數字信號處理(MATLAB版)(第3版)(國外名校最新教材精選）
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數字信號處理（MATLAB版）（第3版）將MATLAB作為一種計算工具，深入探討了傳統DSP的各種論題，并通過解答例題方式,讓讀者獲得更多的領悟。這就大大擴展了例題的選擇范圍和復雜程度，使得學生能夠高效地學習這門課程。由于DSP應用主要是在DSP處理器上實現的各種算法或軟件，因此需要相當的編程工作量。借助于像MATLAB這樣的交互式軟件可使得學生將精力主要放在學習新的和困難的概念上，而不是算法編程實現上。書中還討論了若干生動實際的例題，剖析了一些有用的論題。本書適合于一切從事信號處理課程教學、學習和實際工作的教師、學生和工程技術人員參考使用。
Vinay K. Ingle現任東北大學電氣與計算機工程系副教授。他于1981年在倫斯勒理工學院（RensselaerPolytechnicInstitute）獲得電氣與計算機工程博士學位。他擁有廣泛的研究經歷，教授的課程包括：信號和圖像處理、隨機過程、估值理論等。他與其他作者合著了DSPLaboratory Using the ADSP2181 Microprocessor (PrenticeHall, 1991),Discrete Systems Laboratory (BrooksCole, 2000), 以及Statistical andAdaptive Signal processing (Artech House, 2005)。
John G. Proakis現任加利福尼亞大學圣迭戈分校兼職教授和東北大學榮譽教授。1969~1998年任職于東北大學，履歷如下：1969~1976年獲電氣工程副教授，1976~1998獲電氣工程教授，1982~1984任工程研究生院主任和工學院副院長，1984~1997任電氣與計算機工程系的主任。1969年以前，他曾在GTE實驗室和MIT林肯實驗室工作過。Proakis博士分別于辛辛那提大學獲電氣工程學士學位，MIT獲電氣工程碩士學位，以及哈佛大學獲工程博士學位。他的專業經歷廣泛，包括數字通信和數字信號處理，特別是在自適應過濾、自適應通信系統、自適應均衡技術、經由衰落多徑信道傳播的通信、雷達探測、信號參數估值、通信系統建模和仿真、最優化技術和統計分析。其學術方面的研究領域有：數字通信和數字信號處理，講授研究生和本科生的課程有通信、電路分析、控制系統、概率論、隨機過程、離散系統和數字信號處理等課程。他與其他作者合著了DigitalCommunications (2008, 第5版), Introduction to Digital SignalProcessing (2007, 第4版), Digital Signal Processing Laboratory(1991), Advanced Digital Signal Processing (1992), DigitalProcessing of Speech Signals (2000), Communication SystemsEngineering, (2002,第2版), Digital Signal Processing Using MATLAB V.4(2010, 第3版), Contemporary Communication Systems Using MATLAB(2004,第2版), Algorithms for Statistical Signal Processing (2002),以及Fundamentals of Communication Systems (2005)。
第3版譯者的話第2版譯者的話譯者的話前言作者簡介第1章 緒 論1.1 數字信號處理概述1.2 MATLAB簡介1.3 數字信號處理應用1.4 本書簡要概述
第2章 離散時間信號與系統2.1 離散時間信號2.2 離散系統2.3 卷積2.4 差分方程2.5 習題
第3章 離散時間傅里葉分析3.1 離散時間傅里葉變換(DTFT)3.2 DTFT性質3.3 LTI系統的頻域表示3.4 采樣和模擬信號重建3.5 習題
第4章 z變換4.1 雙邊z變換4.2 z變換的重要性質4.3 z反變換4.4 z域的系統表示4.5 差分方程的解4.6 習題
第5章 離散傅里葉變換5.1 離散傅里葉級數5.2 在z域采樣和重建5.3 離散傅里葉變換5.4 離散傅里葉變換性質5.5 利用DFT的線性卷積5.6 快速傅里葉變換5.7 習題
第6章 離散時間濾波器實現6.1 基本單元6.2 IIR濾波器結構6.3 FIR濾波器結構6.4 格型濾波器結構6.5 有限精度數值效應概述6.6 數的表示6.7 量化過程與誤差特性6.8 濾波器系數的量化6.9 習題
第7章 FIR濾波器設計7.1 預備知識7.2 線性相位FIR濾波器性質7.3 窗口設計法7.4 頻率采樣設計法7.5 最優等波紋設計法7.6 習題
第8章 IIR濾波器設計8.1 某些預備知識8.2 某些特定類型濾波器8.3 原型模擬濾波器特性8.4 模擬數字濾波器變換8.5 利用MATLAB的低通濾波器設計8.6 頻帶變換8.7 習題
