離散時間信號分析和處理系統(tǒng)地介紹了離散時間信號分析和處理的基本概念、基本分析方法和處理技術。全書共9章，內容包括離散時間信號和系統(tǒng)的基礎理論，離散傅里葉變換(DFT)及其快速算法(EFT)，數(shù)字濾波器的結構及其頻域法設計，有限字長效應，多采樣率信號處理等。為便于數(shù)字信號處理系統(tǒng)的設計和仿真，書中還介紹了目前國際流行的MATLAB軟件編程方法，列舉了與本書內容有關的典型應用實例。
全書系統(tǒng)性強，概念清晰，反映了數(shù)字信號處理領域中的基本內容。每章附有習題，第9章附錄詳盡給出了用MATLAB語言編程的上機實驗指導書。本書適宜作為高等院校理工科數(shù)字信號處理課程的本科生教材，也可作為從事數(shù)字信號處理的科技人員的參考書。



隨著數(shù)字技術與計算機技術的發(fā)展，數(shù)字信號處理技術已深入到各學科領域。相對于模擬信號處理，用數(shù)字技術處理信號具有高靈活性(即可編程)、高穩(wěn)定性和高精度等特點。由于數(shù)字化技術有強大的軟、硬件環(huán)境支撐，因而發(fā)展非常迅速。同時數(shù)字信號處理作為一門學科正在不斷發(fā)展和完善，新的理論、新的算法、新的技術不斷涌現(xiàn)，推動了當前信號處理向高速、高效、實時性發(fā)展的進程。學習和掌握數(shù)字信號處理技術已成為當前信息時代所必不可少的一項重要內容。
作為數(shù)字信號處理技術的基礎教材，本書主要介紹離散時間信號分析和處理的基本概念、基礎理論、分析方法及其在工程實踐中的應用。書中介紹了數(shù)字信號處理的一般理論和方法，同時對與數(shù)字信號處理學科發(fā)展有關的部分內容加以引申，以尋求學科發(fā)展的脈絡，反映學科發(fā)展的動向。數(shù)字信號處理也是一門工程實踐性很強的學科，書中在分析方法上盡量結合計算機仿真需求，并引入國際流行的用于科學計算的MATLAB語言。學習本書內容可為讀者了解和掌握數(shù)字信號處理的理論及工程應用打下扎實的基礎，提高應用理論解決實際問題的能力。
全書共9章。第1章涵蓋了離散時間信號和系統(tǒng)的基本理論，這是全書的理論基礎。第2章、第3章是離散傅里葉變換(DFT)及其快速算法(FFT)，這是信號處理中對信號做譜分析的重要內容。作為DFT的工程實現(xiàn)，F(xiàn)FT的提出使數(shù)字信號學科步入實踐應用階段，是學科發(fā)展中的重要里程碑。該章介紹了快速算法的基本原理，包括從基2到混合基以及到目前為止最接近理論效率的分裂基算法，從旋轉因子算法到素因子算法，用卷積處理DFT的算法等內容，形成比較完整的快速算法內容體系。第4章至第6章是信號處理中用數(shù)字方法實現(xiàn)濾波的數(shù)字濾波器設計與實現(xiàn)。第4章介紹數(shù)字濾波器實現(xiàn)的不同結構。第5章是數(shù)字濾波器的頻域法設計，給出了無限沖激響應(IIR)濾波器和有限沖激響應(FIR)濾波器的不同設計方法。第6章時域法(或模型法)設計數(shù)字濾波器，完整地介紹了時域過濾信號的概念及信號處理系統(tǒng)中廣泛應用的格型濾波器結構。這些內容的引入為讀者進一步學習現(xiàn)代譜估計、信號的預測、信號的建模與辨識、自適應濾波等現(xiàn)代信號處理技術打下良好的基礎。第7章介紹離散時間信號經(jīng)幅度量化后帶來的有限字長效應，該章提出用狀態(tài)???量法分析溢出振蕩、數(shù)字系統(tǒng)的運算量化噪聲、系統(tǒng)的動態(tài)范圍等問題，便于用計算處理這些問題，為工程設計中的計算機仿真提供有力的理論依據(jù)和方法。多采樣率信號處理是信號處理???域中又一重要的研究和應用課題，第8章介紹了多采樣率概念、頻譜變換、多采樣率系統(tǒng)結構以及多采樣率應用實例，為讀者在不同領域中用多采樣率處理信號打下良好的基礎。作為信號處理在目前最流行的仿真工具MATLAB?軟件在第9章作了介紹，結合課程內容在講述編程原理同時給出了有關的編程應用實例。該章附錄給出了部分上機練習的詳盡實驗指導書，通過實驗不僅可以學會用MATLAB語言編程方法，而且對所學知識應用于實際、增加感性認識是極其重要的。書中每章都有習題，全書約收錄140道習題，便于讀者鞏固所學的概念和方法，了解基本理論的應用，提高分析問題和解決問題的能力。
