数字信号处理——原理、算法与应用（第五版）

图书标准信息

• 作者 [美]John G. Proakis（约翰·G. 普罗克斯）；Dimitris G. Manolakis(迪米特里·G. 马诺莱克斯
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2023-05
• 版次 1
• ISBN 9787121454660
• 定价 139.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 页数 760页
• 字数 1372.5千字

【内容简介】

本书全面系统地阐述了离散时间信号、系统和现代数字信号处理的基本原理。全书共15章，内容包括绪论、离散时间信号与系统、z变换及其在LTI系统分析中的应用、信号的频率分析、LTI系统的频域分析、信号的采样与重建、离散傅里叶变换的性质和应用、DFT的高效计算：FFT算法、离散时间系统的实现、数字滤波器设计、多采样率数字信号处理、多采样率数字滤波器组和小波、线性预测与最优线性滤波器、自适应滤波器和功率谱估计。全书理论联系实际，并且提供了大量精心设计的习题。

【作者简介】

John G. Proakis，美国东北大学电子与计算机工程系教授，研究方向为数字通信与数字信号处理，主要包括自适应滤波、自适应通信系统、自适应均衡技术、多径衰落信道的通信、雷达侦测、信号参数估计、通信系统建模与仿真、最优化技术、统计分析等，已多次出版《数字信号处理》和《数字通信》等经典著作。

余翔宇，博士生导师，曾主持、参加多项科研项目，出版6部专著与教材。于2013年9月-至今担任华南理工大学副教授，2011-2012学年华南理工大学本科教学优秀一等奖得主，曾为英国华威大学计算机系访问学者。

