第一部分 MATLAB基础知识

第1章 初识MATLAB3

1.1 工作环境

1.1.1 操作界面简介

1.1.2 命令行窗口

1.1.3 命令历史记录窗口

1.1.4 当前文件夹窗口和路径管理

1.1.5 搜索路径

1.1.6 工作区窗口和数组编辑器

1.1.7 变量的编辑命令

1.1.8 存取数据文件

1.2 帮助系统

1.2.1 纯文本帮助

1.2.2 帮助导航

1.2.3 示例帮助

1.3 本章小结

第2章 MATLAB基础

2.1 基本概念

2.1.1 数据类型概述

2.1.2 整数类型

2.1.3 浮点数类型

2.1.4 常量与变量

2.1.5 标量、向量、矩阵与数组

2.1.6 字符型数据

2.1.7 运算符

2.1.8 复数

2.1.9 无穷量和非数值量

2.2 向量

2.2.1 向量的生成

2.2.2 向量的加减和数乘运算

2.2.3 向量的点积和叉积运算

2.3 数组

2.3.1 数组的创建和操作

2.3.2 数组的常见运算

2.4 矩阵

2.4.1 矩阵生成

2.4.2 向量的生成

2.4.3 矩阵加减运算

2.4.4 矩阵乘法运算

2.4.5 矩阵的除法运算

2.4.6 矩阵的分解运算

2.5 字符串

2.5.1 字符串变量与一维字符数组

2.5.2 对字符串的多项操作

2.5.3 二维字符数组

2.6 符号

2.6.1 符号表达式的生成

2.6.2 符号矩阵

2.6.3 常用符号运算

2.7 关系运算和逻辑运算

2.7.1 关系运算

2.7.2 逻辑运算

2.7.3 常用函数

2.8 复数

2.8.1 复数和复矩阵的生成

2.8.2 复数的运算

2.9 数据类型间的转换

2.10 本章小结

第3章 程序设计

3.1 MATLAB编程概述

3.1.1 编辑器窗口

3.1.2 编程原则

3.2 M文件和函数

3.2.1 M文件

3.2.2 匿名函数

3.2.3 主函数与子函数

3.2.4 重载函数

3.2.5 eval、feval函数

3.2.6 内联函数

3.2.7 向量化和预分配

3.2.8 函数参数传递

3.3 程序控制

3.3.1 分支控制语句

3.3.2 循环控制语句

3.3.3 其他控制语句

3.4 程序调试和优化

3.4.1 程序调试命令

3.4.2 常见错误类型

3.4.3 效率优化

3.4.4 内存优化

3.5 本章小结

第4章 图形绘制

4.1 数据图像绘制简介

4.1.1 离散数据可视化

4.1.2 连续函数可视化

4.2 二维绘图

4.2.1 二维图形绘制

4.2.2 二维图形的修饰

4.2.3 子图绘制法

4.2.4 二维绘图的经典应用

4.3 三维绘图

4.3.1 三维绘图函数

4.3.2 隐藏线的显示和关闭

4.3.3 三维绘图的实际应用

4.4 特殊图形绘制

4.4.1 绘制特殊二维图形

4.4.2 绘制特殊三维图形

4.5 本章小结

第二部分 信号处理理论

第5章 信号处理基础

5.1 离散时间信号的概念

5.1.1 序列的定义

5.1.2 采样定理

5.2 典型离散时间序列

5.2.1 单位冲激序列

5.2.2 单位阶跃序列

5.2.3 矩形序列

5.2.4 正弦序列

5.2.5 实指数序列

5.2.6 复指数序列

5.2.7 周期序列

5.3 信号基本运算

5.3.1 序列相加与相乘

5.3.2 序列值累加与乘积

5.3.3 序列翻转与移位

5.3.4 连续信号的尺度变换

5.3.5 连续信号的奇偶分解

5.3.6 信号的积分和微分

5.3.7 卷积运算

5.4 信号波形的产生

5.4.1 随机信号函数

5.4.2 方波函数

5.4.3 非周期方波函数

5.4.4 三角波函数

5.4.5 非周期三角波函数

5.4.6 sinc函数

5.4.7 diric函数

5.4.8 高斯调制正弦脉冲信号函数

5.4.9 冲激串函数

5.4.10 线性调频函数

5.4.11 高斯单脉冲函数

5.5 线性连续时间系统的时域分析

5.5.1 零状态与零输入的求解分析

5.5.2 数值求解

5.5.3 冲激响应和阶跃响应分析

5.5.4 卷积求解

5.6 离散时间系统

5.6.1 离散时间系统概述

5.6.2 离散时间系统响应

5.6.3 离散时间系统的冲激响应和阶跃响应