第1章時域離散信號和系統(tǒng)1
1.1引言1
1.2時域離散信號——序列1
1.2.1序列及其表示1
1.2.2幾種常用序列2
1.2.3序列的運算5
1.2.4任意序列用單位抽樣序列表示11
1.3序列的z變換11
1.3.1z變換的定義及其收斂域11
1.3.2序列特性與收斂域之間的關系13
1.3.3逆z變換14
1.3.4z變換的性質與定理19
1.4序列的傅里葉變換26
1.4.1序列傅里葉變換的定義及其收斂性26
1.4.2序列傅里葉變換的主要性質29
1.4.3序列傅里葉變換的對稱性31
1.4.4周期性序列的傅里葉變換34
1.4.5因果性序列的傅里葉變換37
1.5時域離散系統(tǒng)40
1.5.1時域離散系統(tǒng)的描述及特性表征40
1.5.2線性時不變系統(tǒng)特性42
1.5.3時域離散系統(tǒng)的差分方程描述46
1.5.4時域離散系統(tǒng)的變換域分析52
1.5.5全通系統(tǒng)與最小相位系統(tǒng)56
1.6時域連續(xù)信號的采樣60
習題64
附錄A.1離散系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析法71
A.1.1引言71
A.1.2離散系統(tǒng)的信號流圖及梅遜公式72
A.1.3離散系統(tǒng)狀態(tài)方程表示74
A.1.4離散系統(tǒng)狀態(tài)方程求解79
A.1.5系統(tǒng)函數(shù)與單位抽樣響應81
A.1.6狀態(tài)方程的線性變換81第2章離散傅里葉變換(DFT)86
2.1引言86
2.2離散傅里葉級數(shù)(DFS)86
2.3離散傅里葉級數(shù)的性質88
2.4離散傅里葉變換——有限長序列的傅里葉表示91
2.5離散傅里葉變換的性質94
2.6利用離散傅里葉變換做譜分析103
2.7利用離散傅里葉變換做線性卷積109
習題113 第3章快速傅里葉變換(FFT)119
3.1引言119
3.2時間抽選FFT算法120
3.3時間抽選FFT的數(shù)學表示127
3.4時間抽選FFT算法的矩陣表示130
3.5頻率抽選FFT算法134
3.6高組合數(shù)的FFT算法——旋轉因子算法139
3.7基4 FFT和分裂基FFT算法144
3.7.1基4 FFT算法144
3.7.2分裂基FFT算法145
3.8素因子FFT算法148
3.9利用卷積計算DFT153
3.9.1素數(shù)DFT153
3.9.2線性調頻z變換算法155
習題159
附錄A.3161
A.3.1基2時間抽選FFT子程序161
A.3.2時間抽選分裂基FFT算法子程序163第4章數(shù)字濾波器結構166
4.1引言166
4.2無限沖激響應(IIR)系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構167
4.3有限沖激響應(FIR)系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構171
4.4線性相位FIR系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構173
4.5FIR系統(tǒng)的頻率取樣結構181
習題185 第5章數(shù)字濾波器的頻域設計189
5.1引言189
5.2無限沖激響應濾波器的間接法設計190
5.2.1用差分代微分的映射191
