《數字信號處理基礎教程》系統地討論了數字信號處理的基礎理論、基本概念、基本分析方法、算法、設計。全書共7章，包括三部分內容。*部分是離散時間信號（序列）與系統的基本概念、模擬信號用數字信號處理的原理方法、時域、頻域（z變換）的分析方法，包括第1、2章的內容；第二部分為數字譜分析、離散傅里葉變換及其快速算法，包括第3、4章的內容；第三部分為各種IIR及FIR數字濾波器的基本概念、理論、結構與設計方法，這包括第5、6、7章；《數字信號處理基礎教程》可作為大學本專科院校通信工程、電子信息工程、信息工程等專業的教材，也可供從事這些專業及相近專業數字信號處理的科學研究工作者和工程技術人員作為參考書。
《數字信號處理基礎教程》著重基本概念、基本原理的闡述及各概念之間的相互聯系。既重視原理、概念和算法的講解，保持課程知識體系的完整性和系統性，又重視算法實現和實踐。本書圖文并茂在介紹這些理論的同時將MATLAB引入其中，以工程實際為背景，深入詳盡分析各種實例，使學生盡快掌握數字信號處理的精髓，掌握數字信號處理系統的設計與開發。并能提供完整的MATLAB程序。本書條理清楚，論述深入淺出，有較多的例題，便于自學。
前言
隨著信息、通信、計算機科學與技術的迅速發展，數字信號處理的理論得到快速發展，其應用領域也日益廣泛，數字信號處理已快速成長為一個主要的學科領域，成為各大專院校相關專業的一門重要專業基礎必修課程，其課程的學科內容也在不斷充實和完善，從而推動教材內容也隨之進行修改、充實和更新。
本書具有如下主要特點：
（1） 強調基礎，內容包括數字信號與系統； 離散傅里葉變換及快速算法(數字譜分析)； 濾波器理論與設計（IIR、FIR）三大塊。現在許多高校限于學時等因素也只講這些內容，而目前許多數字信號處理教材內容不斷增加，如小波變換、數字信號處理中的有限字長效應、線性預測和最優線性濾波器、自適應濾波器及功率譜估計等。這些內容往往成了擺設，當然并不是說不應該有這些新知識，只是大部分普通高校沒有講授。
（2） 本書的習題也進行了有針對性的設計，包括填空題、選擇題、計算題及綜合題，同時大部分習題給出了詳細答案。這些習題都非常有啟迪意義，能夠幫助讀者更好地理解數字信號處理的相關內容。以往教材每章都給出大量習題，在附錄中給出答案，但這些答案非常簡單，有的還省略了，同時配套出版習題解答書籍，可能是考慮讓學生自己來思考，但對互聯網如此發達的今天，這樣只會增加障礙與不便。
（3） 本書中各章末都拿出一節增加MATLAB應用實例，并給出完整程序，有助于學生理解和掌握數字信號處理的基本理論和基本實現方法。
（4） 本書雖強調基礎，但知識能全面、深入地闡述近年來數字信號處理領域的新技術和新成果； 圖文并茂，能用圖形說明的不用文字闡述； 結合典型實例進行分析，實用性、實踐性強，理論聯系實際，側重實用，使學生在實踐中掌握數字信號處理的基本概念、基本方法和基本應用。
本書由陳純鍇進行規劃、組織和統編，天津工業大學電子與信息工程學院數字信號處理課程組老師均參與編寫，陳純鍇編寫了緒論、第6、7章及第1、5章部分內容，第4章由龍幫強老師完成，第1章部分內容由徐妮妮老師完成，第2章由王少娜老師完成，第3章由關雪梅老師完成，第5章部分內容由王雯老師完成。全書由陳純鍇統稿。澳大利亞Wollongong大學的J. Tong教授與天津工業大學的吳濤老師提出了建議與意見，在此表示感謝！
在本書的編寫過程中，我們參閱了大量文獻，在此對本書末列出的參考文獻以及書中未能提及資料來源的文獻的作者表示誠摯的感謝。另外還要感謝清華大學出版社的趙凱編輯及其他工作人員，他們在本書的出版過程中給予了大力支持與幫助。由于編者水平有限，疏漏和不當之處在所難免，敬請讀者批評指正。本教材配有完整課件，聯系人： 陳純鍇，Email: chenchunkai@tjpu.edu.cn。
編者2018年5月
目錄
緒論
第1章離散時間信號與系統
1.1引言