5.6.4 离散时间信号的卷积和运算

5.6.5 离散时间系统模型

5.6.6 离散系统模型变换

5.7 本章小结

第6章 信号变换

6.1 Z变换概述

6.1.1 Z变换的定义

6.1.2 Z变换的收敛域

6.1.3 Z逆变换

6.1.4 Z变换的性质

6.2 离散系统中的Z域描述

6.2.1 离散系统函数频域分析

6.2.2 离散系统函数零点分析

6.2.3 离散系统差分函数求解

6.3 傅里叶变换概述

6.3.1 傅里叶级数和傅里叶变换

6.3.2 周期序列的离散傅里叶级数

6.3.3 离散傅里叶变换

6.3.4 离散傅里叶变换的性质

6.4 频率域采样

6.4.1 频率响应的混叠失真

6.4.2 频谱泄漏

6.4.3 栅栏效应

6.4.4 频率分辨率

6.5 快速傅里叶变换

6.5.1 直接计算DFT的问题及改进途径

6.5.2 基2时分的FFT算法

6.5.3 基2频分的FFT算法

6.5.4 快速傅里叶变换函数

6.6 离散余弦变换

6.6.1 一维离散余弦变换

6.6.2 二维离散余弦变换

6.6.3 离散余弦变换函数

6.7 Chirp Z变换

6.8 本章小结

第7章 IIR滤波器设计205

7.1 数字滤波器概述205

7.1.1 滤波器的原理205

7.1.2 滤波器的分类206

7.1.3 数字滤波器表达方式207

7.1.4 滤波函数207

7.2 IIR滤波器结构212

7.2.1 直接型212

7.2.2 级联型215

7.2.3 并联型220

7.3 模拟滤波器原型设计225

7.3.1 巴特沃斯滤波器226

7.3.2 切比雪夫Ⅰ型滤波器234

7.3.3 切比雪夫II型滤波器238

7.3.4 椭圆滤波器243

7.4 模拟滤波器频率变换246

7.4.1 低通到低通246

7.4.2 低通到高通249

7.4.3 低通到带通251

7.4.4 低通到带阻253

7.5 IIR滤波器的频率变换255

7.5.1 频率移位变换255

7.5.2 实低通到实低通258

7.5.3 实低通到实高通259

7.5.4 低通到带通260

7.5.5 低通到带阻262

7.5.6 低通到多带265

7.5.7 低通到多点268

7.5.8 复带通到复带通271

7.6 模拟滤波器的离散化272

7.6.1 冲激响应不变法272

7.6.2 双线性变换法276

7.7 频率响应函数282

7.8 本章小结285

第8章 FIR滤波器设计286

8.1 FIR滤波器的结构286

8.1.1 直接型结构286

8.1.2 级联型结构287

8.1.3 频率采样型结构288

8.1.4 快速卷积型结构293

8.2 线性相位FIR滤波器的特性293

8.2.1 相位条件293

8.2.2 线性相位FIR滤波器频率响应的特点294

8.2.3 线性相位FIR滤波器的零点特性302

8.3 窗函数法设计FIR滤波器304

8.3.1 窗函数的基本原理304

8.3.2 矩形窗305

8.3.3 三角窗307

8.3.4 汉宁窗308

8.3.5 海明窗310

8.3.6 布莱克曼窗313

8.3.7 巴特窗315

8.3.8 凯塞窗317

8.3.9 窗函数设计法318

8.3.10 滤波器设计函数320

8.4 频率采样的FIR滤波器设计327

8.4.1 设计方法327

8.4.2 误差设计328

8.5 FIR滤波器的最优设计331

8.5.1 均方误差最小化准则331

8.5.2 最大误差最小化准则331

8.5.3 切比雪夫最佳一致逼近331

8.5.4 约束最小二乘法334

8.6 FIR滤波器设计函数335

8.6.1 firpm函数335

8.6.2 firpmord函数336

8.6.3 cfirpm函数337

8.6.4 firls函数339

8.6.5 fircls函数340

8.6.6 fircls1函数341

8.6.7 sgolay函数342

8.7 本章小结343

第9章 其他滤波器344

9.1 维纳滤波器344

9.1.1 理论基础344

9.1.2 MATLAB实现345

9.2 卡尔曼滤波器348

9.2.1 理论基础348

9.2.2 MATLAB实现349

9.3 自适应滤波器350

9.3.1 理论基础351

