具体描述
本书系统地讲述了工程数字信号处理的基本知识和MATLAB语言在工程数字信号处理领域的应用。内容包括：离散时间信号和系统及其分析方法，工程IIR、FIR数字滤波器的设计与分析，平稳与非平稳随机信号分析及其应用，同态信号处理与应用，自适应信号处理与应用，Kalman波形估计与应用，高阶谱分析及其应用，多抽样率信号处理及其应用等。
本书内容简明扼要，包含了大量的MATLAB语言源程序，对具体工程应用有较大的参考价值。
本书适用于对现代工程数字信号处理技术感兴趣的读者朋友，也可作为高年级本科生、研究生学习数字信号处理的参考书以及科研与工程技术人员实用的工具书。
《数字信号处理基础与应用实践》 第一部分：信号与系统基础 本书旨在为读者构建坚实的数字信号处理（DSP）理论基础，并强调其实际应用能力。内容从信号与系统的基本概念出发，系统性地阐述了离散时间信号、采样定理、Z变换等核心理论工具。 1. 信号与系统概述 本章深入探讨了连续时间信号与离散时间信号的表示方法与特性。我们详细分析了线性时不变（LTI）系统的基本性质，如因果性、稳定性、线性和移不变性。通过对冲积的深入理解，读者将掌握描述LTI系统行为的关键数学工具。 2. 离散时间信号分析 重点介绍离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）的原理与应用。内容涵盖了频谱分析、频率分辨率、窗函数选择及其对频谱泄漏的影响。读者将学习如何利用DFT/FFT有效分析信号的频域特性，并掌握谱估计的基本方法。 3. Z 变换与系统分析 Z 变换作为分析离散时间系统的有力工具，在本章得到详尽阐述。我们介绍了单边和双边Z变换的定义、收敛域（ROC）的概念及其性质。通过Z变换，读者能够将时域的卷积运算转化为频域的乘积运算，从而简化系统分析。本章还详细讨论了系统函数 H(z) 与频率响应之间的关系，为后续滤波器设计奠定基础。 第二部分：数字滤波器设计与实现 数字滤波器是信号处理中的核心模块。本部分聚焦于滤波器的类型、设计理论和工程实现细节。 4. FIR 滤波器理论与设计 有限脉冲响应（FIR）滤波器因其线性相位特性在许多应用中具有显著优势。本章详细讲解了FIR滤波器的结构、特性和设计方法。内容包括窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗）在设计低通、高通、带通和带阻滤波器中的应用，并介绍了频率采样法等高级设计技术。读者将学习如何根据特定性能指标（如过渡带宽、阻带衰减）选择合适的窗函数和滤波器阶数。 5. IIR 滤波器理论与设计 无限脉冲响应（IIR）滤波器以其较低的阶数实现较陡峭的过渡带来著称。本章深入探讨了IIR滤波器的设计原理，主要基于模拟滤波器的设计。内容包括模拟巴特沃斯（Butterworth）和切比雪夫（Chebyshev）滤波器的设计规范，以及通过双线性变换法（Bilinear Transformation）将模拟滤波器转换为数字滤波器的详细步骤。此外，还讨论了脉冲不变法在转换过程中的适用性与局限性。 6. 滤波器实现与量化效应 滤波器设计完成后，其实际硬件或软件实现至关重要。本章侧重于数字滤波器的结构实现，包括直接形式、级联形式和并联形式。特别关注了有限精度运算带来的量化误差问题，如系数量化误差和运算过程中产生的溢出问题，并介绍了提高算法稳定性和精度的对策。 第三部分：现代信号处理技术 本部分拓展到更复杂的信号处理领域，包括自适应处理和多速率信号处理。 7. 自适应滤波理论 自适应滤波器能够根据输入信号的统计特性自动调整自身参数，是解决非平稳信号处理问题的关键技术。本章介绍了一阶和高阶的最小均方误差（LMS）算法，阐述了收敛速度与噪声功率的关系。内容还包括自适应均衡器、噪声消除器等经典应用场景的分析。 8. 多速率信号处理 多速率信号处理技术涉及改变信号的采样率，是高效实现某些DSP功能（如抽取、插值）的关键。本章详细分析了抽取（Downsampling）和插值（Upsampling）的原理，包括抗混叠滤波器的设计与实现。介绍了滤波后的A/D转换器（Farrow结构）和高效的亚带编码技术。 第四部分：信号处理的工程化应用 本部分将理论与实际工程问题相结合，展示信号处理技术在不同领域的实际落地。 9. 语音信号处理基础 本章探讨了语音信号的特性，如基频、共振峰等。内容包括线性预测编码（LPC）技术在语音合成和识别中的应用，以及短时傅里叶分析（STFT）在语音特征提取中的作用。 10. 图像与二维信号处理概述 虽然本书侧重于一维信号，但本章提供二维离散信号处理的入门知识。介绍二维离散傅里叶变换（2D-DFT）及其在图像滤波中的应用，如二维卷积、高斯模糊和边缘检测滤波器（如Sobel算子）的实现原理。 结语 本书通过严谨的数学推导和丰富的工程实例，旨在培养读者将理论知识转化为实际工程解决方案的能力。完成本书学习后，读者将具备独立设计、分析和实现复杂数字信号处理系统的能力，为进入更前沿的研究领域打下坚实基础。
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