号增强中的应用438

10 4.2 小波变换在语音信号压缩上的应用440

本章小结442

第11章 通信信号处理443

11.1 幅度调制443

11.1.1 DSB-AM调制443

11.1.2 普通AM调制444

11.1.3 SSB-AM调制446

11.1.4 残留边带幅度调制447

11.2 角度调制448

11.3 数字调制449

11 3.1 FSK调制450

11.3.2 PSK调制451

11.3.3 QAM调制452

11.4 自适应均衡454

11.4.1 递归最小二乘算法（RLS）454

11.4.2 盲均衡算法456

本章小结459

第12章 雷达信号处理460

12.1 雷达的基本原理460

12.2 雷达的用途461

12.2.1 双／多基地雷达461

12.2.2 相控阵雷达461

12.2.3 宽带／超宽带雷达461

12.2.4 合成孔径雷达462

12.2.5 毫米波雷达462

12.2.6 激光雷达462

12.3 线性调频脉冲压缩雷达仿真462

12.3.1 匹配滤波器462

12.3.2 线性调频信号（LFM）464

12.3.3 相位编码信号466

12.3.4 噪声和杂波的产生467

12.3.5 杂波建模与MATLAB实现469

12.4 动目标的显示与检测473

本章小结477

参考文献478