具体描述
全书共分7章，内容包括：信号与系统的基本概念、连续系统的时域分析、连续系统的频域分析、连续系统的复频域分析、离散系统的时域分析、离散系统的Z域分析和系统模拟与硬件实现。在前6章中，每章的重点内容均用MATLAB软件实现，共有20个例子，每个例子均有MATI。AB源程序和输出结果(波形、数据等)。这些例子均可以作为本课程的实训项目。
本书突出基本内容和概念，突出工程应用，"软"、"硬"结合实现对信号的处理和系统析。
本书可作为应用性本科、高职高专电气类、电子类、电工类、通信类、计算机类各专业的教材，也可供电大、函大、成人自考等有关专业选用，还可供广大工程技术人员参考。
《数字信号处理：理论与实践》 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且注重实践的数字信号处理（DSP）领域导论。在信息时代，信号无处不在，从音频、图像到生物医学数据，再到金融市场的波动。理解和有效处理这些信号的能力，是现代工程、科学研究乃至日常生活不可或缺的核心技能。本书聚焦于数字域的信号处理技术，旨在构建坚实的理论基础，并引导读者掌握当前最先进的算法和工具。 第一部分：离散时间信号与系统基础 本部分为后续复杂主题奠定基石。我们首先从连续时间信号的采样和量化过程入手，详细剖析了模数转换（ADC）和数模转换（DAC）中的关键概念，如奈奎斯特-香农采样定理，并讨论了混叠现象及其规避措施。 随后，我们深入探讨离散时间信号的表示、分类（如周期性、能量/功率信号）以及基本运算。核心内容集中于离散时间系统的分析。我们采用差分方程的形式来描述线性时不变（LTI）系统，这是理解所有数字滤波器和系统响应的基础。本书强调了卷积和交错乘积在LTI系统分析中的中心地位，通过大量的实例展示了冲激响应如何完全表征一个系统。 为了实现对离散时间信号的频率分析，我们引入了至关重要的离散时间傅里叶变换（DTFT）。DTFT揭示了信号在不同频率上的分布特性，是连接时域和频域的桥梁。我们详细分析了DTFT的周期性和收敛性，并探讨了周期采样信号的频谱特性。 第二部分：Z变换及其应用 Z变换是分析离散时间系统稳定性和因果性的最强大数学工具之一。本部分将Z变换的理论体系构建得尤为详尽。我们首先定义了单边和双边Z变换，并详尽阐述了其收敛域（ROC）的概念及其对系统特性的决定性影响（如因果性、稳定性）。 书中花费大量篇幅讲解了Z变换的基本性质，特别是时移、卷积和微分等关键性质，并通过这些性质展示了如何通过代数方法求解差分方程，而非依赖繁琐的迭代计算。 逆Z变换的求解方法是本部分的难点和重点。我们详细介绍了部分分式展开法（Partial Fraction Expansion）以及级数展开法，并提供了大量实用技巧来简化求解过程。 最后，我们将Z变换应用于系统的稳定性分析。通过检查ROC与单位圆的关系，读者可以清晰地判断一个离散时间系统的稳定性，这是设计可靠数字系统的先决条件。 第三部分：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） 当需要对有限长度的信号进行精确的频谱分析时，DFT应运而生。本部分首先从DTFT的周期化采样推导出DFT的定义，阐明了DFT与DTFT之间的内在联系。我们详细分析了DFT的周期性、共轭对称性以及序列的循环卷积性质。 计算效率是DFT应用的关键瓶颈。因此，本书将快速傅里叶变换（FFT）算法作为重中之重进行讲解。我们从原理上推导了最常用的蝶形运算结构，并重点介绍了基-2（Cooley-Tukey）算法的分解思想，包括按时间抽取（DIT）和按频率抽取（DIF）两种主流实现路径。通过清晰的流程图和计算示例，读者将能掌握FFT算法的实现细节，理解其远超直接计算的效率优势。 此外，我们还讨论了DFT在周期卷积中的应用，以及截断效应（如栅栏效应和谱泄漏）的成因和缓解措施，例如窗函数的选择与设计（如汉宁窗、海明窗等）。 第四部分：数字滤波器设计 数字滤波器是DSP领域最核心的应用之一，用于选择性地修改信号的频谱内容。本部分系统地介绍了两种主要的滤波器设计范式：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。 FIR 滤波器设计：我们从理想滤波器的频率响应出发，重点讲解了窗函数法，详细比较了不同窗函数（矩形窗、三角窗、汉宁窗、Kaiser窗等）在阻带衰减和过渡带宽度上的权衡。此外，书中也涵盖了更精确的频率采样法和最优滤波器设计法（如Parks-McClellan算法）的基本思想。 IIR 滤波器设计：IIR滤波器因其在相同阶数下能实现更陡峭的过渡带而受到青睐。我们详细讲解了如何利用双线性变换法（Bilinear Transformation）将设计成熟的模拟滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）映射到数字域。这一过程涉及预畸变频率的计算和脉冲响应不变法的对比分析，确保读者理解映射过程中对频率响应的保留与失真。 第五部分：有限字长效应与DSP实现 在实际的DSP系统中，信号和系统参数都受到有限精度的限制，这引入了量化误差。本部分是连接理论与硬件实现的桥梁。我们深入分析了量化噪声的来源，包括输入量化噪声、乘积量化噪声和系数量化噪声。 我们探讨了定点运算的表示方法（如原码、补码）及其对溢出和截断误差的影响。对于滤波器实现，我们分析了直接型、级联型和并行型结构的结构差异，以及它们在有限字长下对运算精度和运算量的影响，特别是如何通过重新标度（Rescaling）来控制累积误差。这部分内容对于从事嵌入式系统或ASIC/FPGA实现工作的工程师至关重要。 本书特点： 理论严谨性与工程实践相结合：每项重要理论推导后，均配有详细的工程应用实例。 丰富的例题与习题：覆盖从基础概念到复杂系统分析的各个层面，帮助读者巩固知识。 注重算法的效率分析：对FFT、滤波器结构等关键算法的计算复杂度进行了深入剖析。 现代视角：在传统DSP框架下，融入了现代数据采集和处理中不可或缺的采样与量化细节。 本书适合作为高等院校电子工程、通信工程、计算机科学及自动化等专业本科生和研究生的教材或参考书，同样适用于希望系统性掌握数字信号处理技术的工程技术人员。通过学习本书，读者将能够独立分析、设计和实现各种复杂的数字信号处理系统。
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