图书前言

随着数字技术与计算机技术的发展,数字信号处理技术已深入到各学科领域。相对于模拟信号处理,用数字技术处理信号具有高灵活性(即可编程)、高稳定性和高精度等特点。由于数字化技术有强大的软、硬件环境支撑,因而发展非常迅速。同时数字信号处理作为一门学科正在不断发展和完善,新的理论、新的算法、新的技术不断涌现,推动了当前信号处理向高速、高效、实时性发展的进程。学习和掌握数字信号处理技术已成为当前信息时代所必不可少的一项重要内容。

作为数字信号处理技术的基础教材,本书主要介绍离散时间信号分析和处理的基本概念、基础理论、分析方法及其在工程实践中的应用。书中介绍了数字信号处理的一般理论和方法,同时对与数字信号处理学科发展有关的部分内容加以引申,以寻求学科发展的脉络,反映学科发展的动向。数字信号处理也是一门工程实践性很强的学科,书中在分析方法上尽量结合计算机仿真需求,并引入国际流行的用于科学计算的MATLAB语言。学习本书内容可为读者了解和掌握数字信号处理的理论及工程应用打下扎实的基础,提高应用理论解决实际问题的能力。

全书共9章。第1章涵盖了离散时间信号和系统的基本理论,这是全书的理论基础。第2章、第3章是离散傅里叶变换(DFT)及其快速算法(FFT),这是信号处理中对信号做谱分析的重要内容。作为DFT的工程实现,FFT的提出使数字信号学科步入实践应用阶段,是学科发展中的重要里程碑。该章介绍了快速算法的基本原理,包括从基2到混合基以及到目前为止最接近理论效率的分裂基算法,从旋转因子算法到素因子算法,用卷积处理DFT的算法等内容,形成比较完整的快速算法内容体系。第4章至第6章是信号处理中用数字方法实现滤波的数字滤波器设计与实现。第4章介绍数字滤波器实现的不同结构。第5章是数字滤波器的频域法设计,给出了无限冲激响应(IIR)滤波器和有限冲激响应(FIR)滤波器的不同设计方法。第6章时域法(或模型法)设计数字滤波器,完整地介绍了时域过滤信号的概念及信号处理系统中广泛应用的格型滤波器结构。这些内容的引入为读者进一步学习现代谱估计、信号的预测、信号的建模与辨识、自适应滤波等现代信号处理技术打下良好的基础。第7章介绍离散时间信号经幅度量化后带来的有限字长效应,该章提出用状态变量法分析溢出振荡、数字系统的运算量化噪声、系统的动态范围等问题,便于用计算处理这些问题,为工程设计中的计算机仿真提供有力的理论依据和方法。多采样率信号处理是信号处理领域中又一重要的研究和应用课题,第8章介绍了多采样率概念、频谱变换、多采样率系统结构以及多采样率应用实例,为读者在不同领域中用多采样率处理信号打下良好的基础。作为信号处理在目前最流行的仿真工具MATLAB软件在第9章作了介绍,结合课程内容在讲述编程原理同时给出了有关的编程应用实例。该章附录给出了部分上机练习的详尽实验指导书,通过实验不仅可以学会用MATLAB语言编程方法,而且对所学知识应用于实际、增加感性认识是极其重要的。书中每章都有习题,全书约收录140道习题,便于读者巩固所学的概念和方法,了解基本理论的应用,提高分析问题和解决问题的能力。

本书原稿第1,4,5,6章由应启珩执笔,第2,3,7,8章由冯一云执笔,第9章由窦维蓓执笔。应启珩对全书做最终校订、修改、增补。程佩青教授对原稿做了详细的审阅,并提出很多改进意见,在此表示感谢。

由于作者水平有限,书中难免有欠妥之处,望读者不吝赐教。