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目录1

第一章 绪论1

1.0 基本考虑1

1.1 抽样率变换3

1.2 多抽样率数字系统举例4

1.2.1 数字音频系统中的抽样率变换4

1.2.2 增量调制(DM)和PCM信号编码格式之间的转换5

1.2.3 数字时分复用(TDM)到频分复用(FDM)的转换6

1.2.4 语音信号的分频带编码8

1.2.5 短时谱分析和综合9

1.3 本书内容介绍10

第二章 抽样和抽样率变换的基本原理14

2.0 引言14

2.1 均匀抽样和抽样定理14

2.1.1 均匀抽样看作调制过程14

2.1.2 抽样的频谱解释16

2.1.3 抽样定理20

2.1.4 从模拟信号的抽样中恢复模拟信号21

2.1.5 抽样定理含义的小结23

2.2 抽样率变换——模拟解释24

2.3.1 与时变系统的关系32

2.3 抽样率变换——一种直接的数字方法32

2.3.2 抽样率降低——整数M倍抽取34

2.3.3 抽样率增加——整数L倍内插39

2.3.4 抽样率变换一个有理因数M/L43

2.4 带通信号的抽取和内插46

2.4.1 抽样定理用于带通信号46

2.4.2 整数频带抽取和内插47

2.4.3 带通信号的正交调制52

2.4.4 单边带调制58

2.5 小结62

2.4.5 讨论62

第三章 多抽样率数字系统的结构和网络理论64

3.0 引言64

3.1 数字系统的信号流图表示65

3.1.1 信号流图:基本原理66

3.1.2 分枝运算的换位和电路的恒等68

3.1.3 多抽样率系统的转置和对偶性74

3.2 线性时不变滤波器结构的回顾77

3.2.1 FIR直接式结构77

3.2.2 FIR滤波器转置的直接式结构79

3.2.3 IIR数字滤波器的结构79

3.3 FIR抽取器和内插器的结构82

3.3.1 抽样率整数变化抽取器和内插器的直接式及转置的直接式FIR结构83

3.3.2 抽样率整数变化的抽取器和内插器的多相FIR结构86

3.3.3 基于顺时针转换器模型的多相结构94

3.3.4 L/M倍内插——抽取用的、具有时变系数的FIR结构95

3.4 抽样率整数变化抽取器和内插器的IIR结构100

3.4.1 IIR抽取器和内插器的多相结构102

3.4.2 IIR抽取器和内插器的直接式结构和具有时变系数的结构108

3.4.3 抽取器和内插器结构的比较109

3.5 线性多抽样率和时变结构的高级网络概念110

3.5.1 线性时变和多抽样率网络的系统表示110

3.5.2 级联网络和网络元件的换位118

3.5.3 网络对偶性122

3.5.4 网络转置和特勒根(Tellegen)定理126

3.5.5 复数网络的转置132

3.6 小结135

第四章 抽取和内插数字滤波器的设计138

4.0 引言138

4.1 数字滤波器设计基础139

4.1.1 基本考虑和性质139

4.1.2 用FIR和IIR滤波器作内插和抽取的优缺点141

4.2 抽样率变换系统的滤波器指标143

4.2.1 原型滤波器和它的多相表示法144

4.2.2 内插滤波器的理想频域特性148

4.2.3 抽取滤波器的理想频域特性151

4.2.4 理想内插滤波器的时域性质152

4.2.5 理想抽取滤波器的时域性质154

4.3 FIR抽取器和内插器的滤波器设计步骤156

4.3.1 基于窗设计的FIR滤波器156

4.3.2 等波纹(最佳)FIR设计160

4.3.3 等波纹设计时φ带的影响164

4.3.4 具有时域约束条件的内插等波纹FIR滤波器169

4.3.5 半带FIR滤波器——变换因子为2时FIR设计的特殊情况169

4.3.6 FIR内插器的最小均方误差设计——确知信号172

4.3.7 矩阵方程的解178

4.3.8 最小均方误差内插器的性质181

4.3.9 频域中最小最大误差FIR内插器的设计183

4.3.10 在时域中具有最小最大误差的FIR内插器的设计189

4.3.11 线性内插192

4.3.12 朗格拉日内插器193

4.3.13 讨论198

4.4 IIR抽取器和内插器滤波器设计步骤198

4.4.1 IIR抽取器和内插器的理想特性和实际实现199

4.4.2 常规IIR滤波器设计200

4.4.3 基于常规设计变换的特殊IIR设计202

4.4.4 抽取器和内插器等波纹IIR滤波器的直接设计步骤204

4.5 内插器和抽取器IIR设计和FIR设计的比较207

