本书系统讲述数字信号处理的基本概念、基本原理与分析、实现及应用。全书共8章，第1～2章作为数字信号处理的基础，介绍数字信号处理的概念与应用、时域离散信号与系统的频域分析等；第3章介绍离散傅里叶变换及其快速算法和应用等；第4章介绍时域离散系统的算法结构；第5～6章介绍数字滤波器的概念及工程设计、实现方法；第7章介绍多采样率数字信号处理的基本原理、采样率转换系统的实现方法和高效实现网络结构等；第8章主要讨论数字信号处理的软件实现和实现中涉及的问题。本书每个章节均安排丰富的例题和习题，并利用MATLAB对典型问题进行算法仿真和设计求解。本书提供配套的电子课件PPT、MATLAB源代码等教辅资源。本书适合作为高等学校电子信息类专业和相近专业本科生的教材，也可作为相关专业科技人员的参考书。
孙晓艳，工学博士学位，西安建筑科技大学信息与控制工程学院副教授，硕士生导师。分别于2001年、2004年和2011年在空军工程大学取得学士学位、西安电子科技大学取得硕士学位和博士学位。主要从事无线通信网研究，主持/参与国家自然科学基金及省部级课题4项，发表SCI/EI检索及核心期刊论文共10余篇。主讲“数字信号处理”“电磁场理论”“通信网络基础”等通信工程专业核心课程，出版教材3本，指导学生荣获各类专业奖项10余项。
第1章 时域离散信号与系统 1
1.1 信号和信号处理 1
1.1.1 信号的分类与表示 1
1.1.2 典型的信号处理运算 3
1.2 时域离散信号 6
1.2.1 时域离散信号的表示方法 6
1.2.2 典型的时域离散信号 8
1.2.3 周期序列 10
1.2.4 序列的时域运算 11
1.2.5 任意序列的单位脉冲序列表示 16
1.3 时域离散系统 17
1.3.1 线性时不变离散系统 17
1.3.2 线性时不变系统输出与输入的关系 20
1.3.3 系统的因果性和稳定性 23
1.4 常系数线性差分方程 27
1.4.1 N阶线性时不变系统的差分方程描述 27
1.4.2 常系数线性差分方程的递推解法 27
1.4.3 用MATLAB求解差分方程 28
1.5 模拟信号数字化处理方法 29
1.5.1 时域采样定理 30
1.5.2 时域采样恢复 33
小结 35
思考题 36
习题 36
第2章 时域离散信号与系统的频域分析 39
2.1 时域离散信号的傅里叶变换 39
2.1.1 时域离散信号的傅里叶变换的定义 39
2.1.2 序列傅里叶变换的性质 40
2.1.3 周期序列的离散傅里叶级数 46
2.1.4 周期序列的傅里叶变换表示 48
2.2 时域离散信号的z变换 51
2.2.1 z变换的定义 51
2.2.2 z变换的收敛域 51
2.2.3 序列z变换与其傅里叶变换之间的关系 55
2.2.4 z逆变换 56
2.2.5 z变换的性质 61
2.3 时域离散系统的系统函数与频率特性 67
2.3.1 系统的传输函数与系统函数 67
2.3.2 利用系统函数分析系统的因果稳定性 68
2.3.3 用z变换计算系统的输出响应 70
2.3.4 用系统函数的零、极点分布分析系统的频率特性 75
2.4 理想采样序列频谱与连续信号频谱的关系 79
小结 81
思考题 82
习题 83
第3章 离散傅里叶变换 89
3.1 离散傅里叶变换的定义 89
3.1.1 DFT定义 89
3.1.2 DFT与FT、ZT、离散傅里叶级数的关系 90
3.2 离散傅里叶变换的性质 93
3.3 频域采样 100
3.4 快速傅里叶变换 102
3.4.1 直接计算DFT的问题及改进的途径 102
3.4.2 DIT基2 FFT算法 103
3.4.3 DIF基2 FFT算法 110
3.4.4 离散傅里叶逆变换的快速计算方法 110
3.5 离散傅里叶变换的应用举例 111
3.5.1 用DFT计算线性卷积 111
3.5.2 用DFT对信号进行谱分析 114
小结 119
思考题 119
习题 120
第4章 时域离散系统的算法结构 126
4.1 时域离散系统的实现 126
4.1.1 系统分类 126
4.1.2 算法结构的信号流图表示 127
4.2 IIR系统的基本算法结构 127
4.2.1 直接型 128
