Цифровая обработка сигналов. Справочник
Автор(ы): | Гольденберг Л. М., Матюшкин Б. Д., Поляк М. Н.
15.12.2015
|
Год изд.: | 1985 |
Описание: | Приведены основные положения и расчетные формулы теории и методов проектирования систем и устройств цифровой обработки сигналов. Основное внимание уделено алгоритмическим методам синтеза и устройствам цифровой обработки в системах связи: избирательной цифровой фильтрации, спектральному анализу, изменению частоты дискретизации сигналов и др. Приведены программы и примеры по расчету цифровых фильтров на ЭВМ, а также таблицы коэффициентов передаточных функций рекурсивных и нерекурсивных цифровых фильтров. Для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием и разработкой устройств цифровой обработки сигналов в технике связи и управления. |
Оглавление: |
Обложка книги.
Предисловие [3]1. Свойства и преобразования дискретных сигналов [4] 1.1. Типы сигналов. Связь между сигналами различных типов [4] 1.1.1. Классификация сигналов [4] 1.1.2. Связь между аналоговыми и дискретными сигналами [6] 1.1.3. Связь между дискретными и цифровыми сигналами [6] 1.1.4. Дискретная дельта-функция [7] 1.2. Z-преобразование и преобразование Фурье [7] 1.2.1. Прямое Z-преобразование [7] 1.2.2. Основные свойства прямого Z-преобразования [8] 1.2.3. Обратное Z-преобразование [9] 1.2.4. Преобразование Фурье [9] 1.3. Дискретное преобразование Фурье. Алгоритмы быстрого преобразования Фурье [11] 1.3.1. Общие сведения [11] 1.3.2. Свойства дискретного преобразования Фурье [12] 1.3.3. Многомерное дискретное преобразование Фурье [14] 1.3.4. Алгоритмы БПФ с основанием 2 [14] 1.3.5. Алгоритмы БПФ для произвольного составного N [17] 1.4. Дискретная свертка и ее вычисление [21] 1.4.1. Круговая свертка [21] 1.4.2. Использование ДПФ для вычисления круговой свертки [22] 1.4.3. Линейная свертка [23] 1.4.4. Секционированные свертки [24] 1.4.5. Методы быстрого вычисления круговой свертки [25] 1.4.6. Использование теоретико-числовых преобразований [26] 1.4.7. Использование модульной арифметики в кольце полиномов [29] 1.5. Некоторые перспективные алгоритмы вычисления ДПФ [33] 1.5.1. Алгоритм Винограда [33] 1.5.2. Алгоритм Винограда с использованием ТЧП [38] 1.5.3. Использование эффективных методов поворота вектора (КОРДИК) [38] 1.5.4. Специальные виды ДПФ [40] 1.6. Случайные последовательности и их характеристики [44] 1.6.1. Случайная последовательность [44] 1.6.2. Математическое ожидание и выборочное среднее [44] 1.6.3. Дисперсия и выборочная дисперсия [44] 1.6.4. Автокорреляционная функция стационарной случайной последовательности [45] 1.6.5. Спектральная плотность мощности стационарной случайной последовательности [45] 2. Дискретные системы [46] 2.1. Дискретные и цифровые фильтры. Устройства цифровой обработки сигналов [46] 2.1.1. Линейные аналоговые фильтры [46] 2.1.2. Линейные дискретные фильтры [46] 2.1.3. Переход от разностного уравнения к структурной схеме фильтра [48] 2.1.4. Цифровые фильтры [49] 2.1.5. Устройства цифровой обработки сигналов [50] 2.2. Передаточные функции. Различные формы реализации фильтров. Первый критерий устойчивости [50] 2.2.1. Передаточные функции [50] 2.2.2. Соединение фильтров [51] 2.2.3. Некоторые формы реализации фильтров [52] 2.2.4. Реализационные характеристики фильтров [53] 2.2.5. Устойчивость фильтров. Первый критерий устойчивости [54] 2.3. Частотные и временные характеристики фильтров [55] 2.3.1. Частотные характеристики [55] 2.3.2. Основные свойства частотных характеристик. Нормировка частоты [57] 2.3.3. Импульсная характеристика [58] 2.3.4. Второй критерий устойчивости фильтров [59] 2.3.5. Теорема Парсеваля [59] 2.4. Анализ линейных цифровых цепей с постоянными параметрами [60] 2.4.1. Цели анализа линейных цифровых цепей с постоянными параметрами [60] 2.4.2. Определение Z-образа сигнала по сигнальному графу цепи [60] 2.4.3. Определение характеристик цепи и параметров детерминированных и случайных сигналов на выходе цепи [62] 2.5. Восходящие и нисходящие дискретные системы [63] 2.5.1. Общие сведения [63] 2.5.2. Экспандер частоты дискретизации [64] 2.5.3. Компрессор частоты дискретизации [65] 2.5.4. Простейшие восходящие дискретные системы [68] 2.5.5. Многократные восходящие дискретные