随着信息技术的飞速发展,数字信号处理理论和技术日益成熟,已成为一门重要的学科,并在各个领域得到广泛应用。“数字信号处理”基础知识已成为信息工程、电子科学与技术、电气自动化以及其他电类专业必须掌握的专业基础知识和必修内容。
本书共包括8章三部分内容,第一部分包括第1、2、3、4章,是数字信号处理的基础理论部分。鉴于离散时间信号与离散时间系统是数字信号处理中的两个最重要的概念,本书用两章内容分别从时域和频域两个方面对离散时间信号与系统进行了较详细的讨论。第1章介绍了离散时间信号与系统的时域分析方法、常系数线性差分方程和模拟信号数字处理方法。第2章对离散时间信号与系统进行了频域分析,介绍了序列的傅里叶变换(DTFT)和序列的Z变换等频域分析数学工具,讨论了系统函数、频率响应和零、极点分布等概念,并引出两类重要的数字滤波器系统。离散傅里叶变换(DFT)是数字信号处理中的核心内容,本书在第3章用较大篇幅讨论了DFT的定义、性质和物理意义,在此基础上引出了重要的频域采样理论,并且进一步讨论了DFT在实际中的典型应用。快速傅里叶变换(FFT)是DFT的一种快速算法,它在数字信号处理发展史上起到了里程碑的作用,本书第4章重点讨论了FFT的典型算法原理,包括按时间、频率抽取的基2FFT和IFFT的高效算法,结合DFT的对称性讨论了实序列的FFT算法,最后介绍了线性调频Z变换(CZT)。数字滤波器是数字信号处理研究的重要内容,本书第二部分包括第5、6、7章,主要学习数字滤波器的基本理论和设计方法,包括无限脉冲响应(IIR)数字滤波器、有限脉冲响应(FIR)数字滤波器及其滤波器的网络结构等,第5章重点介绍了利用模拟滤波器设计IIR数字滤波器的原理、思路和方法,包括脉冲响应不变法和双线性不变法,第6章则主要讨论了FIR滤波器具有线性相位的条件和特性以及常用的设计方法,包括窗函数设计法、频率采样设计法和等波纹逼近法等,第7章介绍了这两类滤波器的基本网络结构和特点。第三部分包括第8章及附录,是本书的上机实验内容,包括必须掌握的基础实验和扩展掌握的交互式工具应用实验。
本书以数字信号处理基础知识、基本理论为主线,同时将学习和应用数字信号处理的极好工具MATLAB引入本书。为了突出基础知识并使基本概念通俗易懂,本书通过例题求解的方式引入MATLAB这一工具,在每一个重要概念讨论之后,都给出了MATLAB实现内容,以帮助读者较好地掌握MATLAB工具,并结合实际应用更好地掌握“数字信号处理”的知识点。本书列举了大量的例题和习题,并专门编写了上机实验,突出了理论和实践相结合的环节,并配有上机习题,它可以作为课程实验练习和上机考试的复习题。
本书主要作为工科信息通信类本科高年级学生之用,注重基本概念、基本原理的阐述及各概念之间的相互联系,并且针对课程抽象难学的特点,以MATLAB为主线来阐述重要概念和基本原理,并提供了MATLAB演示程序及与实际结合密切的综合性例题。
本书由王艳芬担任主编。绪论及第1、2、3、4章由王艳芬编写,第5章由王刚编写,第6章由张晓光编写,第7章由刘卫东编写,第8章由王艳芬和王刚共同编写。
限于编者水平,加上时间紧迫,书中难免存在问题和错误,诚挚希望广大读者批评指正。