4.2.2 转置型 129
4.2.3 级联型 129
4.2.4 并联型 130
4.3 FIR系统的基本算法结构 132
4.3.1 直接型 132
4.3.2 级联型 132
4.3.3 线性相位型 133
4.3.4 频率采样型 134
4.3.5 快速卷积型 139
4.4 格形网络 140
4.4.1 全零点（FIR）型 140
4.4.2 全极点（IIR）型 142
4.4.3 零极点（IIR）型 143
4.5 时域离散系统算法结构的计算复杂度 145
小结 145
思考题 145
习题 145
第5章 IIR数字滤波器的设计 148
5.1 数字滤波器的基本概念 148
5.1.1 数字滤波器的分类 148
5.1.2 数字滤波器的技术指标 149
5.1.3 数字滤波器设计方法概述 150
5.2 模拟滤波器设计 151
5.2.1 模拟滤波器技术指标 151
5.2.2 巴特沃思低通滤波器设计 153
5.2.3 切比雪夫滤波器设计 159
5.2.4 椭圆滤波器设计 166
5.2.5 贝塞尔滤波器设计 169
5.2.6 常用模拟滤波器的比较 169
5.2.7 模拟滤波器的频率变换 170
5.3 IIR数字滤波器设计方法 176
5.3.1 脉冲响应不变法 177
5.3.2 双线性变换法 182
5.3.3 低通、高通、带通及带阻IIR数字滤波器的设计 189
5.3.4 IIR数字滤波器的频率变换 196
小结 198
思考题 199
习题 199
第6章 FIR数字滤波器的设计 203
6.1 线性相位FIR数字滤波器的特点 203
6.1.1 FIR数字滤波器的线性相位条件 203
6.1.2 线性相位FIR数字滤波器的幅度特性 205
6.1.3 线性相位FIR数字滤波器的零点分布特点 209
6.2 窗函数法设计FIR数字滤波器 210
6.2.1 FIR数字滤波器的窗函数法 210
6.2.2 常用的窗函数 213
6.2.3 用窗函数法设计FIR数字滤波器的MATLAB函数 217
6.3 频率采样法设计FIR数字滤波器 223
6.3.1 频率采样法设计FIR数字滤波器的基本原理 223
6.3.2 频率采样法设计线性相位滤波器的条件 224
6.3.3 逼近误差及其改进措施 225
6.4 等波纹最佳逼近法 230
6.4.1 等波纹最佳逼近基本原理 231
6.4.2 remez和remezord函数及应用 234
6.4.3 FIR数字微分器设计 236
6.4.4 FIR希尔伯特变换器设计 237
6.5 IIR和FIR数字滤波器的比较 238
6.6 特殊滤波器 239
6.6.1 全通滤波器 239
6.6.2 数字谐振器 240
6.6.3 数字陷波器 242
6.6.4 最小相位滤波器 244
6.6.5 梳状滤波器 245
6.6.6 正弦波发生器 246
小结 247
思考题 247
习题 248
第7章 多采样率数字信号处理 253
7.1 多采样率数字信号处理的工程需求 253
7.2 按整数因子抽取 253
7.3 按整数因子内插 256
7.4 按有理数因子的采样率转换 258
7.5 多采样率转换滤波器的设计 258
7.5.1 直接型FIR滤波器结构 259
7.5.2 多相滤波器结构 261
7.5.3 多级实现结构 263
7.5.4 用MATLAB设计采样率转换滤波器 267
小结 268
思考题 268
习题 268
第8章 数字信号处理的实现 270
8.1 数字信号处理的软件实现 270
8.2 数字信号处理中的有限字长效应 272
8.2.1 数值表示法对量化的影响 273
8.2.2 滤波器系数量化误差 275
8.2.3 模数转换器的量化误差 276
8.2.4 运算产生的误差 277
8.3 数字信号处理的应用举例 279
8.3.1 在音频信号处理中的应用 279
8.3.2 在图像处理中的应用 287
8.3.3 在蜂窝通信中的应用 290
小结 292
思考题 292
习题 292
参考文献 294
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