数字信号处理(MATLAB版)(第3版)将MATLAB作为一种计算工具,深入探讨了传统DSP的各种论题,并通过解答例题方式,让读者获得更多的领悟。这就大大扩展了例题的选择范围和复杂程度,使得学生能够**地学习这门课程。由于DSP应用主要是在DSP处理器上实现的各种算法或软件,因此需要相当的编程工作量。借助于像MATLAB这样的交互式软件可使得学生将精力主要放在学习新的和困难的概念上,而不是算法编程实现上。书中还讨论了若干生动实际的例题,剖析了一些有用的论题。本书适合于一切从事信号处理课程教学、学习和实际工作的教师、学生和工程技术人员参考使用。

从20世纪80年代初开始,我们就目睹了一场在计算机技术上的革命和在面向用户应用方面的激增。今天,这场革命仍然以价廉的个人计算机系统为主角在继续着,而这些个人计算机系统已经能够与昂贵的工作站性能相匹敌。这一专门技术应该对教育过程施加影响,特别是在能够导致增强学习的有效教学方法方面更是如此。在数字信号处理(DSP)方面的这本参考书就属于朝此目的而作出的一份小小贡献。
过去几年来,在信号处理方面的教学方法已经从单一的"课堂授课"方式向一种更为完整的"课堂—实验室"环境转变,在那里一些实际的、亲自经历的题目采用DSP硬件进行教学。然而,对于更有效地对DSP进行教学,课堂讲授这一部分也必须广泛使用基于计算机为手段的讲解、举例和做练习。近几年来,由MathWorks公司开发的MATLAB软件在信号处理范畴内的数值计算和对于算法建立方面的一种选择平台已经确立了它自己事实上的标准。对于利用这一开发成果虽有多种理由,但其中一个*为重要的理由是,在实际中所有的计算平台上,MATLAB都是可资利用的。在这本书里,我们就想将MATLAB与DSP中的传统论题结合在一起,以使得能够应用MATLAB来阐明一些难点并解题,从而获得更多的领悟。在DSP中,很多习题或设计算法都要求大量的计算,正是如此,MATLAB提供了一种方便的工具使得很多方案都能很容易地试一试。这样一种方式可以增进学习过程。

本书意图
本书主要是用作大学本科生二、三年级的DSP课程的一本补充读物。尽管假设学生(或用户)已经熟悉MATLAB的基本知识,我们还是在第1章中对MATLAB相关知识进行了简要介绍。此外,由于在DSP方面有许多**的教科书可以利用,所以本书也不是作为一本DSP教科书来写的。我们想要做的就是提供足够深度的由MATLAB函数和例题所支持的材料,以使得所展现的是连贯的、合乎逻辑的、并享受到其中乐趣的内容。因此,本书也可用作任何有志于DSP工作的人的自学指导书。

本书组成
本书前10章讨论的内容覆盖了一般DSP课程中的传统材料,*后两章是**放在基于MATLAB作业性质的DSP应用给出的。下面是各章目录及其内容介绍:
第1章绪论:本章向读者介绍有关信号处理学科,并展示包括声乐信号处理、回声产生、回声去除以及数字混响在内的若干数字信号处理应用,同时也对MATLAB作点简单介绍。
第2章离散时间信号与系统:本章对离散时间信号与系统在时域特性给予简单复习,并适当利用MATLAB函数给出演示。
第3章离散时间傅里叶分析:本章讨论离散时间信号与系统在频域的表示。采样以及模拟信号重建也要给出。
第4章z变换:本章给出信号与系统在复频域内的描述,引进MATLAB来分析z变换和计算z反变换。利用z变换和MATLAB的差分方程的解都要给出。
第5章离散傅里叶变换:本章专门讨论傅里叶变换的计算和它的**实现。用离散时间傅里叶级数来引入离散傅里叶变换,并用MATLAB来演示它的几个性质。有关快速卷积和快速傅里叶变换的专题都要做详细讨论。
第6章离散时间滤波器实现:本章讨论数字滤波器实现的几种结构,为这些结构的确定和实现,要建立几个有用的MATLAB函数。格型和梯型滤波器也将介绍并作讨论。除考虑不同的滤波器结构之外,针对由于IIR和FIR滤波器实现中采用有限精度算法而引入的量化误差效应也将进行探讨。
第7章FIR滤波器设计:这一章和下一章要介绍数字滤波器设计方面的几个重要专题。FIR滤波器的三种重要设计技术,即:窗口法设计、频率采样法设计和等波纹滤波器设计都要作讨论。利用MATLAB给出几个设计例子。
第8章IIR滤波器设计:本章包括IIR滤波器设计的各种技术。从介绍如数字谐振器、陷波滤波器、梳状滤波器、全通滤波器以及数字正弦振荡器等几种基本滤波器开始,再简要介绍三类应用广泛的模拟滤波器特性,然后介绍滤波器变换:将这些原型模拟滤波器转换为不同的频率选择性数字滤波器,*后用MATLAB给出几个IIR滤波器设计例子。
第9章采样率转换:本章论及在数字信号处理中有关采样率转换的重要论题,其中包括按整倍数因子的抽取和内插,按有理因子的采样率转换,以及用于采样率转换的各种滤波器结构。
第10章数字滤波器的舍入效应:本章集中讨论有限精度算法对于信号处理滤波方面的影响。采用统计方法表征模数转换引入的量化噪声,同时对有限精度乘法和加法的量化效应进行统计建模。并将这些在滤波器输出中的误差效应表征为相关误差(称之为极限环)和不相关误差(称为舍入噪声)。
第11章在自适应滤波中的应用:这一章是关于利用MATLAB做大作业的两章之一,包括自适应FIR滤波器理论和实现方面的介绍,并结合在系统辨识、干扰**、窄带频率增强和自适应均衡等方面的课题作业。
第12章在通信系统中的应用:这一章集中在处理波形表示和编码,以及数字通信系统中的几个课题作业,其中包括脉冲编码调制(PCM)、差分PCM(DPCM)和自适应DPCM(ADPCM)、增量调制(DM)和自适应DM(ADM)、线性预测编码(LPC)、双音多频(DTMF)信号的产生和检测等介绍,以及信号检测在二进制通信系统和扩频通信系统中应用的介绍。

