本书以MATLAB R2020a版本为基础，系统地讨论数字信号处理的基本理论、基本分析方法、基本算法和设计方法，是一本比较全面的MATLAB信号处理参考书。本书共10章，全面系统地阐述数字信号处理的相关知识，包括MATLAB基础、离散时间信号与系统、Z变换、傅里叶变换、IIR滤波器的设计、FIR滤波器的设计、自适应滤波器的设计、随机信号处理、小波分析、信息处理中的应用等。此外还给出了MATLAB在信号处理中的一些简单应用。
本书内容丰富，讲解深入浅出，可作为电子工程、计算机工程、信号处理以及通信工程等专业的本科生和研究生的参考书，也适合工程技术人员参考。
MATLAB作为一种新兴的用于科学计算领域的高级语言，具有编程简便、计算功能强大、语言简单、运行效率高等特性，同时拥有便捷强大的绘图功能。目前，MATLAB已得到国际公认，并被广泛应用于科学实践与实际工程计算中。
MATLAB现在已经用于数值分析、矩阵计算、符号运算、图形处理、图像处理、动态仿真、信号处理、声音处理、系统建模等领域。随着科学的发展MATLAB不断地更新和改进，在今后的科学研究和工程应用中将会发挥越来越大的作用。本书将通过大量的例子全面、系统地介绍使用MATLAB R2020a进行数字信号处理的方法。
本书特点
由浅入深，循序渐进：本书以初中级读者为对象，从MATLAB的基础知识讲起，接着叙述数字信号处理的基本理论，并辅以MATLAB的实例分析，后介绍MATLAB的一些实际应用。
内容翔实，覆盖面广：本书涉及数字信号处理的各个方面，在讲解的过程中，合理安排章节，既注重理论，又强调在实际中的应用，使读者能快速掌握MATLAB信号处理技术。
实例经典，轻松易学：学习实际工程应用案例的具体操作是掌握MATLAB的好方式，本书后一章通过两个综合应用案例透彻详尽地讲解了MATLAB在各方面的应用。
本书内容
本书基于MATLAB R2020a讲解了MATLAB的基础知识，以及它在数字信号处理中的应用。全书章节安排如下：
第1章 MATLAB基础第6章 FIR滤波器的设计
第2章 离散时间信号与系统第7章 其他滤波器
第3章 Z变换第8章 随机信号处理
第4章 傅里叶变换第9章 小波分析
第5章 IIR滤波器的设计 第10章 信号处理中的应用
读者对象
本书适合MATLAB初学者和希望提高数字信号处理能力的读者，具体如下：
( 从事信号处理工作的从业人员( 初学MATLAB的技术人员
( 大中专院校的教师和学生( 相关培训机构的教师和学员
本书编者
本书主要由李欣编写，参与编写的还有张樱枝、张君慧等。虽然编者在本书的编写过程中力求叙述准确、完善，但由于水平所限，疏漏之处在所难免，希望广大读者和同人不吝指正，共同促进本书质量的提高。
读者服务
为了方便解决本书的疑难问题，读者在学习过程中遇到与本书有关的技术问题，可以发送邮件到邮箱book_hai@126.com，编者会尽快给予解答。读者也可以访问“算法仿真在线”公众号，在相关栏目下留言获取帮助。
编 者
2021年6月
前言
第1章 MATLAB基础1
1.1 MATLAB概述1
1.1.1 什么是MATLAB1
1.1.2 MATLAB语言的特点2
1.1.3 MATLAB系统4
1.2 MATLAB的基本操作与应用5
1.2.1 操作界面概述5
1.2.2 命令行窗口5
1.2.3 当前文件夹窗口和路径管理6
1.2.4 工作区窗口和数组编辑器6
1.2.5 变量的编辑命令7
1.2.6 绘图命令8
1.2.7 MATLAB程序的控制流语句9
1.2.8 M文件10
1.3 MATLAB帮助系统11
1.3.1 纯文本帮助信息11
1.3.2 帮助导航11
1.3.3 示例帮助12
1.4 本章小结12