【目录】

目    录

第1章  绪论1

1.1  信号、系统及信号处理1

1.1.1  数字信号处理系统的基本组成3

1.1.2  数字信号处理相对于模拟信号处理的优势3

1.2  信号的分类4

1.2.1  多通道信号与多维信号4

1.2.2  连续时间信号与离散时间信号6

1.2.3  连续值信号与离散值信号7

1.2.4  确定性信号与随机信号7

1.3  小结8

习题8

第2章  离散时间信号与系统9

2.1  离散时间信号9

2.1.1  一些基本的离散时间信号10

2.1.2  离散时间信号的分类12

2.1.3  离散时间信号的简单操作14

2.2  离散时间系统17

2.2.1  系统的输入-输出描述17

2.2.2  离散时间系统的框图表示19

2.2.3  离散时间系统的分类21

2.2.4  离散时间系统的互连25

2.3  离散时间线性时不变系统的分析26

2.3.1  分析线性系统的技术26

2.3.2  将离散时间信号分解为冲激27

2.3.3  线性时不变系统对任意输入的响应：卷积和29

2.3.4  卷积的性质和线性时不变系统的互连33

2.3.5  因果线性时不变系统35

2.3.6  线性时不变系统的稳定性37

2.3.7  具有有限长与无限长冲激响应的系统38

2.4  由差分方程描述的离散时间系统39

2.4.1  递归与非递归离散时间系统39

2.4.2  由常系数差分方程描述的线性时不变系统42

2.4.3  线性时不变系统在信号平滑中的应用45

2.5  离散时间系统的实现47

2.5.1  线性时不变系统的实现结构47

2.5.2  FIR系统的递归与非递归实现51

2.6  离散时间信号的相关52

2.6.1  互相关与自相关序列53

2.6.2  自相关与互相关序列的性质55

2.6.3  周期序列的相关57

2.6.4  输入-输出相关序列59

2.7  小结60

习题61

计算机习题68

第3章  z变换及其在LTI系统分析中的应用71

3.1  z变换71

3.1.1  正z变换71

3.1.2  逆z变换76

3.2  z变换的性质77

3.3  有理z变换85

3.3.1  极点与零点85

3.3.2  因果信号的极点位置和时域性质87

3.3.3  线性时不变系统的系统函数90

3.4  逆z变换92

3.4.1  围线积分法求逆z变换92

3.4.2  幂级数展开法求逆z变换93

3.4.3  部分分式展开法求逆z变换94

3.4.4  有理z变换的分解100

3.5  在z域中分析线性时不变系统101

3.5.1  有理系统函数的系统响应101

3.5.2  瞬态响应和稳态响应102

3.5.3  因果性与稳定性103

3.5.4  零极点抵消104

3.5.5  多阶极点和稳定性105

3.5.6  二阶系统的稳定性106

3.6  单边z变换108

3.6.1  定义和性质108

3.6.2  差分方程的解111

3.6.3  具有非零初始条件的零极点系统的响应112

3.7  小结113

习题114

计算机习题119

第4章  信号的频率分析121

4.1  连续时间信号和离散时间信号中频率的概念121

4.1.1  连续时间正弦信号121

4.1.2  离散时间正弦信号122

4.1.3  谐相关复指数信号124

4.1.4  模拟信号的采样126

4.1.5  采样定理129

4.2  连续时间信号的频率分析132

4.2.1  连续时间周期信号的傅里叶级数133

4.2.2  周期信号的功率密度谱135

4.2.3  连续时间非周期信号的傅里叶变换138

4.2.4  非周期信号的能量密度谱141

4.3  离散时间信号的频率分析143

4.3.1  离散时间周期信号的傅里叶级数143

4.3.2  周期信号的功率密度谱145

4.3.3  离散时间非周期信号的傅里叶变换148

4.3.4  傅里叶变换的收敛149

4.3.5  非周期信号的能量密度谱151

4.3.6  傅里叶变换与z变换的关系154

4.3.7  倒谱156

4.3.8  单位圆上有极点的信号的傅里叶变换157

4.3.9  信号的频域分类：带宽的概念158

4.3.10  一些自然信号的频率范围160

4.4  频域与时域的信号性质161

4.5  离散时间信号的傅里叶变换性质163

4.5.1  傅里叶变换的对称性质163

4.5.2  傅里叶变换的定理和性质168

4.6  小结175

习题175

计算机习题180

第5章  LTI系统的频域分析182

5.1  LTI系统的频域特性182

5.1.1  对复指数和正弦信号的响应：频率响应函数182

5.1.2  正弦输入信号的稳态与瞬态响应188

5.1.3  周期输入信号的稳态响应188

5.1.4  非周期输入信号的稳态响应189

5.2  LTI系统的频率响应190

5.2.1  具有有理系统函数的系统的频率响应190

5.2.2  频率响应函数的计算192

5.3  LTI系统输出端的相关函数和谱195

5.4  作为频率选择滤波器的LTI系统197

5.4.1  理想滤波器特性197

5.4.2  低通、高通与带通滤波器199

5.4.3  数字谐振器203

5.4.4  陷波器205

5.4.5  梳状滤波器207

5.4.6  混响滤波器209

5.4.7  全通滤波器211

5.4.8  数字正弦振荡器213

5.5  逆系统与去卷积215

