MATLAB 信號處理 科学与工程计算技术丛书:MATLAB信号处理

沈再陽

畢業於清華大學，研究生學歷業，就職於中國核工業集團公司。精通MATLAB系統仿真軟件，熟練應用MATLAB進行圖像處理、信號處理等。在國內外期刊發表論文多篇，申請並獲得授權專利多項，參與的項目獲得集團三等獎。

第一部分MATLAB基礎

第1章MATLAB基礎知識
1.1MATLAB概述
1.1.1MATLAB的發展歷程
1.1.2MATLAB系統
1.2MATLAB工作環境
1.2.1命令行窗口
1.2.2幫助系統窗口
1.2.3圖形窗口
1.2.4M文件編輯窗口
1.2.5當前文件夾
1.2.6搜索路徑
1.3MATLAB程序控制結構
1.3.1順序結構
1.3.2選擇結構
1.3.3循環結構
1.3.4程序流程控制語句及其他常用命令
1.4變量、數值與表達式
1.4.1變量
1.4.2數值
1.4.3表達式
1.5數組與矩陣
1.5.1數組的創建與操作
1.5.2常見的數組運算
1.5.3矩陣的表示
1.5.4MATLAB矩陣尋訪
1.5.5MATLAB矩陣的運算
1.6數據分析
1.6.1平均值、中值
1.6.2數據比較
1.6.3期望
1.6.4方差
1.6.5協方差與相關系數
1.7圖形的繪制
1.7.1二維圖形的繪制
1.7.2圖形繪制和編輯
1.7.3三維圖形的繪圖
本章小結

第二部分信號處理的基本理論

第2章信號與系統的分析基礎
2.1離散時間信號的概念
2.2采樣定理
2.3離散時間序列
2.3.1單位采樣序列
2.3.2單位階躍序列
2.3.3正弦序列
2.3.4實指數序列
2.3.5復指數序列
2.3.6周期序列
2.4信號的基本運算
2.4.1序列相加與相乘
2.4.2序列累加與序列值乘積
2.4.3序列翻轉與序列移位
2.4.4常用連續時間信號的尺度變換
2.4.5常用連續時間信號的奇偶分解
2.4.6信號的積分和微分
2.4.7卷積運算
2.5信號波形的產生
2.5.1線性調頻函數與方波函數
2.5.2隨機函數與三角波函數
2.5.3rectpuls函數與diric函數
2.5.4sinc函數與tripuls函數
2.5.5gauspuls函數與pulstran函數
2.6連續時間系統的時域分析
2.6.1連續時間系統的零狀態與零輸入響應的求解分析
2.6.2連續時間系統數值求解
2.6.3連續時間系統沖激響應和階躍響應分析
2.6.4連續時間系統卷積求解
2.7離散時間信號在MATLAB中的運算
2.7.1離散時間系統
2.7.2離散時間系統響應
2.7.3離散時間系統的沖激響應和階躍響應
2.7.4離散時間信號的卷積和運算
本章小結

第3章信號的變換
3.1Z變換概述
3.1.1Z變換的定義
3.1.2Z變換的收斂域
3.2Z變換的性質
3.2.1線性性質
3.2.2時域的移位
3.2.3時域擴展性
3.2.4時域卷積性質
3.2.5微分性
3.2.6積分性
3.2.7時域求和
3.2.8初值定理
3.2.9終值定理
3.3Z反變換
3.4離散系統中的Z域描述
3.4.1離散系統函數頻域分析
3.4.2離散系統函數零點分析
3.4.3離散系統差分函數求解
3.5傅里葉級數和傅里葉變換
3.6周期序列的離散傅里葉級數
3.7離散的傅里葉變換
3.8離散傅里葉變換的性質
3.8.1線性
3.8.2循環移位
3.8.3循環卷積定理
3.8.4共軛對稱性
3.9頻率域采樣
3.9.1頻率響應的混疊失真
3.9.2頻譜泄漏
3.9.3柵欄效應
3.9.4頻率分辨率
3.10快速傅里葉變換
3.10.1直接計算DFT的問題及改進途徑
3.10.2基2時分的FFT算法
3.10.3基2頻分的FFT算法
3.10.4快速傅里葉變換的MATLAB實現
3.11離散余弦變換
3.11.1一維離散余弦變換
3.11.2二維離散余弦變換
3.11.3離散余弦函數
3.12ChirpZ變換
3.13Gabor函數
3.13.1Gabor函數定義
3.13.2Gabor函數的一般求法與解析理論
3.13.3Gabor展開
本章小結

第4章IIR濾波器的設計
4.1IIR濾波器結構
4.1.1直接型
4.1.2級聯型
4.1.3并聯型
4.2模擬濾波器的基礎知識與原型設計
4.2.1巴特沃斯濾波器設計
4.2.2切比雪夫Ⅰ型濾波器設計
4.2.3切比雪夫Ⅱ型濾波器設計
4.2.4橢圓濾波器設計
4.3頻帶變換
4.3.1低通到低通的頻帶變換
4.3.2低通到高通的頻帶變換
4.3.3低通到帶通的頻帶變換
4.3.4低通到帶阻的頻帶變換
4.4沖激響應不變法與雙線性變換法
4.5濾波器最小階數選擇
4.6濾波器設計
4.6.1濾波器設計步驟
4.6.2經典濾波器設計
本章小結

