現(xiàn)代數(shù)字信號處理及其應用

前言

　　數(shù)字信號處理是指用數(shù)字計算機或其他專用數(shù)字設備，以數(shù)值計算的方式對離散時間信號進行分析、處理。傳統(tǒng)的數(shù)字信號處理主要是針對線性時不變離散時間系統(tǒng)，用卷積、離散時間傅里葉變換、Z變換等理論對確定信號進行處理； 而現(xiàn)代數(shù)字信號處理，是在傳統(tǒng)數(shù)字信號處理理論基礎之上，基于概率統(tǒng)計的思想，用數(shù)理統(tǒng)計、優(yōu)化估計、線性代數(shù)和矩陣計算等理論進行研究，處理的信號通常是離散時間隨機過程，且系統(tǒng)可能是時變、非線性的?！　”緯歉鶕?jù)作者長期在電子科技大學為研究生開設《現(xiàn)代數(shù)字信號處理及應用》課程的教學講義，并結(jié)合作者的科研活動和應用體會，參考國內(nèi)外相關文獻資料寫作而成，在內(nèi)容取舍和安排上有下面一些考慮?！　?. 基本概念和基本理論講清楚、講透　　對現(xiàn)代數(shù)字信號處理的基本概念，盡量使用通俗易懂的語言，深入淺出地進行描述，使讀者易于理解、掌握； 對其中的基本理論、基本公式，盡量給出嚴格的數(shù)學推導和理論證明，以體現(xiàn)理論的正確性和邏輯的嚴密性。　　2. 注重理論算法與具體工程應用相結(jié)合　　為使讀者對抽象的理論易于理解，書中各章在對基本理論進行介紹的同時，給出了這些理論在實際工程中的具體應用實例，包括工程應用背景、接收信號和處理系統(tǒng)模型、計算過程和處理結(jié)果等?！　?. 適當介紹近年來發(fā)展的新理論、新方法　　隨著硬件處理能力和數(shù)學理論的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)字信號處理是一門發(fā)展很快的學科，本書在內(nèi)容安排上注意介紹一些近年來得到發(fā)展的新理論、新方法，如多級維納濾波理論、譜估計中的APES算法、盲信號處理等?！　?. 重點介紹信號的時域處理理論，集中介紹空域處理理論　　本書在信號的時域處理和空域處理上是這樣安排的，首先用較大篇幅將信號的各種時域處理理論闡述清楚，然后將信號的空域處理集中在第8章進行介紹，表述方法為： 在建立空域信號處理模型后，用類比的方法直接將信號時域處理的結(jié)論引用到空域處理中?！　』谏厦娴目紤]，全書分為9章，各章內(nèi)容安排如下?！　〉?章歸納介紹了離散時間信號與系統(tǒng)的相關內(nèi)容； 第2章介紹了離散時間平穩(wěn)隨機過程的相關理論，包括自相關矩陣的概念和性質(zhì)等重要內(nèi)容。第1章和第2章內(nèi)容是后續(xù)各章內(nèi)容的基礎。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了以離散時問隨機過程為處理對象的數(shù)字信號處理理論和方法。全書共分9章，內(nèi)容包括：離散時間信號與系統(tǒng)，離散時間平穩(wěn)隨機過程，功率譜估計和信號頻率估計方法，維納濾波原理及自適應算法，維納濾波在信號處理中的應用，最小二乘估計理論及算法，卡爾曼濾波，陣列信號處理與空域濾波，盲信號處理。內(nèi)容安排上注重概念和理論的工程應用，各章中還安排有一定的應用實例。    本書可作為電子信息工程、通信工程、自動控制、電子科學與技術等專業(yè)的研究生教材或教學參考書，也可作為相關專業(yè)工程技術人員的參考資料。