5.5.1  LTI系统的可逆性215

5.5.2  最小相位、最大相位和混合相位系统218

5.5.3  系统辨识和去卷积220

5.5.4  同态去卷积222

5.6  小结223

习题223

计算机习题231

第6章  信号的采样与重建236

6.1  连续时间信号的理想采样和重建236

6.2  连续时间信号的离散时间处理244

6.3  连续时间带通信号的采样和重建249

6.3.1  均匀或一阶采样249

6.3.2  交织或非均匀二阶采样253

6.3.3  带通信号表示257

6.3.4  使用带通信号表示采样260

6.4  离散时间信号的采样260

6.4.1  离散时间信号的采样和内插260

6.4.2  带通离散时间信号的表示和采样264

6.5  模数转换器和数模转换器265

6.5.1  模数转换器265

6.5.2  量化与编码266

6.5.3  量化误差分析269

6.5.4  数模转换器270

6.6  过采样模数转换器和数模转换器271

6.6.1  过采样模数转换器271

6.6.2  过采样数模转换器276

6.7  小结277

习题277

计算机习题281

第7章  离散傅里叶变换的性质和应用284

7.1  频域采样：DFT284

7.1.1  离散时间信号的频域采样与重建284

7.1.2  离散傅里叶变换（DFT）287

7.1.3  DFT是线性变换290

7.1.4  DFT与其他变换的关系291

7.2  DFT的性质294

7.2.1  周期性、线性和对称性294

7.2.2  两个DFT的相乘和圆周卷积298

7.2.3  DFT的其他性质302

7.3  基于DFT的线性滤波方法305

7.3.1  在线性滤波中使用DFT305

7.3.2  长数据序列滤波308

7.4  使用DFT对信号进行频率分析310

7.5  短时傅里叶变换315

7.6  离散余弦变换317

7.6.1  正DCT318

7.6.2  逆DCT319

7.6.3  DCT作为正交变换320

7.7  小结322

习题323

计算机习题325

第8章  DFT的高效计算：FFT算法328

8.1  DFT的高效计算：FFT算法328

8.1.1  直接计算DFT328

8.1.2  分治法计算DFT329

8.1.3  基2快速傅里叶变换算法333

8.1.4  基4快速傅里叶变换算法339

8.1.5  分裂基FFT算法343

8.1.6  FFT算法的实现346

8.1.7  稀疏FFT算法347

8.2  FFT算法的应用347

8.2.1  高效计算两个实序列的DFT347

8.2.2  高效计算2N点实序列的DFT348

8.2.3  在线性滤波和相关中使用FFT算法349

8.3  计算DFT的线性滤波方法350

8.3.1  戈泽尔算法350

8.3.2  调频z变换算法351

8.4  DFT计算中的量化效应355

8.4.1  直接计算DFT时的量化误差355

8.4.2  FFT算法中的量化误差356

8.5  小结359

习题359

计算机习题362

第9章  离散时间系统的实现364

9.1  离散时间系统的实现结构364

9.2  FIR系统的结构365

9.2.1  直接型结构365

9.2.2  级联型结构366

9.2.3  频率采样结构368

9.2.4  格型结构371

9.3  IIR系统的结构377

9.3.1  直接型结构377

9.3.2  信号流图和转置结构379

9.3.3  级联型结构382

9.3.4  并联型结构383

9.3.5  IIR系统的格型结构和格梯型结构385

9.4  数的表示390

9.4.1  数的定点表示390

9.4.2  数的二进制浮点表示393

9.4.3  舍入和截尾导致的误差394

9.5  滤波器系数的量化397

9.5.1  滤波器系数量化灵敏度分析397

9.5.2  FIR滤波器中系数的量化403

9.6  数字滤波器中的舍入效应405

9.6.1  递归系统中的极限环振荡405

9.6.2  缩放以防止溢出408

9.6.3  数字滤波器的定点实现中量化效应的统计描述409

9.7  小结415

习题416

计算机习题423

第10章  数字滤波器设计424

10.1  概论424

10.1.1  因果性及其含义424

10.1.2  实际频率选择性滤波器的特性427

10.2  FIR滤波器的设计428

10.2.1  对称和反对称FIR滤波器428

10.2.2  用窗函数设计线性相位FIR滤波器430

10.2.3  采用频率采样法设计线性相位FIR滤波器434

10.2.4  设计最优等纹波线性相位FIR滤波器438

10.2.5  FIR微分器的设计446

10.2.6  设计希尔伯特变换器450

10.2.7  线性相位FIR滤波器设计方法的比较453

10.3  由模拟滤波器设计IIR滤波器453

10.3.1  基于导数逼近的IIR滤波器设计454

10.3.2  基于冲激不变的IIR滤波器设计457

10.3.3  基于双线性变换的IIR滤波器设计460

10.3.4  常用模拟滤波器的特性463

10.3.5  基于双线性变换设计数字滤波器的例子470

10.4  频率变换473

10.4.1  模拟域中的频率变换473

10.4.2  数字域中的频率变换474

10.5  小结476

习题476

计算机习题479

第11章  多采样率数字信1