关于软件方面
这本书是我们几年来为大学本科生DSP课程中基于MATLAB教学的产物。本书所讨论的大部分MATLAB函数都是在这门课中开发出的,这些函数都收集在本书的DSPUM工具箱中,从本书的配套网站都能在线获取。在本书的许多例子中还包含有很多MATLAB的脚本,书中的MATLAB图形也是由脚本生成。为了方便学生和教师,所有这些脚本均能从本书的配套网站获取。学生应该研究这些脚本以对MATLAB的过程有更深的体会。对于这些程序和脚本的任何评论、更正或给予更紧凑的编码都表示欢迎和感谢。有关题解及其脚本文件不久也将会在本书的配套网站完成以供采用本书的教师使用。如果想访问本书配套网站和获取其它课程资料,请登陆网址www.cengage.com/international。进入网站主页,在顶部的搜索框中输入要查找的书名标题对应的ISBN号(9781111427382)进行搜索,就可得到产品页面链接,在该产品页面中所有的资源都可以找到。有关MATLAB及其相关出版物的更多信息可从下列公司得到:TheMathWorks,Inc.24PrimeParkWayNatick,MA01760-1500Phone:(508)647-7000Fax:(508)647-7001Email:info@mathworks.comhttp://www.mathworks.com

致谢
我们十分感谢在NorthteasternUniversity主修大学本科DSP课的很多学生们,他们为我们提供了一个论坛以检测我们应用MATLAB的教学思想,并坚持持续不断地突出MATLAB的使用,本书中很多**的MATLAB函数就是由这些学生们开发的。我们也非常感谢本书第1版的评阅者们,他们的建设性评注才导致一个较好的内容推出来。他们是:AbeerA.H.Alwan,UniversityofCalifornia,LosAngeles;StevenChin,CatholicUniversity;Prof.HuaichenofXidianUniversity,P.R.China(中国,西安电子科技大学陈怀琛教授——译者注),以及JoelTrussel,NorthCarolinaStateUniversity。对于本书的第2版,下面各位评阅人给出了额外的鼓励、许多提炼和有价值的建议,他们是:JyotsnaBapat,FairleighDickinsonUniversity;DavidClark,CaliforniastatePolytechnicUniversity;ArtyomGrigoryan,UniversityofTexas,SanAntonio;TaoLi,UniversityofFlorida;以及ZixiangXiong,TexasA&MUniversity。*后,正是下面各位评阅人在使用本书第2版的基础上,提出了若干建议、调整和修改意见,才有了本书第3版的问世,他们是:KalyanMondal,FaifleighDickinsonUniversity;ArtyomM.Grigoryan,UniversityofTexasatSanAntonio;A.DavidSalvia,PennsylvaniaStateUniversity;MatthewValenti,WestVirginiaUniversity;以及ChristopherJ.James,UniversityofSouthampton,UK。衷心感谢所有这些人。我们也想借此机会对CengageLearning的几位工作人员表示感谢,没有他们就不会有本书的付梓。感谢本书的出版者ChrisShortt对于本书第3版的支持。组稿编辑SwatiMeherishi对第3版的发行给予了极大的关注,并提供了大量的帮助,如果不是她一贯的推动,本书不会在限定的时间内完成发行,感谢她所有的帮助。还有DebaratiRoy和CarlyRizzo负责本书稿件的发行和筹备,HildaGowans对本书的发行事宜给予了全程帮助,谨对他们的付出表示诚挚的谢意。*后,衷心地感谢RPKEditorialServices的RoseP.Kernan,许可研究员KristiinaPaul以及为第3版发行给予帮助的每一位CengageLearning的员工。