1.2模擬信號轉換成數字信號方法
1.2.1理想采樣
1.2.2采樣定理
1.2.3重構帶限模擬信號
1.3離散時間信號序列
1.3.1離散時間信號及其表示
1.3.2常用典型序列
1.3.3序列的周期性
1.3.4序列的運算
1.3.5序列的能量
1.3.6用單位脈沖序列表示任意序列
1.3.7序列的卷積
1.4離散時間系統
1.4.1線性系統
1.4.2時不變系統
1.4.3系統的因果性
1.4.4系統的穩定性
1.4.5常系數線性差分方程
1.4.6線性時不變系統的輸入輸出關系
1.4.7線性時不變系統的性質
1.5MATLAB應用實例
【本章習題】
第2章Z變換與序列傅里葉變換
2.1序列的Z變換
2.2序列傅里葉變換
2.3拉普拉斯變換、Z變換、傅里葉變換的關系
2.4離散時間系統的頻域分析
2.5MATLAB應用實例
【本章習題】
第3章離散傅里葉變換
3.1引言
3.2周期序列的離散傅里葉級數
3.2.1離散傅里葉級數定義
3.2.2離散傅里葉級數的性質
3.3有限長序列離散傅里葉變換
3.3.1離散傅里葉變換定義
3.3.2DFT與序列傅里葉變換、Z變換的關系
3.4離散傅里葉變換的性質
3.5頻域采樣理論
3.6MATLAB應用實例
【本章習題】
第4章快速傅里葉變換
4.1直接計算DFT的運算量和減少運算量的途徑
4.2基2FFT算法
4.2.1時域抽取法基2FFT(DITFFT)基本原理
4.2.2DITFFT算法與直接計算DFT運算量的比較
4.2.3DITFFT的運算規律及編程思想
4.2.4按時間抽取的FFT算法的其他形式流圖
4.3頻域抽取法基2FFT(DIFFFT)基本原理
4.3.1算法原理
4.3.2DITFFT與DIFFFT的異同
4.3.3IDFT的高效算法及編程考慮
4.4利用FFT分析時域連續信號頻譜
4.4.1基本步驟
4.4.2可能出現的誤差
4.5MATLAB應用實例
【本章習題】
第5章數字濾波器基本結構及狀態變量分析法
5.1引言
5.2用信號流圖表示網絡結構
5.3無限長單位沖激響應濾波器的基本結構
5.3.1直接型
5.3.2級聯型
5.3.3并聯型
5.4有限長單位沖激響應濾波器的基本結構
5.4.1直接型
5.4.2級聯型
5.4.3頻率采樣型
5.5狀態變量分析法
5.5.1由信號流圖建立狀態方程
5.5.2由系統函數建立狀態方程
5.5.3由狀態變量分析法轉換到輸入輸出分析法
5.6MATLAB應用實例
【本章習題】
第6章無限脈沖響應數字濾波器的設計
6.1濾波器基本概念
6.2模擬濾波器設計
6.2.1巴特沃斯型模擬低通濾波器的設計方法
6.2.2模擬高通、帶通和帶阻濾波器設計
6.3脈沖響應不變法設計IIR數字濾波器
6.3.1變換原理
6.3.2變換方法
6.3.3脈沖響應不變法的優缺點
6.4用雙線性變換法設計IIR數字濾波器
6.4.1變換原理
6.4.2雙線性變換法設計數字濾波器的步驟
6.4.3數字角頻率和模擬角頻率之間的關系
6.4.4雙線性變換法特點
6.5MATLAB應用實例
【本章習題】
第7章有限脈沖響應數字濾波器的設計
7.1線性相位FIR數字濾波器的性質
7.1.1FIR濾波器
7.1.2線性相位FIR濾波器特性
7.1.3線性相位FIR數字濾波器的幅度特點
7.1.4線性相位FIR數字濾波器零點分布特點
7.2用窗函數法設計FIR濾波器
7.2.1設計思路
7.2.2設計原理
7.2.3典型窗函數
7.2.4用窗函數法設計FIR濾波器方法
7.3頻率取樣設計法
7.3.1設計思路與原理
7.3.2線性相位的約束
7.3.3設計步驟
7.3.4FIR濾波器和IIR濾波器的比較
7.4MATLAB應用實例
【本章習題】
附錄A各章習題詳細解答
參考文獻
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