5.2.2沖激響應不變法192
5.2.3雙線性變換法198
5.3數(shù)字濾波器的頻率變換206
5.4無限沖激響應濾波器的頻域直接法設計219
5.5有限沖激響應濾波器的設計223
5.5.1線性相位FIR濾波器的頻率特性224
5.5.2窗函數(shù)加權設計228
5.5.3頻率取樣設計235
5.5.4等波紋逼近240
習題245
附錄A.5模擬濾波器設計250
A.5.1濾波器的逼近問題250
A.5.2巴特沃思濾波器——最大平坦幅度特性濾波器251
A.5.3切比雪夫Ⅰ型濾波器——通帶等波紋濾波器254
A.5.4模擬濾波器的頻率變換259第6章數(shù)字濾波器的時域設計269
6.1引言269
6.2全極點模型濾波器的設計272
6.3萊文遜\|杜賓遞推算法276
6.4全零點模型濾波器的設計284
6.5零極點模型濾波器的設計285
6.6數(shù)字濾波器的格形結構290
習題297第7章數(shù)字系統(tǒng)中的有限字長效應299
7.1引言299
7.2二進制數(shù)的表示及量化誤差300
7.2.1定點與浮點表數(shù)300
7.2.2定點制負數(shù)的表示300
7.2.3補碼表數(shù)特性及量化誤差302
7.2.4量化誤差的統(tǒng)計分析模型305
7.3A/D變換中的量化誤差306
7.3.1A/D量化誤差的統(tǒng)計分析306
7.3.2A/D量化噪聲通過線性系統(tǒng)307
7.4數(shù)字系統(tǒng)運算量化噪聲的統(tǒng)計分析309
7.4.1IIR濾波器運算量化噪聲的計算309
7.4.2系統(tǒng)用狀態(tài)方程描述時運算量化噪聲的計算311
7.4.3串并聯(lián)系統(tǒng)的量化噪聲315
7.4.4FIR濾波器的運算量化噪聲319
7.5防止溢出的壓縮比例因子319
7.5.1壓縮比例準則319
7.5.2壓縮比例因子的計算321
7.5.3加壓縮比例因子后運算量化噪聲的計算324
7.6數(shù)字系統(tǒng)的系數(shù)量化效應328
7.6.1系數(shù)量化對零、極點位置的影響328
7.6.2系數(shù)量化對IIR濾波器頻率特性影響的統(tǒng)計分析331
7.6.3用狀態(tài)方程描述系統(tǒng)的系數(shù)靈敏度333
7.7定點制數(shù)字系統(tǒng)中的振蕩現(xiàn)象334
7.7.1溢出極限環(huán)振蕩334
7.7.2死區(qū)效應——恒輸入極限環(huán)339
7.8FFT運算的有限字長效應343
7.8.1直接計算DFT的量化誤差分析343
7.8.2定點FFT運算量化效應的統(tǒng)計分析345
習題348第8章多采樣率處理352
8.1引言352
8.2用整數(shù)M抽取的降采樣率工作原理352
8.3用整數(shù)L內插的升采樣率工作原理355
8.4以有理因子M/L作采樣率變換357
8.5數(shù)字采樣率變換的一般形式358
8.6內插和抽取的流圖結構360
8.7采樣率變換的多級實現(xiàn)365
8.8多采樣率信號處理應用舉例371
習題376第9章數(shù)字信號處理算法仿真380
9.1MATLAB?使用基礎380
9.1.1MATLAB的工作原理380
9.1.2MATLAB的出入口381
9.1.3矩陣運算和基本語句結構384
9.1.4M文本文件和M函數(shù)文件的編寫與調用387
9.1.5MATLAB工作空間管理指令388
9.2MATLAB在信號處理中的應用390
9.2.1譜分析390
9.2.2數(shù)字濾波器設計392
9.2.3有限字長效應398
9.2.4多采樣率信號處理409
附錄A.9414
A.9.1MATLAB Signal Toolbox中的常用函數(shù)414
A.9.2數(shù)字信號處理實驗指導書——使用MATLAB?語言417
參考文獻436