数字信号处理

王朝百科·作者佚名  2009-11-20
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数字信号处理的定义

数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。

数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域,这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域,这是通过数模转换器实现的。

数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)等。数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点,这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。

数字信号处理的核心算法是离散傅立叶变换(DFT),是DFT使信号在数字域和频域都实现了离散化,从而可以用通用计算机处理离散信号。而使数字信号处理从理论走向实用的是快速傅立叶变换(FFT),FFT的出现大大减少了DFT的运算量,使实时的数字信号处理成为可能、极大促进了该学科的发展。

世界上三大DSP芯片生产商:1.德克萨斯仪器公司(TI) 2.模拟器件公司(ADI) 3.摩托罗拉公司(Motorola).这三家公司几乎垄断了通用DSP芯片市场。

数字信号处理的经典书籍 麻省理工学院 奥本海姆编著的《Discrete Time Signal Processing》 ,有中译本《离散时间信号处理》由西安交通大学出版。现在是第二版。

数字信号处理的特征和分类

信号(signal)是一种物理体现,或是传递信息的函数。而信息是信号的具体内容。

模拟信号(analog signal):指时间连续、幅度连续的信号。

数字信号(digital signal):时间和幅度上都是离散(量化)的信号。

数字信号可用一序列的数表示,而每个数又可表示为二制码的形式,适合计算机处理。

一维(1-D)信号: 一个自变量的函数。

二维(2-D)信号: 两个自变量的函数。

多维(M-D)信号: 多个自变量的函数。

系统:处理信号的物理设备。或者说,凡是能将信号加以变换以达到人们要求的各种设备。模拟系统与数字系统。

信号处理的内容:滤波、变换、检测、谱分析、估计、压缩、识别等一系列的加工处理。

多数科学和工程中遇到的是模拟信号。以前都是研究模拟信号处理的理论和实现。

模拟信号处理缺点:难以做到高精度,受环境影响较大,可靠性差,且不灵活等。

数字系统的优点:体积小、功耗低、精度高、可靠性高、灵活性大、易于大规模集成、可进行二维与多维处理

随着大规模集成电路以及数字计算机的飞速发展,加之从60年代末以来数字信号处理理论和技术的成熟和完善,用数字方法来处理信号,即数字信号处理,已逐渐取代模拟信号处理。

随着信息时代、数字世界的到来,数字信号处理已成为一门极其重要的学科和技术领域。

作者: 高西全,丁玉美编著

出 版 社:西安电子科技大学出版社

出版时间: 2008-8-1 字数: 472000 版次: 3 页数: 310 定价:¥29.00 纸张: 胶版纸 I S B N : 9787560609225内容简介

本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

本书是2001年出版的全国统编教材《数字信号处理(第二版)》的修订版。本次修订保持了原教材的结构和风格,根据普通大学本科生教学大纲要求选材,系统地讲解数字信号处理的基本原理、基本概念与基本分析方法。

全书共10章(不含绪论部分),分别为时域离散信号和时域离散系统、时域离散信号和系统的频域分析、离散傅里叶变换(DFT)、快速傅里叶变换(FFT)、时域离散系统的网络结构、无限脉冲响应数字滤波器的设计、有限脉冲响应数字滤波器的设计、多采样率数字信号处理、数字信号处理的实现、上机实验(含五个基础理论实验和一个综合应用实验)。

为了教授本书的教师方便教学以及有助于使用本教材的学生进行上机仿真实验,这次修订时,特意在前8章中,结合各章内容,介绍了相应的MATLAB信号处理工具箱函数,并给出了书中部分插图的绘图程序和大部分例题的求解程序。

本书适合作为普通高等学校电子信息类专业和相近专业的本科生和工程硕士研究生的教材以及非电子信息类专业硕士研究生教材,也可以作为科技人员的参考书,亦可作为大专生的选用教材。

为了便于教与学,本书的学习指导书随后出版,书中含有习题参考解答。

★本书配有电子教案,需要的教师可与出版社联系,免费提供。

目录

绪论

第1章时域离散信号和时域离散系统

1.1引言

1.2时域离散信号

1.2.1常用的典型序列

1.2.2序列的运算

1.3时域离散系统

1.3.1线性系统

1.3.2时不变系统

1.3.3线性时不变系统输入与输出之间的关系

1.3.4系统的因果性和稳定性

1.4时域离散系统的输入输出描述法——线性常系数差分方程

1.4.1线性常系数差分方程

1.4.2线性常系数差分方程的求解

1.5模拟信号数字处理方法

1.5.1采样定理及A/D变换器

1.5.2将数字信号转换成模拟信号

习题与上机题

第2章时域离散信号和系统的频域分析

2.1引言

2.2时域离散信号的傅里叶变换的定义及性质

2.2.1时域离散信号傅里叶变换的定义

2.2时域离散信号傅里叶变换的性质

2.3周期序列的离散傅里叶级数及傅里叶变换表示式

2.3.1周期序列的离散傅里叶级数

2.3.2周期序列的傅里叶变换表示式

2.4时域离散信号的傅里叶变换与模拟信号傅里叶变换之间的关系

2.5序列的Z变换

2.5.1Z变换的定义

2.5.2序列特性对收敛域的影响

2.5.3逆Z变换

2.5.4Z变换的性质和定理

2.5.5利用Z变换解差分方程

2.6利用Z变换分析信号和系统的频响特性

2.6.1频率响应函数与系统函数

2.6.2用系统函数的极点分布分析系统的因果性和稳定性

2.6.3利用系统的极零点分布分析系统的频率响应特性

2.6.4几种特殊系统的系统函数及其特点

习题与上机题

第3章离散傅里叶变换(DFT)

3.1离散傅里叶变换的定义及物理意义

3.1.1DFT的定义

3.1.2DFT与傅里叶变换和Z变换的关系

3.1.3DFT的隐含周期性

3.1.4用MATLAB计算序列的DFT

3.2离散傅里叶变换的基本性质

3.2.1线性性质

3.2.2循环移位性质

3.2.3循环卷积定理

3.2.4复共轭序列的

3.2.5DFT的共轭对称性

3.3频率域采样

3.4DFT的应用举例

3.4.1用DFT计算线性卷积

3.4.2用DFT对信号进行谱分析

习题与上机题

第4章快速傅里叶变换(FFT)

4.1引言

4.2基2FFT算法

4.2.1直接计算DFT的特点及减少运算量的基本途径

4.2.2时域抽取法基2FFT基本原理

4.2.3DITFFT算法与直接计算DFT运算量的比较

4.2.4DITFFT的运算规律及编程思想

4.2.5频域抽取法FFT(DIFFFT)

4.2.6IDFT的高效算法

4.3进一步减少运算量的措施

4.3.1多类蝶形单元运算

4.3.2旋转因子的生成

4.3.3实序列的FFT算法

4.4其他快速算法简介

习题与上机题

第5章时域离散系统的网络结构

5.1引言

5.2用信号流图表示网络结构

5.3无限长脉冲响应基本网络结构

5.4有限长脉冲响应基本网络结构

5.5线性相位结构

5.6频率采样结构

……

第6章无限脉冲响应数字滤波器的设计

第7章有限脉冲响应数字滤波器的设计

第8章多采样率数字信号处理

第9章数字信号处理的实现

第10章上机实验

附录

参考文献

 
 
 
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