维纳·K·英格尔(VinayK.Ingle)
约翰·G·普罗克斯(JohnG.Proakis)
马萨诸塞州,波士顿(Boston,Massachusetts)

第3版译者的话
第2版译者的话
译者的话
前言
作者简介
第1章 绪 论
1.1 数字信号处理概述
1.2 MATLAB简介
1.3 数字信号处理应用
1.4 本书简要概述 第2章 离散时间信号与系统
2.1 离散时间信号
2.2 离散系统
2.3 卷积
2.4 差分方程
2.5 习题 第3章 离散时间傅里叶分析
3.1 离散时间傅里叶变换(DTFT)
3.2 DTFT性质
3.3 LTI系统的频域表示
3.4 采样和模拟信号重建
3.5 习题 第4章 z变换
4.1 双边z变换
4.2 z变换的重要性质
4.3 z反变换
4.4 z域的系统表示
4.5 差分方程的解
4.6 习题 第5章 离散傅里叶变换
5.1 离散傅里叶级数
5.2 在z域采样和重建
5.3 离散傅里叶变换
5.4 离散傅里叶变换性质
5.5 利用DFT的线性卷积
5.6 快速傅里叶变换
5.7 习题 第6章 离散时间滤波器实现
6.1 基本单元
6.2 IIR滤波器结构
6.3 FIR滤波器结构
6.4 格型滤波器结构
6.5 有限精度数值效应概述
6.6 数的表示
6.7 量化过程与误差特性
6.8 滤波器系数的量化
6.9 习题 第7章 FIR滤波器设计
7.1 预备知识
7.2 线性相位FIR滤波器性质
7.3 窗口设计法
7.4 频率采样设计法
7.5 *优等波纹设计法
7.6 习题 第8章 IIR滤波器设计
8.1 某些预备知识
8.2 某些特定类型滤波器
8.3 原型模拟滤波器特性
8.4 模拟数字滤波器变换
8.5 利用MATLAB的低通滤波器设计
8.6 频带变换
8.7 习题 第9章 采样率转换
9.1 引言
9.2 按整数因子D抽取
9.3 按整数因子I内插
9.4 按有理因子I/D的采样率转换
9.5 采样率转换的FIR滤波器设计
9.6 采样率转换的FIR滤波器结构
9.7 习题 第10章 数字滤波器的舍入效应
10.1 A/D转换量化噪声分析
10.2 IIR数字滤波器的舍入效应
10.3 FIR数字滤波器的舍入效应
10.4 习题 第11章 在自适应滤波中的应用
11.1 用于系数调整的LMS算法
11.2 系统辨识或系统建模
11.3 宽带信号中的窄带干扰**
11.4 自适应谱线增强
11.5 自适应信道均衡 第12章 在通信系统中的应用
12.1 脉冲编码调制
12.2 差分PCM(DPCM)
12.3 自适应PCM(ADPCM)和DPCM
12.4 增量(Δ)调制(DM)
12.5 语音的线性预测编码(LPC)
12.6 双音多频(DTMF)信号
12.7 二进制数字通信系统
12.8 扩频通信系统

教授和应用MATLAB可使学生学到比正规大学本科课程更为复杂的DSP习题。
提供MATLAB函数和脚本,可使学生修改习题的值和参数,在MATLAB程序中研究脚本,以得到深入理解。
MATLAB与DSP基本和**论题的广泛结合。
对滤波器和谱分析进行具体的分析与设计。
本书是传统DSP课本*好的MATLAB版配套读物。
第3版更新
升级至*新版MATLAB
修改更新习题集
新增DSP应用如声乐信号处理等部分
新增离散时间正弦信号介绍及系统线性和时不变性例题等部分
新增DTFT变换对及常用变换对表相关小节
加入z变换与DTFT关系3D图解
将数的表示、量化过程和误差特性介绍提前
简化Parks‐McClellan算法讨论,使这一复杂的论题容易理解
新增特殊滤波器部分