9.3.2 MATLAB实现351

9.4 格型滤波器353

9.4.1 全零点格型滤波器354

9.4.2 全极点格型滤波器356

9.4.3 零极点的格型结构356

9.5 线性预测滤波器358

9.5.1 AR模型358

9.5.2 MA模型363

9.5.3 ARMA模型365

9.6 本章小结368

第10章 随机信号处理369

10.1 随机信号处理基础369

10.1.1 时域统计描述369

10.1.2 平稳随机序列及其数字特征371

10.1.3 平稳随机序列的功率谱372

10.1.4 随机信号处理函数373

10.2 非参数估计法378

10.2.1 周期图法378

10.2.2 修正周期图法380

10.2.3 Welch法382

10.2.4 多窗法386

10.2.5 基于经典谱估计的系统辨识388

10.3 参数估计法391

10.3.1 Yule-Walker法391

10.3.2 Burg法393

10.3.3 协方差和修正协方差法396

10.4 子空间法397

10.5 本章小结399

第11章 小波信号分析400

11.1 小波分析概述400

11.1.1 小波变换与傅里叶变换的比较400

11.1.2 多分辨分析402

11.1.3 小波变换403

11.1.4 小波包分析406

11.1.5 几种常用的小波407

11.2 信号的重构409

11.2.1 idwt函数409

11.2.2 wavedec函数410

11.2.3 upcoef函数411

11.2.4 upwlev函数412

11.2.5 wrcoef函数413

11.2.6 wprec函数414

11.2.7 wprcoef 函数414

11.3 提升小波变换用于信号处理415

11.4 信号去噪422

11.4.1 信号阈值去噪422

11.4.2 常用的去噪函数423

11.5 小波变换在信号处理中的应用427

11.5.1 分离信号的不同成分428

11.5.2 识别信号的频率区间与发展趋势431

11.5.3 图像信号的局部压缩432

11.5.4 数字水印应用434

11.6 本章小结436

第三部分 信号处理实践

第12章 语音信号处理439

12.1 语音信号产生的过程439

12.2 语音信号产生的数学模型440

12.2.1 激励模型440

12.2.2 声道模型441

12.2.3 辐射模型442

12.2.4 数字化和预处理442

12.3 语音信号分析和滤波处理445

12.3.1 语音信号的采集445

12.3.2 语音信号的读入与打开445

12.3.3 语音信号分析446

12.3.4 含噪语音信号的合成447

12.3.5 滤波器的设计449

12.4 语音信号处理中的小波变换456

12.4.1 语音信号增强457

12.4.2 语音信号压缩458

12.5 本章小结459

第13章 通信信号处理460

13.1 幅度调制460

13.1.1 DSB-AM调制460

13.1.2 普通AM调制461

13.1.3 SSB-AM调制462

13.1.4 残留边带幅度调制464

13.2 角度调制464

13.3 数字调制466

13.3.1 FSK调制466

13.3.2 PSK调制467

13.3.3 QAM调制468

13.4 自适应均衡470

13.4.1 递推最小二乘算法470

13.4.2 盲均衡算法472

13.5 本章小结475

第14章 雷达信号处理476

14.1 雷达基本原理概述476

14.2 雷达的用途476

14.2.1 双/多基地雷达477

14.2.2 相控阵雷达477

14.2.3 宽带/超宽带雷达477

14.2.4 合成孔径雷达477

14.2.5 毫米波雷达478

14.2.6 激光雷达478

14.3 线性调频脉冲压缩雷达仿真478

14.3.1 匹配滤波器478

14.3.2 线性调频信号479

14.3.3 相位编码信号481

14.3.4 噪声和杂波的产生482

14.3.5 杂波建模485

14.4 动目标的显示与检测489

14.5 本章小结494

第15章 信号处理工具495

15.1 SPTool工具495

15.2 滤波器设计器499

15.3 信号分析工具503

15.4 本章小结506

参考文献507