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目 录1

第一章 绪言1

1.1 发展历史简介和一些说明1

1.2数字信号处理概貌2

1.3本书内容的组成3

第二章 离散时间线性系统理论6

2.1 引言6

2.2序列6

2.3任意序列的表示法8

2.4线性、非时变系统8

2.5因果性和稳定性10

2.6差分方程11

2.7频率响应13

2.8一阶系统的频率响应15

2.9二阶系统的频率响应16

2.10离散傅里叶级数17

2.12连续和离散系统间的关系18

2.11频率单位的说明18

2.13 z变换20

2.14序列的傅里叶变换与z变换的关系21

2.15 z逆变换23

2.16 z变换的性质24

2.17用单侧z变换解差分方程27

2.18傅里叶变换的几何计算28

2.19数字滤波器的实现（结构）29

2.20全零点滤波器的结构33

2.21离散傅里叶变换36

2.22 DFT的性质42

2.23序列的卷积43

2.24有限长度序列的线性卷积44

2.25分段卷积46

2.26离散希尔伯特（Hilbert）变换48

2.27实数信号的希尔伯特变换关系式50

参考文献53

3.3 FIR滤波器设计方法的讨论54

3.2滤波器设计的步骤54

3.1 引言54

第三章 有限长度脉冲响应数字滤波器的理论和逼近54

3.4线性相位FIR滤波器的特性55

3.5 线性相位FIR滤波器的频率响应58

3.6线性相位FIR滤波器的零点位置61

3.7线性相位FIR滤波器的设计方法63

3.8设计方法之一——窗孔加权法64

3.9矩形窗孔65

3.10“广义”汉明窗孔66

3.11凯泽窗孔68

3.12窗孔加权低通滤波器举例68

3.13采用窗孔加权法的一些问题74

3.14采用窗孔加权法的一些实际技术74

3.15 另一些用窗孔加权法设计的滤76

波器的例子76

3.16窗孔加权法小结77

3.17设计方法之二——频域抽样法77

3.18最优化的解79

3.19线性规划80

3.20 1－型和2－型频域抽样82

3.21 1－型设计——线性相位约束83

3.22 2－型设计——线性相位约束84

3.23 频域抽样滤波器设计的某些一86

般性结果86

3.24频域抽样设计法小结91

3.25 设计方法之三——最优（极小化极大误差）滤波器91

3.26加权的切比雪夫逼近法92

数的约束94

3.27 线性相位滤波器频率响应极值94

3.28最大纹波数FIR滤波器的非线性96

方程解96

3.29 最大纹波数滤波器的多项式内97

插解法97

3.30用雷米兹交换算法设计最优FIR滤100

波器100

3.31 用线性规划技术设计最优FIR滤103

波器103

3.32最优情况1低通滤波器的特性104

一些性质110

3.33情况1最优低通滤波器的另110

3.34最优低通滤波器各参数间的关系115

3.35情况2最优低通滤波器的性质117

3.36最优微分器的特性121

3.37最优希尔伯特变换器的特性126

3.38多频带最优FIR滤波器131

3.39时间和频率响应同时受约束的滤波器的设计134

直接比较135

3.40各类FIR低通滤波器之间的135

参考文献136

附录139

第四章 无限长度脉冲响应数字滤波器的理论与逼近156

4.1引言156

4.2 IIR滤波器的某些基本性质——幅值平方响应、相位响应和群延迟159

4.3确定IIR滤波器系数的方法160

4.4由连续时间滤波器进行数字滤波160

器的设计160

4.5微分－差分映射法161

4.6脉冲响应不变变换法164

4.7双线性变换法167

4.8匹配z变换法170

4.9低通模拟滤波器设计方法的复习171

4.10低通滤波器的设计图表181

4.11设计椭圆滤波器的脉冲响应不变变换法和双线性变换法的比较189

4.12频率变换法192

4.13数字滤波器的直接设计197

4.14设计IIR滤波器的最优化方法200

4.15 IIR滤波器设计方法小结211

4.16 FIR滤波器和IIR滤波器的某些比较212

4.17最优的FIR滤波器和延迟均衡的椭圆滤波器的比较215

参考文献218

第五章数字滤波器中有限字长的影响220

5.1 引言220

5.2 A/D转换220

5.3 D/A转换223

5.5定点算术运算法224

5.4数字系统中算术运算的类型224

5.6浮点算术运算法225

5.7分组浮点运算法226

5.8数字滤波器中量化的类型226

5.9截断227

5.10舍入228

5.11递归结构中的舍入噪声——定229

点运算229

5.12动态范围限制——定点情况233

5.14并联式实现中的动态范围237

5.13直接式实现中的动态范围237

5.15级联式实现中的动态范围238

5.16级联实现的排列顺序和配对239

5.17舍入噪声同动态范围相互影响问题的小结240

5.18关于动态范围同舍入噪声相互影响的补充解释241

5.19非递归结构中的舍入噪声——定点分析242

5.20直接式非递归实现中的舍入噪声242

5.21级联式非递归实现中的舍入噪声244

5.22舍入噪声——递归结构的浮点实现246

5.24递归结构中的系数量化248

5.23系数量化248

5.25直接式实现中的系数量化249

5.26系数量化模型的实验验证251

5.27量化系数的最优化252

5.28成对极点实现中的系数量化254

5.29非递归结构中系数的量化256

5.30 FIR滤波器直接式实现中的系数量化256

5.32极限环振荡258

5.31 FIR滤波器级联式实现中的系数量化258

参考文献260

第六章 频谱分析和快速傅里叶变换262

6.1 引言262

6.2基数2 FFT简介262

6.3基数2按时间抽取FFT的一些特性266

6.4数据混序和二进位倒序267

6.5 FFT的FORTRAN程序269

6.6按频率抽取算法270

6.8统一的FFT方法273

