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目录 1

绪论 1

1 关于信号 1

2 关于数字信号 2

3 关于数字信号处理 3

3.1 数字信号处理的任务 4

3.2 数字信号处理的优势 6

3.3 数字信号处理的理论 6

3.4 数字信号处理的实现 7

3.5 数字信号处理的应用 9

3.6 关于数字信号处理的学习 10

参考文献 11

第1章 离散时间信号 12

1.1 典型离散信号 12

1.2 离散信号的运算 15

1.3 信号的分类 19

1.4 噪声 21

1.5 信号空间的基本概念 23

1.6 确定性信号的相关函数 26

1.6.1 相关函数的定义 26

1.6.2 相关函数的性质 28

1.6.3 相关函数的应用 29

1.7 与本章内容有关的MATLAB文件 31

习题与上机练习 37

参考文献 40

第2章 离散时间系统 41

2.1 离散时间系统的基本概念 41

2.2 离散时间系统的输入输出关系 46

2.3 Z变换的定义 50

2.4 Z变换的收敛域 53

2.5 Z变换的性质 58

2.6 离散时间系统的转移函数 63

2.7 离散时间系统的频率响应 65

2.8 离散时间系统的极零分析 66

2.9 滤波的基本概念 70

2.10 IIR系统的信号流图与结构 73

2.10.1 IIR系统的信号流图 73

2.10.2 IIR系统的直接实现 73

2.10.3 IIR系统的级联实现 75

2.10.4 IIR系统的并联实现 76

2.11 与本章内容有关的MATLAB文件 76

习题与上机练习 83

参考文献 87

第3章 离散时间信号的傅里叶变换 88

3.1 连续时间信号的傅里叶变换 89

3.1.1 连续周期信号的傅里叶级数 89

3.1.2 连续非周期信号的傅里叶变换 90

3.1.3 傅里叶级数和傅里叶变换的区别与联系 91

3.2 离散时间信号的傅里叶变换（DTFT） 95

3.2.1 DTFT的定义 95

3.2.2 DTFT的性质 97

3.2.3 关于DTFT存在的条件 102

3.2.4 一些典型信号的DTFT 104

3.2.5 信号截短对DTFT的影响 107

3.3 连续时间信号的抽样 110

3.3.1 抽样定理 110

3.3.2 信号的重建 113

3.3.3 关于正弦信号的抽样 114

3.4 离散时问周期信号的傅里叶级数 115

3.5 离散傅里叶变换（DFT） 118

3.5.1 DFT的定义 118

3.5.2 DFT导出的图形解释 119

3.5.3 DFT与DTFT及Z变换之关系 121

3.5.4 DFT的性质 122

3.6 用DFT计算线性卷积 126

3.6.1 用DFT计算线性卷积的方法和步骤 126

3.6.2 长序列卷积的计算 128

3.7 与DFT有关的几个问题 129

3.7.1 频率分辨率及DFT参数的选择 129

3.7.2 补零问题 133

3.7.3 DFT对FT的近似 135

3.8 二维傅里叶变换 139

3.9 与本章内容有关的MATLAB文件 146

习题与上机练习 147

参考文献 150

第4章 快速傅里叶变换 152

4.1 概述 152

4.2 时间抽取（DIT）基2 FFT算法 154

4.2.1 算法的推导 154

4.2.2 算法的讨论 156

4.3 频率抽取（DIF）基2 FFT算法 159

4.4 进一步减少运算量的措施 161

4.4.1 多类蝶形单元运算 161

4.4.2 W因子的生成 162

4.5.1 频率抽取基4 FFT算法 163

4.5 分裂基算法 163

4.4.3 实输入数据时的FFT算法 163

4.5.2 分裂基算法 164

4.6 输入、输出端仅取少数点的FFT简化算法 170

4.6.1 原始输入数据中含有较多零时的FFT简化算法 170

4.6.2 输入输出端同时使用FFT简化算法 173

