数字信号处理 原理及应用

1、充分考虑了普通本科低年级学生的数学基础，尽可能精炼地选择教材内容，删减了与后续课程交叉部分知识，有利于初学的读者理解和掌握数字信号处理基本的理论知识框架。 2、按照目前数字信号处理作为人工智能、大数据等新兴学科基础课程的新特点，融入部分真实案例和典型解决方案，力求在深入浅出的基础上，坚持思想性、系统性、科学性、优选性相统一。 3、本书内容适用于课时安排在50学时左右的本科相关专业使用。 4、配套课后习题及解答、授课ppt、思维导图等教学资源。

本书在讲解数字信号处理相关理论的基础上，精选典型案例进行详细阐述，以“讲透理论+讲懂案例”的形式，帮助读者尽快掌握数字信号处理的方法与要点。
主要内容包括：离散时间信号与系统的时域分析、离散时间信号与系统的变换域分析、离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）、无限脉冲响应IIR滤波器、有限脉冲响应FIR滤波器、数字滤波器的网络结构、实用数字信号处理分析与设计。
本书可作为通信、电子信息、计算机等相关专业本科学生的教材，也可作为相关行业工程技术人员的参考书，还可供交叉学科如人工智能、医学工程等专业的师生和技术人员学习参考。

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绪论

第1章 离散时间信号与系统的时域分析
1.1 离散时间信号——序列
1.1.1 采样——从模拟信号到离散序列
1.1.2 序列的定义与表示
1.1.3 常用典型序列
1.1.4 周期序列与非周期序列
1.2 序列的基本运算
1.2.1 序列的加减法和乘法
1.2.2 序列的移位与反折
1.2.3 序列的抽取与插值
1.2.4 序列的周期延拓与循环移位
1.3 序列的卷积
1.3.1 卷积和
1.3.2 卷积和的性质
1.3.3 卷积和的计算
1.3.4 循环卷积
1.3.5 循环卷积的计算
1.4 离散时间系统
1.4.1 离散时间系统的表示
1.4.2 系统的线性与时不变性
1.4.3 离散LTI系统的定义与表示
1.4.4 离散LTI系统的时域响应
1.4.5 复合系统的单位脉冲响应
1.4.6 离散LTI系统的因果性与稳定性
拓展阅读 中国古代数学经典著作《九章算术》
习题

第2章 离散时间信号与系统的变换域分析
2.1 序列的z变换
2.1.1 z变换的定义
2.1.2 z变换的收敛域
2.1.3 z变换的性质
2.1.4 z反变换
2.1.5 离散LTI系统的z域分析
2.2 序列傅里叶变换（DTFT）
2.2.1 序列傅里叶变换（DTFT）的定义
2.2.2 序列傅里叶变换（DTFT）的性质
2.2.3 序列傅里叶反变换（IDTFT）
2.2.4 采样序列的傅里叶变换
2.3 离散LTI系统的变换域分析
2.3.1 系统函数与系统零极点
2.3.2 因果性与稳定性的零极点分析
2.3.3 系统的频率响应函数
2.3.4 系统频响的几何分析法
拓展阅读 傅里叶与傅里叶级数
习题

第3章 离散傅里叶变换（DFT）
3.1 离散傅里叶变换（DFT）基础
3.1.1 离散傅里叶变换（DFT）的定义
3.1.2 旋转因子
3.2 离散傅里叶变换（DFT）的性质
3.3 离散傅里叶反变换（IDFT）与频域抽样定理
3.3.1 离散傅里叶反变换（IDFT）与原序列的关系
3.3.2 用DFT实现IDFT算法
3.3.3 频域抽样定理
3.3.4 频域插值重构
3.4 DFT的应用
3.4.1 利用DFT实现循环卷积
3.4.2 利用DFT对模拟信号进行谱分析
3.5 离散周期序列的傅里叶级数
3.5.1 离散傅里叶级数（DFS）
3.5.2 从离散傅里叶级数到离散傅里叶变换
拓展阅读 两个诺贝尔奖支撑起的CT
习题

第4章 快速傅里叶变换（FFT）
4.1 FFT的基本思想
4.1.1 DFT的计算量
4.1.2 DFT变换的计算复杂度
4.1.3 减少DFT运算量的基本思路
4.2 基2-FFT算法
4.2.1 时域抽取的基2-FFT算法
4.2.2 频域抽取的基2-FFT算法
4.2.3 基2-FFT算法的计算量分析
4.3 其他快速算法简介
4.4 利用基2-FFT实现快速卷积
4.4.1 分段卷积的原理
4.4.2 快速卷积
拓展阅读 二进制——信息时代的基础
习题

第5章 无限脉冲响应IIR滤波器
5.1 IIR滤波器的设计指标
5.1.1 数字滤波器设计参数的定义
5.1.2 表征数字滤波器频率响应特性的三个参量
5.2 间接法设计IIR滤波器
5.2.1 脉冲响应不变法
5.2.2 双线性变换法
5.3 模拟原型滤波器设计
5.3.1 模拟巴特沃斯低通滤波器设计原理
5.3.2 模拟切比雪夫低通滤波器简介
5.4 频率变换法设计高通、带通、带阻数字滤波器
5.5 特殊功能滤波器
5.5.1 全通滤波器
5.5.2 梳状滤波器
5.5.3 最小相位滤波器
拓展阅读 郭永怀——用生命守护国家机密
习题

第6章 有限脉冲响应FIR滤波器
6.1 FIR滤波器的基本特征
6.2 线性相位FIR滤波器
6.2.1 线性相位FIR滤波器的条件与分类
6.2.2 线性相位FIR滤波器的特点
6.3 窗函数法设计FIR滤波器
6.3.1 窗函数法设计FIR滤波器的基本思路
6.3.2 加窗对滤波器频率特性的影响
6.3.3 窗函数设计法设计线性相位滤波器的步骤
6.4 频域抽样法设计 FIR滤波器
6.4.1 频域抽样法的基本思想
6.4.2 频域抽样法的设计步骤
6.5 IIR滤波器和FIR滤波器的比较
拓展阅读 戈壁滩上的“马兰花”
习题

第7章 数字滤波器的网络结构
7.1 系统模拟
7.1.1 系统的模拟框图
7.1.2 用信号流图表示网络结构
7.2 数字滤波器的基本网络结构
7.2.1 IIR滤波器的基本网络结构
7.2.2 FIR滤波器的基本网络结构
7.3 数字信号处理的实现
习题

第8章 实用数字信号处理分析与设计
8.1 LMS自适应滤波器消除心电信号中的工频干扰
8.1.1 LMS自适应滤波器的设计原理
8.1.2 LMS自适应滤波算法消除工频干扰
8.2 数字信号处理在双音拨号系统中的应用
8.2.1 双音多频信号（DTMF）的产生
8.2.2 DTFM信号的检测和DFT参数选择
8.2.3 双音多频信号产生和检测的仿真实验
参考文献