6.7通过作正向DFT计算逆DFT273

6.9基数2算法279

6.10 z平面单个点上的频谱分析280

6.11用FFT作频谱分析282

6.12频谱分析中几个需要考虑的问题282

6.13 “跳动式”FFT和滤波器组的关系284

6.14频谱分析中的窗孔286

谱测量287

6.15用FFT作z平面有限角内的频287

6.16布卢斯坦（Bluestein）算法288

6.17 Chirp z变换算法289

6.18有噪声信号的功率谱293

6.19 用数论变换作卷积和相关309

参考文献319

附录FFT的符号表示法320

7.2二维信号322

7.1 引言322

第七章 二维信号处理理论简介322

7.3二维系统323

7.4因果性、可分性、稳定性324

7.5二维差分方程325

7.6频域方法326

7.7二维z变换328

7.8有限序列328

7.9 z变换的卷积特性328

7.10二维DFT329

7.11滤波器设计的考虑330

7.12 IIR滤波器331

7.13稳定性的考虑332

7.14 FIR滤波器335

7.15二维窗孔335

7.16低通滤波器窗孔设计的例子336

7.17频域抽样滤波器339

7.18二维频域抽样低通滤波器343

7.19最优（极小化极大误差）二维滤波器的设计346

7.20一维到二维的频域变换348

7.21几个图像处理的例子352

参考文献355

第八章 数字硬件导论356

8.1 引言356

8.2 关于数字信号处理硬件设计过程的讨论356

8.3布尔逻辑术语（逻辑符号）；简单逻辑网络举例361

8.4主要的逻辑系列365

8.5商品逻辑组件：门电路，多路转换器和译码器；触发器；运算器；存储器371

8.6乘法器379

8.7除法器和浮点硬件386

8.8快速阵列乘法器设计举例392

8.9小结396

参考文献396

第九章 用于数字滤波和信号产生397

的专用硬件397

9.1 引言397

9.2直接式FIR的硬件397

9.3直接式FIR的并行399

9.4 级联式FIR滤波器400

9.5高度并行的直接式FIR滤波器403

9.6直接式IIR滤波器404

9.7级联式IIR滤波器405

9.8多路复用407

9.9数字按钮接收器（TTR）409

9.10数字时分多路（TDM）－频分多路410

（FDM）转换器410

9.11集成电路（IC）实现的数字滤波器的划分412

9.12数字频率合成器的硬件实现413

9.13产生伪随机数的方法416

9.14产生高斯随机数的方法418

参考文献419

第十章 用于快速傅里叶变换的专421

用硬件421

10.1引言421

10.2 FFT原理评述421

10.3 FFT的标号——对于固定基数，按二进位倒序和按数位倒序425

10.5 FFT算法的量化影响430

10.4基数2、基数4和基数8计算430

量的比较430

10.6基数2算法硬件的若干考虑435

10.7“最优”基数2硬件结构437

10.8 用并行处理加快FFT速度的讨论438

10.9使用快速暂存器的FFT计算439

10.10采用随机存取存储器（RAM）的基数2和基数4并行结构440

10.11流水线FFT的一般性讨论442

10.12 基数2流水线FFT443

10.13 基数4流水线FFT446

10.14 基数2和基数4流水线FFT的比较450

10.15并行程度更高的FFT硬件结构的讨论450

10.16 专用FFT处理器的总设计原则453

10.17 具有随机存取存储器的重叠FFT454

10.18 利用单个RAM和一个运算单元的FFT实时卷积455

10.19 10兆赫流水线卷积器456

参考文献459

11.2专用和通用计算机460

11.1引言460

用硬件460

第十一章 用于信号处理设备的通460

11.3如何描述计算机461

11.4游动求和程序462

11.5实时处理的输入输出问题463

11.6提高计算机速度的方法465

11.7超高速缓冲存储器465

11.8运算并行化466

并行操作467

11.9存储、运算、控制和取指令的467

11.10林肯实验室快速数字处理机（FDP）468

11.11 运算单元（AE）的结构470

11.12时序471

11.13 FDP提高速度的特点小结472

11.14在FDP中实施FFT473

11.15浮点程序474

11.16并行化给FDP带来的特殊问题476

11.17 LSP2（林肯2－型信号处理机）477

11.18 用作数字信号处理的实验室计算机设备479

参考文献481

第十二章 数字信号处理在语音研482

究中的应用482

12.1 引言482

12.2产生语音的模型482

12.3短时频谱分析486

12.4基于短时频谱分析的语音分析－合成系统488

12.5关于分析的考虑489

12.6全系统493

12.7谱带式声码器494

12.8声码器分析（器）部分——信号处理的考虑495

12.9声码器合成（器）部分——信号处理的考虑496

12.10声码器的其它结构498

12.11音调检测和浊音－清音判别498

12.12浊音－清音（蜂音－嘘声）检测502

12.13语音的同态处理503

12.14同态声码器505

12.15关于共振语频的合成506

12.16浊音摩擦音激励网络509

12.17随机数产生器510

12.18数字运算原理510

12.19语音的线性预测511

12.20计算机声音响应系统514

12.21小结516

参考文献517

13.1雷达原理及其应用简述519

的应用519

第十三章 数字信号处理在雷达中519

13.2雷达系统及参量考虑520

13.3信号设计与模糊函数523

13.4雷达信号的数字匹配滤波器530

13.5 用于空中交通管制的机场对空监视雷达——对抗杂乱回波问题的多普勒处理536

13.6远程实验雷达（LRDR）543

13.7 高性能雷达用的数字匹配滤波器547

13.8结束语549

参考文献550