書籍目錄

第1章　離散時間信號與系統(tǒng)　1.1　離散時間信號與系統(tǒng)基礎    1.1.1　離散時間信號的定義與分類    1.1.2　離散時間信號的差分和累加    1.1.3　離散時間系統(tǒng)定義及LTl特性    1.1.4　LTl離散時間系統(tǒng)響應——卷積和    1.1.5　離散時間信號相關函數(shù)及卷積表示　1.2　離散時間信號與系統(tǒng)的傅里葉分析    1.2.1　復指數(shù)信號通過LTl系統(tǒng)的響應    1.2.2　離散時間信號的傅里葉級數(shù)和傅里葉變換    1.2.3　傅里葉變換的性質(zhì)    1.2.4　離散時間系統(tǒng)頻率響應與理想濾波器    1.2.5　離散時間信號的DFT和FFT　1.3　離散時間信號的Z變換    1.3.1　2變換的概念    1.3.2 2變換的性質(zhì)    1.3.3　離散時間系統(tǒng)的z域描述——系統(tǒng)函數(shù)    1.3.4　離散時間系統(tǒng)的方框圖和信號流圖表示　1.4 LTl離散時間系統(tǒng)性能描述    1.4.1　系統(tǒng)的記憶性    1.4.2　系統(tǒng)的因果性    1.4.3　系統(tǒng)的可逆性    1.4.4　系統(tǒng)的穩(wěn)定性和最小相位系統(tǒng)    1.4.5　線性相位系統(tǒng)與系統(tǒng)的群時延　1.5　離散時間系統(tǒng)的格型結(jié)構    1.5.1　全零點濾波器的格型結(jié)構    1.5.2　全極點濾波器的格型結(jié)構　1.6  連續(xù)時間信號的離散化及其頻譜關系　　1.7　離散時間實信號的復數(shù)表示    1.7.1　離散時間解析信號（預包絡）    1.7.2　離散時間希爾伯特變換    1.7.3　離散時間窄帶信號的復數(shù)表示（復包絡）  1.8　窄帶信號的正交解調(diào)與數(shù)字基帶信號    1.8.1　模擬正交解調(diào)與采集電路原理    1.8.2　數(shù)字正交解調(diào)與采集電路原理    1.8.3　基帶信號的隨機相位與載波同步  1.9　多相濾波與信道化處理    1.9.1　橫向濾波器的多相結(jié)構    1.9.2　信號的均勻信道化    1.9.3　基于多相濾波器組的信道化原理    習題    參考文獻第2章　離散時間平穩(wěn)隨機過程  2.1　離散時間平穩(wěn)隨機過程基礎    2.1.1　離散時間隨機過程及其數(shù)字特征    2.1.2　離散時間平穩(wěn)隨機過程及其數(shù)字特征    2.1.3　遍歷性與統(tǒng)計平均和時間平均    2.1.4　循環(huán)平穩(wěn)性的概念    2.1.5  隨機過程間的獨立、正交、相關　2.2　平穩(wěn)隨機過程的自相關矩陣及其性質(zhì)    2.2.1  自相關矩陣的定義    2.2.2  自相關矩陣的基本性質(zhì)    2.2.3  自相關矩陣的特征值與特征向量的性質(zhì)　2.3　離散時間平穩(wěn)隨機過程的功率譜密度    2.3.1　功率譜的定義    2.3.2　功率譜的性質(zhì)    2.3.3　平穩(wěn)隨機過程通過LTl離散時間系統(tǒng)的功率譜  2.4　離散時間平穩(wěn)隨機過程的參數(shù)模型    2.4.1　Wold分解定理    2.4.2　平穩(wěn)隨機過程的參數(shù)模型  2.5　隨機過程高階累積量和高階譜的概念    2.5.1　高階矩和高階累積量    2.5.2　高階累積量的性質(zhì)    2.5.3　高階譜的概念    習題    參考文獻第3章　功率譜估計和信號頻率估計方法第4章　維納濾波原理及自適應算法第5章　維納濾波在信號處理中的應用第6章　最小二乘估計理論及算法第7章　卡爾漫濾波第8章　陣列信號處理與空哉濾波第9章　盲信號處理索引常用符號表

章節(jié)摘錄

　　第1章　離散時間信號與系統(tǒng)　　本章將介紹離散時間信號與系統(tǒng)的相關基本理論，這些內(nèi)容是本書后續(xù)章節(jié)的基礎。首先給出離散時間信號的系統(tǒng)的概念，討論離散時間信號的傅里葉變換、離散傅里葉變換（DFT）、Z變換和離散時間系統(tǒng)性能描述；然后介紹線性時不變離散時問系統(tǒng)的格型結(jié)構形式；接著給出離散時間實信號的復數(shù)表示，即離散希爾伯特變換；隨后討論窄帶信號的正交解調(diào)實現(xiàn)方法；最后將對多相濾波器組的概念和信道化原理進行闡述?！　?.1　離散時問信號與系統(tǒng)基礎　　1.1.1　離散時間信號的定義與分類　　1.離散時間信號的定義　　信號是承載信息的丁具。例如，交通燈信號，它傳遞的信息是“紅燈停綠燈行”。信號在數(shù)學上可以表示成一個或幾個獨立變量的函數(shù)Ⅲ。根據(jù)自變量是否連續(xù)取值，可將信號分為連續(xù)時間信號（continuous time signal）和離散時間信號（discrete—time signal）。連續(xù)時間信號是指自變量可以連續(xù)取值的信號，工程上，經(jīng)常將連續(xù)時間信號稱為模擬信號。離散時間信號則是指信號值僅在某些離散時刻有定義，而在其他時間無定義的信號。離散時間信號也常被稱為離散時間序列（discrete time sequence）。

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