第2章 离散时间信号与系统13
2.1 离散序列13
2.1.1 单位采样序列13
2.1.2 单位阶跃序列15
2.1.3 矩形序列16
2.1.4 正弦序列16
2.1.5 实指数序列17
2.1.6 复指数序列18
2.1.7 周期序列19
2.2 信号的产生20
2.2.1 方波函数21
2.2.2 随机函数21
2.2.3 三角波函数22
2.2.4 sinc函数23
2.2.5 线性调频函数23
2.2.6 diric函数24
2.2.7 rectpuls函数25
2.2.8 tripuls函数25
2.2.9 pulstran函数26
2.2.10 gauspuls函数27
2.3 信号的运算27
2.3.1 信号的时移、反折和尺度变换27
2.3.2 信号的加法和乘法运算29
2.3.3 信号的奇偶分解31
2.3.4 信号的积分和微分32
2.4 连续时间系统的时域分析33
2.4.1 连续时间系统求解33
2.4.2 连续时间系统数值求解34
2.4.3 连续时间系统符号求解36
2.4.4 连续时间系统卷积求解37
2.5 离散时间信号的运算38
2.5.1 离散时间系统响应38
2.5.2 离散时间系统的冲激响应和阶跃响应39
2.5.3 离散时间信号的卷积和运算40
2.6 离散时间系统43
2.6.1 离散时间系统概述43
2.6.2 离散时间系统的描述方法44
2.6.3 采样定理45
2.7 本章小结50
第3章 Z变换51
3.1 Z变换概述51
3.1.1 Z变换的定义51
3.1.2 Z变换的收敛域52
3.2 Z反变换53
3.3 Z变换的性质55
3.4 Z变换在离散系统中的应用59
3.4.1 Z域系统函数零点分析59
3.4.2 Z域系统函数频域分析64
3.4.3 Z域系统差分函数求解67
3.5 本章小结70
第4章 傅里叶变换71
4.1 傅里叶变换的形式71
4.2 序列的傅里叶变换72
4.2.1 周期序列的离散傅里叶级数72
4.2.2 非周期序列和周期序列的关系73
4.2.3 有限长序列的线性卷积和圆周卷积75
4.2.4 有限长序列的傅里叶表示75
4.3 离散傅里叶变换77
4.3.1 傅里叶级数和傅里叶变换77
4.3.2 离散傅里叶级数的性质80
4.3.3 离散傅里叶变换的性质82
4.3.4 频率采样82
4.4 快速傅里叶变换86
4.4.1 按时间抽取的FFT算法86
4.4.2 按频率抽取的FFT算法89
4.4.3 快速傅里叶变换的MATLAB实现90
4.5 Chirp-Z变换94
4.6 傅里叶变换的应用96
4.6.1 离散傅里叶反变换96
4.6.2 线性卷积的FFT求法102
4.6.3 相关系数的快速求法103
4.7 离散余弦变换104
4.8 Gabor函数105
4.8.1 Gabor函数定义106
4.8.2 Gabor函数的一般求法107
4.8.3 Gabor变换的解析理论107
4.9 本章小结110
第5章 IIR滤波器的设计111
5.1 数字滤波器概述111
5.1.1 滤波器的分类111
5.1.2 滤波器设计步骤124
5.2 常用的模拟低通滤波器的特性125
5.2.1 振幅平方函数125
5.2.2 模拟滤波器原型126
5.3 根据模拟滤波器设计IIR滤波器143
5.3.1 脉冲响应不变法143
5.3.2 双线性变换法148
5.4 从模拟滤波器低通模型到数字滤波器151
5.4.1 低通变换152
5.4.2 高通变换153
5.4.3 带通变换154
5.4.4 带阻变换155
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