第9章 采樣率轉換9.1 引言9.2 按整數因子D抽取9.3 按整數因子I內插9.4 按有理因子I/D的采樣率轉換9.5 采樣率轉換的FIR濾波器設計9.6 采樣率轉換的FIR濾波器結構9.7 習題
第10章 數字濾波器的舍入效應10.1 A/D轉換量化噪聲分析10.2 IIR數字濾波器的舍入效應10.3 FIR數字濾波器的舍入效應10.4 習題
第11章 在自適應濾波中的應用11.1 用于系數調整的LMS算法11.2 系統辨識或系統建模11.3 寬帶信號中的窄帶干擾抑制11.4 自適應譜線增強11.5 自適應信道均衡
第12章 在通信系統中的應用12.1 脈沖編碼調制12.2 差分PCM(DPCM)12.3 自適應PCM(ADPCM)和DPCM12.4 增量(Δ)調制(DM)12.5 語音的線性預測編碼(LPC)12.6 雙音多頻(DTMF)信號12.7 二進制數字通信系統12.8 擴頻通信系統
從20世紀80年代初開始,我們就目睹了一場在計算機技術上的革命和在面向用戶應用方面的激增。今天,這場革命仍然以價廉的個人計算機系統為主角在繼續著,而這些個人計算機系統已經能夠與昂貴的工作站性能相匹敵。這一專門技術應該對教育過程施加影響,特別是在能夠導致增強學習的有效教學方法方面更是如此。在數字信號處理(DSP)方面的這本參考書就屬于朝此目的而作出的一份小小貢獻。 過去幾年來,在信號處理方面的教學方法已經從單一的"課堂授課"方式向一種更為完整的"課堂—實驗室"環境轉變,在那里一些實際的、親自經歷的題目采用DSP硬件進行教學。然而,對于更有效地對DSP進行教學,課堂講授這一部分也必須廣泛使用基于計算機為手段的講解、舉例和做練習。近幾年來,由MathWorks公司開發的MATLAB軟件在信號處理范疇內的數值計算和對于算法建立方面的一種選擇平臺已經確立了它自己事實上的標準。對于利用這一開發成果雖有多種理由,但其中一個最為重要的理由是,在實際中所有的計算平臺上,MATLAB都是可資利用的。在這本書里,我們就想將MATLAB與DSP中的傳統論題結合在一起,以使得能夠應用MATLAB來闡明一些難點并解題,從而獲得更多的領悟。在DSP中,很多習題或設計算法都要求大量的計算,正是如此,MATLAB提供了一種方便的工具使得很多方案都能很容易地試一試。這樣一種方式可以增進學習過程。 本書意圖 本書主要是用作大學本科生二、三年級的DSP課程的一本補充讀物。盡管假設學生（或用戶）已經熟悉MATLAB的基本知識，我們還是在第1章中對MATLAB相關知識進行了簡要介紹。此外,由于在DSP方面有許多優秀的教科書可以利用,所以本書也不是作為一本DSP教科書來寫的。我們想要做的就是提供足夠深度的由MATLAB函數和例題所支持的材料,以使得所展現的是連貫的、合乎邏輯的、并享受到其中樂趣的內容。因此,本書也可用作任何有志于DSP工作的人的自學指導書。 本書組成 本書前10章討論的內容覆蓋了一般DSP課程中的傳統材料,最后兩章是重點放在基于MATLAB作業性質的DSP應用給出的。下面是各章目錄及其內容介紹: 第1章緒論:本章向讀者介紹有關信號處理學科,并展示包括聲樂信號處理、回聲產生、回聲去除以及數字混響在內的若干數字信號處理應用,同時也對MATLAB作點簡單介紹。 第2章離散時間信號與系統:本章對離散時間信號與系統在時域特性給予簡單復習,并適當利用MATLAB函數給出演示。 第3章離散時間傅里葉分析:本章討論離散時間信號與系統在頻域的表示。采樣以及模擬信號重建也要給出。 第4章z變換:本章給出信號與系統在復頻域內的描述,引進MATLAB來分析z變換和計算z反變換。利用z變換和MATLAB的差分方程的解都要給出。 第5章離散傅里葉變換:本章專門討論傅里葉變換的計算和它的高效實現。用離散時間傅里葉級數來引入離散傅里葉變換,并用MATLAB來演示它的幾個性質。有關快速卷積和快速傅里葉變換的專題都要做詳細討論。 第6章離散時間濾波器實現:本章討論數字濾波器實現的幾種結構,為這些結構的確定和實現,要建立幾個有用的MATLAB函數。格型和梯型濾波器也將介紹并作討論。除考慮不同的濾波器結構之外，針對由于IIR和FIR濾波器實現中采用有限精度算法而引入的量化誤差效應也將進行探討。 第7章FIR濾波器設計:這一章和下一章要介紹數字濾波器設計方面的幾個重要專題。FIR濾波器的三種重要設計技術,即:窗口法設計、頻率采樣法設計和等波紋濾波器設計都要作討論。利用MATLAB給出幾個設計例子。 第8章IIR濾波器設計:本章包括IIR濾波器設計的各種技術。從介紹如數字諧振器、陷波濾波器、梳狀濾波器、全通濾波器以及數字正弦振蕩器等幾種基本濾波器開始，再簡要介紹三類應用廣泛的模擬濾波器特性，然后介紹濾波器變換：將這些原型模擬濾波器轉換為不同的頻率選擇性數字濾波器，最后用MATLAB給出幾個IIR濾波器設計例子。 第9章采樣率轉換:本章論及在數字信號處理中有關采樣率轉換的重要論題,其中包括按整倍數因子的抽取和內插,按有理因子的采樣率轉換,以及用于采樣率轉換的各種濾波器結構。 第10章數字濾波器的舍入效應:本章集中討論有限精度算法對于信號處理濾波方面的影響。采用統計方法表征模數轉換引入的量化噪聲，同時對有限精度乘法和加法的量化效應進行統計建模。