本书共分为两部分。第一部分为理论篇，主要介绍数字信号处理的基本概念、理论和分析方法，内容包括数字信号处理的概述，离散时间信号与系统，z 变换，离散傅里叶变换，快速傅里叶变换，数字滤波器及其设计方法，多采样率数字信号处理的基本理论和方法等，并以二维码形式提供了相关动画演示、知识拓展和应用案例等，便于学习相关知识，解析重点难点。第二部分为实践篇，包括7 个仿真实验，每个实验包含实验目的、实验原理和实验内容等，并提供一些程序范例。本书还提供课后习题与参考答案，便于学生课后巩固。

前 言 信号与信息处理是信息科学的主要学科之一，数字信号处理则是信号与信息处理及一系列相关学科的重要基础。自20 世纪70 年代以来，随着其理论与技术的迅猛发展，数字信号处理在当今信息社会中获得了广泛应用并产生了巨大影响。“数字信号处理”不仅成为高等院校电子类和通信类专业本科阶段的一门重要专业基础课，也是其他如自动控制类和机电类专业的一门选修课。本书第1 版(2008 年)、第2 版(2011 年)由电子工业出版社出版；为了适应数字信号处理新理论和新技术的发展，编者在研究国内外最新同类教材的基础上，结合第2 版教材的使用情况，重新编写了本教材。与第2 版相比，新版教材主要特点如下： (1) 删减了原教材中第4 章快速傅里叶变换中的线性调频z 变换算法，增补了实数序列的FFT 算法；同时重新编写了第8 章多采样率数字信号处理基础。 (2) 为了便于学习和掌握本教材的重点和难点，增加了二维码，内容包括主要知识点的视频动画演示、相关前沿知识拓展和应用案例，以及有关科学家生平成就简介，激发学习兴趣。 (3) 为便于读者的学习，增补了一些新的例题。 本书的结构和内容大致安排如下。第0 章绪论主要介绍数字信号处理的基本概念和特点，以及数字信号处理系统的基本组成和应用领域；第1 章介绍离散时间信号与系统的基本知识，是本书的理论基础；第2 章讲述z 变换，给出了z 变换的定义和基本性质，它是分析离散时间信号与系统的一种主要理论工具；第3 章讲述离散傅里叶变换，包括周期序列的离散傅里叶级数(DFS)和有限长序列的离散傅里叶变换(DFT)，介绍频域采样的基本知识；第4 章介绍快速傅里叶变换，包括按时间抽选(DIT)的基-2 FFT 算法和按频率抽选(DIF)的基-2FFT 算法，以及IFFT 算法和实数序列FFT 算法；第5 章介绍数字滤波器的基本结构；第6 章讲述无限长单位脉冲响应(IIR)数字滤波器的设计方法，包括脉冲响应不变法和双线性变换法，以及原型变换；第7 章讲述有限长单位脉冲响应(FIR)数字滤波器的设计方法，包括窗函数法和频率采样法；第8 章介绍多采样率数字信号处理基础，包括信号的整数倍抽取和内插，以及二者结合采样率的变化。实验部分给出了7 个仿真实验。附录部分给出了各章的习题参考答案。本书参考教学时数为48～56 学时，标有“*”的章节为选学内容。任课教师可根据具体情况安排选择使用。 本书是哈尔滨工程大学省级精品课程和省级在线开放课程“数字信号处理”的选用教材。为了配合课程教学辅导，本书提供了丰富的教学资源和学习辅导资料，请登陆华信教育资源网(www.hxedu.com.cn)免费注册下载。 本书编写人员及所负责内容为：赵春晖(绪论、第1 章和第2 章)、陈立伟(第3 章、第4 章和第8 章)、田园(第5 章、第6 章和第7 章)、乔玉龙(实验)，全书由赵春晖进行统稿。本书的编写和出版得到了电子工业出版社和哈尔滨工程大学信息与通信工程学院等单位的大力支持和帮助，在此表示真诚谢意。由于作者的学识有限，书中难免有错误和不妥之处，欢迎读者批评指正。 作 者 2022 年2 月

目 录 第一部分 理 论 篇 第0 章 绪论 0.1 信号、系统与信号处理 0.2 数字信号处理系统的基本组成 0.3 数字信号处理的特点 0.4 数字信号处理的应用 第1 章 离散时间信号与系统 1.1 引言 1.2 离散时间信号—序列 1.3 连续时间信号的采样 1.4 离散时间系统的时域分析 1.5 常系数线性差分方程 ?1.6 实例分析——语音信号基音周期轨迹的平滑 本章提要 习题 第2 章 z 变换 2.1 引言 2.2 z 变换的定义和典型序列的z 变换 2.3 z 变换的收敛域 2.4 z 逆变换 2.5 z 变换的基本性质 2.6 拉普拉斯变换、傅里叶变换与z 变换 2.7 系统函数 本章提要 习题 第3 章 离散傅里叶变换 3.1 引言 3.2 周期序列的离散傅里叶级数 3.3 离散傅里叶级数的性质 3.4 有限长序列离散傅里叶变换(DFT) 3.5 离散傅里叶变换(DFT)的性质 3.6 频域采样 ?3.7 DFT 实例分析 本章提要 习题 第4 章 快速傅里叶变换 4.1 引言 4.2 直接计算DFT 的问题及改进的途径 4.3 按时间抽选的基-2 FFT 算法(Cooley-Tukey 算法) 4.4 按频率抽选的基-2 FFT 算法(Sande-Tukey 算法) 4.5 离散傅里叶反变换的快速计算方法 4.6 实数序列的FFT 算法 4.7 FFT 实例分析 本章提要 习题 第5 章 数字滤波器的基本结构 5.1 数字滤波器的结构特点与表示方法 5.2 无限长单位脉冲响应(IIR)滤波器的基本结构 5.3 有限长单位脉冲响应(FIR)滤波器的基本结构 本章提要 习题 第6 章 无限长单位脉冲响应数字滤波器的设计方法 6.1 引言 ?6.2 常用模拟低通滤波器的设计方法 6.3 脉冲响应不变法设计IIR 数字滤波器 6.4 双线性变换法设计IIR 数字滤波器 ?6.5 原型变换 ?6.6 实例分析——数字陷波器 本章提要 习题 第7 章 有限长单位脉冲响应数字滤波器的设计方法 7.1 引言 7.2 线性相位FIR 滤波器的特点 7.3 窗函数法设计FIR 数字滤波器 7.4 频率采样法设计FIR 数字滤波器 7.5 IIR 和FIR 数字滤波器的比较 本章提要 习题 第8 章 多采样率数字信号处理 8.1 信号的整数倍抽取 ·VII· 8.2 信号的整数倍内插 8.3 抽取与插值的结合——采样率按L/M 变化 8.4 采样率转换技术的应用 本章提要 习题 第二部分 实 践 篇 实验一 离散时间信号与系统 实验二 z 变换 实验三 快速傅里叶变换 实验四 数字滤波器的基本结构 实验五 IIR 数字滤波器的设计 实验六 用窗函数法设计FIR 数字滤波器 实验七 多采样率数字信号处理 附录A 习题参考答案 参考文献