第5章FIR濾波器設計
5.1FIR濾波器的結構
5.1.1直接型結構
5.1.2級聯型結構
5.1.3頻率采樣型結構
5.1.4快速卷積型結構
5.2線性相位FIR濾波器的特性
5.2.1相位條件
5.2.2線性相位FIR濾波器頻率響應的特點
5.2.3線性相位FIR濾波器的零點特性
5.3常用的窗函數法FIR濾波器設計
5.3.1窗函數的基本原理
5.3.2矩形窗
5.3.3漢寧窗
5.3.4海明窗
5.3.5布萊克曼窗
5.3.6巴特窗
5.3.7凱塞窗
5.3.8窗函數設計法
5.4頻率采樣的FIR濾波器的設計
5.4.1設計的思路與約束條件
5.4.2誤差設計
5.5FIR數字濾波器的最優設計
5.5.1均方誤差最小化準則
5.5.2最大誤差最小化準則
5.5.3切比雪夫最佳一致逼近
本章小結

第6章其他濾波器
6.1維納濾波器
6.2卡爾曼濾波器
6.3自適應濾波器
6.3.1自適應濾波器簡介
6.3.2自適應濾波器在MATLAB中的應用
6.4Lattice濾波器
6.4.1全零點Lattice濾波器
6.4.2全極點Lattice濾波器
6.4.3零極點的Lattice結構
6.5線性預測濾波器
6.5.1AR模型
6.5.2MA模型
6.5.3ARMA模型
本章小結

第7章隨機信號處理
7.1隨機信號處理基礎
7.1.1隨機信號的簡介與時域統計描述
7.1.2平穩隨機序列及其數字特征
7.1.3平穩隨機序列的功率譜
7.1.4基于隨機信號處理的MATLAB函數
7.2隨機信號的功率譜分析
7.2.1非參量類方法
7.2.2參數法
7.2.3子空間法
本章小結

第8章小波在信號處理中的應用
8．1小波分析概述
8．1．1傅里葉變換與小波變換的比較
8．1．2多分辨分析
8．2小波變換
8．2．1一維連續小波變換
8．2．2高維連續小波變換
8．2．3離散小波變換
8．3小波包分析
8．3．1小波包的定義
8．3．2小波包的性質
8．3．3幾種常用的小波
8．4小波工具箱介紹
8．4．1啟動小波工具箱
8．4．2一維連續小波分析工具
8．5信號的重構
8．5．1idwt函數
8．5．2wavedec函數
8．5．3upcoef函數
8．5．4upwlev函數
8．5．5wrcoef函數
8．5．6wprec函數
8．5．7wprcoef函數
8．6提升小波變換用于信號處理
8．7信號去噪
8．7．1信號閾值去噪
8．7．2常用的去噪函數
8．8小波變換在信號處理中的應用
8．8．1分離信號的不同成分
8．8．2識別信號的頻率區間與發展趨勢
8．8．3基于小波變換的圖像信號的局部壓縮
8．8．4小波在數字圖像信號水印壓縮方面的應用
本章小結

第三部分信號處理的綜合實例

第9章基于語音信號處理
9．1語音產生的過程
9．2語音信號產生的數學模型
9．2．1激勵模型
9．2．2聲道模型
9．2．3輻射模型
9．2．4語音信號的數字化和預處理
9．3語音信號分析和濾波處理
9．3．1語音信號的采集
9．3．2語音信號的讀入與打開
9．3．3語音信號分析
9．3．4含噪語音信號的合成
9．3．5濾波器的設計
9．4小波變換在語音信號處理中的應用
9．4．1小波在語音信號增強中的應用
9．4．2小波變換在語音信號壓縮上的應用
本章小結

第10章基于通信信號處理
10．1幅度調制
10．1．1DSB?QAM調制
10．1．2普通AM調制
10．1．3SSB?QAM調制
10．1．4殘留邊帶幅度調制
10．2角度調制
10．3數字調制
10．3．1FSK調制
10．3．2PSK調制
10．3．3QAM調制
10．4自適應均衡
10．4．1遞歸最小二乘算法(RLS)
10．4．2盲均衡算法
本章小結

第11章基于雷達信號處理
11．1雷達的基本原理
11．2雷達的用途
11．2．1雙/多基地雷達
11．2．2相控陣雷達
11．2．3寬帶?超寬帶雷達
11．2．4合成孔徑雷達
11．2．5毫米波雷達
11．2．6激光雷達
11．3線性調頻脈沖壓縮雷達仿真
11．3．1匹配濾波器
11．3．2線性調頻信號(LFM)
11．3．3相位編碼信號
11．3．4噪聲和雜波的產生
11．3．5雜波建模與MATLAB實現
11．4動目標的顯示與檢測
本章小結

第12章信號處理的圖形用戶界面工具與設計
12．1SPTool工具
12．1．1主窗口
12．1．2信號瀏覽器
12．1．3濾波瀏覽器
12．1．4頻譜瀏覽器
12．1．5濾波器設計器
12．2圖形用戶界面(GUI)簡介
12．2．1GUI的設計原則及步驟
12．2．2GUI模板與設計窗口
12．3控制框對象及屬性
12．3．1按鈕
12．3．2滑塊
12．3．3單選按鈕
12．3．4復選框
12．3．5靜態文本
12．3．6可編輯文本框
12．3．7彈出式菜單
12．3．8列表框
12．3．9切換按鈕
12．3．10面板
12．3．11按鈕組
12．3．12軸
12．4MATLAB專用對話框
12．5GUI的設計工具
12．5．1布局編輯器
12．5．2對象瀏覽器
12．5．3用屬性查看器設置控制框屬性
12．5．4對齊對象
12．5．5Tab鍵順序編輯器
12．5．6菜單編輯器
12．5．7編輯器
12．6回調函數
12．6．1Callback程序基本操作
12．6．2CreateFcn
12．7脈搏信號處理的GUI設計
本章小結
參考文獻