并將這些在濾波器輸出中的誤差效應表征為相關誤差（稱之為極限環）和不相關誤差（稱為舍入噪聲）。 第11章在自適應濾波中的應用:這一章是關于利用MATLAB做大作業的兩章之一,包括自適應FIR濾波器理論和實現方面的介紹,并結合在系統辨識、干擾抑制、窄帶頻率增強和自適應均衡等方面的課題作業。 第12章在通信系統中的應用:這一章集中在處理波形表示和編碼,以及數字通信系統中的幾個課題作業,其中包括脈沖編碼調制(PCM)、差分PCM(DPCM)和自適應DPCM(ADPCM)、增量調制(DM)和自適應DM(ADM)、線性預測編碼(LPC)、雙音多頻(DTMF)信號的產生和檢測等介紹,以及信號檢測在二進制通信系統和擴頻通信系統中應用的介紹。 關于軟件方面 這本書是我們幾年來為大學本科生DSP課程中基于MATLAB教學的產物。本書所討論的大部分MATLAB函數都是在這門課中開發出的,這些函數都收集在本書的DSPUM工具箱中，從本書的配套網站都能在線獲取。在本書的許多例子中還包含有很多MATLAB的腳本,書中的MATLAB圖形也是由腳本生成。為了方便學生和教師，所有這些腳本均能從本書的配套網站獲取。學生應該研究這些腳本以對MATLAB的過程有更深的體會。對于這些程序和腳本的任何評論、更正或給予更緊湊的編碼都表示歡迎和感謝。有關題解及其腳本文件不久也將會在本書的配套網站完成以供采用本書的教師使用。如果想訪問本書配套網站和獲取其它課程資料，請登陸網址www.cengage.com/international。進入網站主頁，在頂部的搜索框中輸入要查找的書名標題對應的ISBN號（9781111427382）進行搜索，就可得到產品頁面鏈接，在該產品頁面中所有的資源都可以找到。有關MATLAB及其相關出版物的更多信息可從下列公司得到:TheMathWorks,Inc.24PrimeParkWayNatick,MA01760-1500Phone:(508)647-7000Fax:(508)647-7001Email:info@mathworks.comhttp://www.mathworks.com 致謝 我們十分感謝在NorthteasternUniversity主修大學本科DSP課的很多學生們,他們為我們提供了一個論壇以檢測我們應用MATLAB的教學思想,并堅持持續不斷地突出MATLAB的使用,本書中很多高效的MATLAB函數就是由這些學生們開發的。我們也非常感謝本書第1版的評閱者們,他們的建設性評注才導致一個較好的內容推出來。他們是:AbeerA.H.Alwan,UniversityofCalifornia,LosAngeles;StevenChin,CatholicUniversity;Prof.HuaichenofXidianUniversity,P.R.China(中國,西安電子科技大學陳懷琛教授——譯者注),以及JoelTrussel,NorthCarolinaStateUniversity。對于本書的第2版,下面各位評閱人給出了額外的鼓勵、許多提煉和有價值的建議,他們是:JyotsnaBapat,FairleighDickinsonUniversity;DavidClark,CaliforniastatePolytechnicUniversity;ArtyomGrigoryan,UniversityofTexas,SanAntonio;TaoLi,UniversityofFlorida;以及ZixiangXiong,TexasA&MUniversity。最后，正是下面各位評閱人在使用本書第2版的基礎上，提出了若干建議、調整和修改意見，才有了本書第3版的問世，他們是：KalyanMondal，FaifleighDickinsonUniversity;ArtyomM.Grigoryan,UniversityofTexasatSanAntonio;A.DavidSalvia,PennsylvaniaStateUniversity;MatthewValenti,WestVirginiaUniversity;以及ChristopherJ.James,UniversityofSouthampton,UK。衷心感謝所有這些人。我們也想借此機會對CengageLearning的幾位工作人員表示感謝，沒有他們就不會有本書的付梓。感謝本書的出版者ChrisShortt對于本書第3版的支持。組稿編輯SwatiMeherishi對第3版的發行給予了極大的關注，并提供了大量的幫助，如果不是她一貫的推動，本書不會在限定的時間內完成發行，感謝她所有的幫助。還有DebaratiRoy和CarlyRizzo負責本書稿件的發行和籌備，HildaGowans對本書的發行事宜給予了全程幫助，謹對他們的付出表示誠摯的謝意。最后，衷心地感謝RPKEditorialServices的RoseP.Kernan，許可研究員KristiinaPaul以及為第3版發行給予幫助的每一位CengageLearning的員工。 維納·K·英格爾(VinayK.Ingle) 約翰·G·普羅克斯(JohnG.Proakis) 馬薩諸塞州,波士頓(Boston,Massachusetts)
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