第五章 抽样率变换的多级实现212

5.0 引言212

5.1 两级抽样率变换系统的运算效率——一个设计例215

215

5.2 多级设计的术语和滤波器要求219

5.2.1 滤波器整体要求219

5.2.2 对各级低通滤波器的要求221

5.2.3 包括不用管频带的各级滤波器指标223

5.2.4 通带和阻带容限要求225

5.2.5 设计考虑226

5.3 基于优化过程的多级FIR设计方法227

5.3.1 多级设计时各级滤波器所需阶数的解析表达式229

5.3.2 基于乘法率的设计准则230

5.3.3 基于存储要求的设计准则231

5.3.4 基于计算机辅助优化的设计曲线232

5.3.5 设计曲线的应用以及一些实际考虑237

5.4 基于半带FIR滤波器的多级结构240

5.4.1 最后过渡带中无混叠的半带设计242

5.4.2 变换比为2的幂次和最后过渡带中允许有混叠时的半带设计243

5.5.1 梳形滤波器特性248

多级FIR设计248

5.5 基于一类特殊的半带滤波器设计和梳形滤波器的248

5.5.2 使用一类特定滤波器的设计过程253

5.6 基于IIR滤波器设计的多级抽取器和内插器258

5.7 实现多级抽取器和内插器的一些考虑269

5.8 小结273

第六章 基本信号处理工作的多抽样率实现276

6.0 引言276

6.1 低通滤波器的多抽样率实现277

6.1.1 低通滤波器的设计特性282

6.1.2 低通滤波器的多级实现285

6.1.3 关于低通滤波器多级实现的一些评论286

6.1.4 比较低通滤波器直接实现和多级实现的设计例子287

6.2 带通滤波器的多抽样率实现方法289

6.2.1 伪整带多抽样率带通滤波器实现方法291

6.2.2 带通滤波器的另一种多抽样率实现方法293

6.2.3 窄带高通和带阻滤波器的多抽样率实现方法296

6.3 基于多抽样率概念的分数抽样相移器的设计297

6.3.1 具有固定相位偏置的相移网络设计301

6.4 希尔伯特变换器的多抽样率实现302

6.5 多抽样率技术用于窄带、高分辨率频谱分析307

6.6 不可通约抽样率系统之间的抽样率转换310

6.7 小结314

第七章 滤波器组以及频谱分析器和综合器中的多抽样率316

技术316

7.0 引言316

7.1 滤波器组的一般概念和定义317

7.2 均匀DFT滤波器组及短时傅里叶分析器和综合324

324

7.2.1 基于复调制器的滤波器组解释325

7.2.2 复带通滤波器解释329

7.2.3 有效实现临界抽样DFT滤波器组的多相结构332

7.2.4 K=MI的多相滤波器组结构341

7.2.5 有效实现DFT滤波器组的加权叠接-相加结构344

7.2.6 窗短于变换长度时简化的加权叠接-相加结构355

7.2.7 多相结构和加权叠接-相加结构的比较356

7.3 DFT滤波器组的滤波器设计准则358

7.3.1 频域中的混叠和镜象358

7.3.2 给定频域指标的滤波器组设计——滤波器组求和方法364

7.3.3 时域中的混叠和镜象368

7.3.4 按照时域指标设计滤波器组——叠接相加法371

7.3.5 时域指标和频域指标的关系374

7.4 DFT滤波器组中乘性修改的影响以及快速卷积的379

方法379

7.4.1 乘性修改的一般模型380

7.4.2 滤波器组求和方法中的修改384

7.4.3 叠接相加法中的修改385

7.4.4 时不变修改及快速卷积方法385

7.4.5 其它形式的滤波器组修改和系统389

7.5 DFT滤波器组的广义形式390

7.5.1 广义DFT(GDFT)390

7.5.2 GDFT滤波器组392

7.5.3 GDFT滤波器组的多相结构393

7.5.4 GDFT滤波器组的加权的叠接相加结构396

7.5.5 GDFT滤波器组的滤波器设计准则401

7.6.1 用正交调制设计实现单边带滤波器组402

7.6 均匀单边带(SSB)滤波器组402

7.6.2 k0=1/4临界抽样的SSB滤波器组407

7.6.3 基于k0=1/2设计的SSB滤波器组409

7.7 基于级联实现和树形结构的滤波器组414

7.7.1 正交镜象滤波器(QMF)组设计417

7.7.2 QMF滤波器组的有限冲激响应(FIR)滤波器设计420

7.7.3 正交镜象滤波器组的多相实现426

7.7.4 级联树形结构的等效并联实现432

7.8 小结435

索引445

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