4.6.3 线性调频Z变换（CZT） 175

4.7 与本章内容有关的MATLAB文件 178

习题与上机练习 180

参考文献 182

5.1 离散时间系统的相频响应 184

第5章 离散时间系统的相位、结构与逆系统 184

5.2 FIR系统的线性相位特性 187

5.3 具有线性相位特性的FIR系统的零点分布 189

5.4 全通系统与最小相位系统 192

5.4.1 全通系统 192

5.4.2 最小相位系统 195

5.5 谱分解 198

5.6 FIR系统的结构 200

5.6.1 直接实现与级联实现 200

5.6.3 FIR系统的频率抽样实现 201

5.6.2 具有线性相位的FIR系统的结构 201

5.7 离散时间系统的Lattice结构 203

5.7.1 全零点系统（FIR）的Lattice结构 203

5.7.2 全极点系统（IIR）的Iattice结构 206

5.7.3 极零系统的Lattice结构 209

5.8 逆系统 211

5.9 与本章内容有关的MATLAB文件 215

习题与上机练习 217

参考文献 218

6.1.1 滤波器的分类 220

6.1 滤波器的基本概念 220

第6章 无限冲激响应数字滤波器设计 220

6.1.2 滤波器的技术要求 222

6.2 模拟低通滤波器的设计 224

6.2.1 概述 224

6.2.2 巴特沃思模拟低通滤波器的设计 225

6.2.3 切比雪夫I型模拟低通滤波器的设计 228

6.3 模拟高通、带通及带阻滤波器的设计 233

6.3.1 模拟高通滤波器的设计 233

6.3.2 模拟带通滤波器的设计 235

6.3.3 模拟带阻滤波器的设计 237

6.4 用冲激响应不变法设计IIR数字低通滤波器 238

6.5 用双线性Z变换法设计IIR数字低通滤波器 242

6.6 数字高通、带通及带阻滤波器的设计 246

6.7 与本章内容有关的MATLAB文件 250

习题与上机练习 255

参考文献 256

第7章 有限冲激响应数字滤波器设计 257

7.1 FIR数字滤波器设计的窗函数法 257

7.2 窗函数 264

7.3 FIR数字滤波器设计的频率抽样法 269

7.4 FIR数字滤波器设计的切比雪夫逼近法 274

7.4.1 切比雪夫最佳一致逼近原理 275

7.4.2 利用切比雪夫逼近理论设计FIR数字滤波器 276

7.4.3 误差函数E（ω）的极值特性 279

7.4.4 线性相位FIR数字滤波器四种形式的统一表示 282

7.4.5 设计举例 285

7.4.6 滤波器阶次的估计 286

7.5 几种简单形式的滤波器 288

7.5.1 平均滤波器 289

7.5.2 平滑滤波器 291

7.5.3 梳状滤波器 294

7.6 建立在极零点抵消基础上的简单整系数滤波器 296

7.7.1 最佳低阶低通差分滤波器的导出 302

7.7 低阶低通差分滤波器 302

7.7.2 几种常用的低通整系数差分滤波器 306

7.8 滤波器设计小结 311

7.9 与本章内容有关的MATLAB文件 312

习题与上机练习 318

参考文献 319

第8章 数字信号处理的硬件实现 321

8.1 概述 321

8.2 TMS320系列DSP的主要性能指标 327

8.2.1 定点与浮点DSP 327

8.2.2 TI公司DSP产品性能简表 328

8.3 TMS320系列DSP的结构及主要性能 332

8.3.1 TMS320C25的结构及主要性能 332

8.3.2 TMS320C2000系列的结构及主要性能 335

8.3.3 TMS320C5000系列的结构及主要性能 336

8.3.4 TMS320C6000系列的结构及主要性能 339

8.4 基于TMS320系列DSP系统的设计与调试 341

8.4.1 系统设计的总体考虑 341

8.4.2 软件开发工具 343

8.4.3 硬件系统集成及调试工具 348

8.5 DSP应用举例 354

参考文献 355