數字信號處理（簡體書）

《普通高等院校電子信息類“十二五”規劃教材：數字信號處理》就數字信號處理的基本理論、算法和實現進行了系統全面的論述。全書共分11章。第1、2章簡要介紹了離散時間信號與離散時間系統的基本理論，第3、4、5章討論了離散傅裡葉變換（DFT）及其快速算法（FFT），第6、7、8章介紹了數字濾波器的基本結構和設計，第9、10章是多采樣率數字信號處理和有限字長效應，第11章簡單介紹了數字信號處理的硬件實現及DSP芯片的基本原理。
本書體系縝密、概念清楚、推導詳細，可作為電子信息工程、通信工程、計算機應用、微電子、自動化、儀器工程等專業本科生和研究生的教材，也可以作為從事信號處理有關領域的科研工作者的理論參考書。·

《普通高等院校電子信息類"十二五"規劃教材:數字信號處理》體系縝密、概念清楚、推導詳細，可作為電子信息工程、通信工程、計算機應用、微電子、自動化、儀器工程等專業本科生和研究生的教材，也可以作為從事信號處理有關領域的科研工作者的理論參考書。

緒論
第1章 離散時間信號與離散時間系統
1.1 離散時間信號的基本概念
1.1.1 離散信號概述
1.1.2 典型離散信號
1.1.3 離散信號的運算
1.2 離散時間系統的概念
1.2.1 線性系統
1.2.2 時不變系統
1.3 線性時不變系統的輸入／輸出關係
1.4 線性時不變系統的頻率響應
1.5 常係數線性差分方程
1.5.1 常係數線性差分方程的定義
1.5.2 常係數線性差分方程的求解
1.6 連續時間信號的抽樣
1.6.1 理想抽樣
1.6.2 實際抽樣
1.6.3 正弦抽樣
1.7 與本章內容有關的MATLAB文件
小結
習題

第2章 時域離散信號和系統的z域分析
2.1 Z變換的定義
2.2 Z變換的收斂域
2.3 Z變換的基本性質和定理
2.4 逆Z變換
2.5 利用Z變換解差分方程
2.6 利用Z變換分析信號與系統的頻域特性
2.6.1 系統函數
2.6.2 分析系統的因果性和穩定性
2.6.3 頻率響應的幾何確定法
2.6.4 無限長單位衝激響應系統與有限長單位衝激響應系統
2.7 全通系統與最小相位系統
2.7.1 全通系統
2.7.2 最小相位系統
2.8 與本章內容有關的MATLAB文件
小結
習題

第3章 傅裡葉變換
3.1 連續時間信號的傅裡葉變換
3.1.1 連續時間信號的傅裡葉級數
3.1.2 連續非週期信號的傅裡葉變換
3.1.3 傅裡葉級數和傅裡葉變換的區別與聯繫
3.2 離散時間信號的傅裡葉變換
3.2.1 DTFT的定義
3.2.2 DTFT的性質
3.2.3 典型信號的DTFT
3.3 離散時間週期的信號的傅裡葉級數
小結
習題

第4章 離散傅裡葉變換
4.1 週期序列
4.1.1 週期離散信號的定義
4.1.2 週期序列的循環移位
4.1.3 序列的卷積
4.2 週期序列的傅裡葉級數及變換
4.2.1 週期序列的傅裡葉級數
4.2.2 週期序列的傅裡葉變換
4.3 離散傅裡葉變換的定義及物理意義
4.3.1 DFT的定義
4.3.2 DFT的物理意義
4.4 離散傅裡葉變換的基本性質
4.4.1 DFT的週期性
4.4.2 DFT的線性
4.4.3 DFT的時移和頻移
4.4.4 DFT的圓卷積
4.4.5 DFT的共軛性
……
第5章 快速傅裡葉變換
第6章 數字濾濾器的基本結構
第7章 IIR數字濾波器設計
第8章 FIR數字濾波器的設計
第9章 多采樣率數字信號處理
第10章 數字信號處理中的有限字長效應
第11章 數字信號處理的硬件實現簡介
附錄 部分MATLAB命令名稱
參考文獻·

第10章 數字信號處理中的有限字長效應
到目前為止，前面討論的所有數字信號與系統都是無限精度的。但是，當調試好的信號處理算法及設計好的濾波器在一個數字系統上具體實現時，由于實際數字系統總是有限字長的，表示信號的數據和濾波器系數的精度將不再是“無限”的。這樣就必然在算法和系統實現帶來誤差。這些誤差主要是量化誤差和舍入誤差，現對數字系統中這兩種誤差的來源進行分析。
（1）模擬信號抽樣時產生的誤差。例如，若系統用8bit的字長來表示數，且原始數據的動態范圍是0～5V，則每一位最大分辨率是20mV。這樣，在該系統中，10mV～29mV的信號可能都被表示為00000001，于是就產生了信號的量化（quantization）誤差。
（2）量化后的信號在離散系統中的傳遞。量化后的信號通過離散系統后，必然產生量化誤差和積累效應，結果在系統的輸出端將會產生較大的誤差。
（3）離散系統中加、減和乘法運算將產生舍人誤差。例如，兩個8bit的數相乘，其積是16bit。但是，最后只能用8bit來表示，因此需要舍去積的后8bit，這樣就產生了數字運算中的舍人誤差。
（4）濾波器系數量化對濾波器性能的影響。例如，假定設計一個IIR濾波器，有一對共軛極點在0.99e處，該系統是穩定的。但是，由于表示系數0.99的字長只有8bit，因此，系數量化的誤差有可能將該極點移到單位圓上，從而造成系統的不穩定。
量化誤差及運算中的舍入誤差是數字信號處理中的特殊現象。盡管使用高精度（如14bit、16bit）的A／D轉換器可以大大減小這些誤差及其影響，但掌握這些誤差的特性，了解它們對數字系統的影響，對數字信號處理的工作者來說還是很有必要的。研究有限字長效應目的：
（1）若字長固定，進行誤差分析，可知結果的可信度，否則若可信度差，要采取改進措施。
（2）用專用DSP芯片實現數字信號處理時，定點與硬件采用字長有關。
本章首先討論了二進制對量化的影響，接著討論了A／D變換的量化效應，10.3節研究了數字濾波器的系數量化效應，10.4節分析了數字濾波器運算中的有限字長效應，最后針對浮點運算數字濾波器和FFT算法中的有字長效應進行了分析。
10.1 二進制數的表示及其對量化的影響
10.1.1 二進制數的表示方法
在數字系統中所采用的二進制算法最基本的有定點制、浮點制。