системы [72] 2.5.6. Простейшие нисходящие дискретные системы [75] 2.5.7. Многократные нисходящие дискретные системы [77] 3. Эффекты квантования сигналов в цифровых фильтрах [82] 3.1. Позиционные системы счисления [82] 3.1.1. Основные определения [82] 3.1.2. Перевод чисел из одной ПСС в другую [83] 3.2. Формы представления чисел в цифровых фильтрах [84] 3.2.1. Фиксированная запятая [84] 3.2.2. Плавающая запятая [85] 3.3. Кодирование чисел в цифровых фильтрах [86] 3.3.1. Прямой код [86] 3.3.2. Дополнительный код [86] 3.3.3. Обратный код [87] 3.4. Арифметические операции в цифровых фильтрах, использующих арифметику с фиксированной запятой [87] 3.4.1. Алгебраическое сложение в дополнительном коде [87] 3.4.2. Алгебраическое сложение в обратном коде [88] 3.4.3. Переполнение разрядной сетки при сложении [88] 3.4.4. Умножение в прямом коле [88] 3.4.5. Умножение в дополнительном коде [89] 3.5. Квантование чисел в цифровых фильтрах, использующих арифметику с фиксированной запятой [90] 3.5.1. Общие сведения [90] 3.5.2. Округление [90] 3.5.3. Усечение [91] 3.6. Квантование сигналов в цифровых фильтрах [91] 3.6.1. Модели процесса квантования [91] 3.6.2. Детерминированные оценки ошибок квантования [91] 3.6.3. Вероятностные оценки ошибок квантования [92] 3.7. Учет квантования сигналов в структурных схемах цифровых фильтров [92] 3.8. Обобщенная линейная модель цифрового фильтра [94] 3.9. Оценки ошибок (шумов) квантования выходного сигнала в цифровом фильтре [96] 3.9.1. Общие сведения [96] 3.9.2. Детерминированные оценки [96] 3.9.3. Вероятностные оценки [98] 3.10. Оценки диапазона изменения сигнала в цифровом фильтре [100] 3.10.1. Ограничение максимума амплитуды входного сигнала [100] 3.10.2. Ограничение максимума модуля спектра входного сигнала [100] 3.10.3. Ограничение энергии входного сигнала [101] 3.10.4. Обобщенное ограничение [101] 3.11. Оценки ошибок (шумов) квантования и диапазона изменения сигналов в восходящих и нисходящих цифровых системах [101] 3.11.1. Общие сведения [101] 3.11.2. Оценки шумов квантования и диапазона изменения сигналов в ПВЦС [102] 3.11.3. Оценки шумов квантования и диапазона изменения сигналов в МВЦС [105] 3.11.4. Оценки шумов квантования и диапазона изменения сигналов в ПНЦС [107] 3.11.5. Оценки шумов квантования и диапазона изменения сигналов в МНЦС [107] 4. Элементы проектирования нерекурсивных фильтров [109] 4.1. Классификация нерекурсивных фильтров. Алгоритм проектирования [109] 4.1.1. Нерекурсивные фильтры с линейной ФЧХ [109] 4.1.2. Минимально-фазовые нерекурсивные фильтры [111] 4.1.3. Основные этапы проектирования нерекурсивных фильтров [112] 4.1.4. Сравнение нерекурсивных и рекурсивных фильтров [113] 4.2. Формулировка задач аппроксимации [113] 4.2.1. Требования к аппроксимируемой функции. Критерии аппроксимации [113] 4.2.2. Избирательные фильтры с линейной ФЧХ [114] 4.2.3. Равнополосные фильтры с линейной ФЧХ [115] 4.2.4. Преобразование Гильберта [115] 4.2.5. Минимально-фазовые фильтры [116] 4.3. Методы решения задач аппроксимации [117] 4.3.1. Классификация методов [117] 4.3.2. Разложение в ряд Фурье аппроксимируемой функции [117] 4.3.3. Метод наименьших квадратов [118] 4.3.4. Метод наилучшей равномерной (чебышевской) аппроксимации. Алгоритм Ремеза [120] 4.3.5. Решение чебышевской аппроксимационной задачи для фильтра с линейной ФЧХ с помощью алгоритма Ремеза [121] 4.3.6. Решение чебышевской аппроксимационной задачи для минимально-фазового фильтра [122] 4.3.7. Решение аппроксимационной задачи для амплитудно-фазового корректора по методу наименьших квадратов [124] 4.3.8. Оценка погрешности аппроксимации [125] 4.3.9. Сравнение возможностей фильтров с линейной ФЧХ и минимально-фазовых фильтров [126] 4.3.10. Сравнение методов решения аппроксимационных задач [127] 4.4. Расчет разрядностей коэффициентов фильтров и регистров оперативной памяти [128] 4.4.1. Расчет разрядности коэффициентов фильтров [128] 4.4.2. Основные предположения при расчете разрядностей регистров оперативной памяти [129] 4.4.3. Расчет величины s* [129] 4.4.4. Расчет величин s*, s* (вероятностный подход) [129] 4.4.5. Расчет величин s* и s* «на худший случай» [130] 4.4.6. Алгоритм расчета разрядности коэффициентов фильтра, реализуемого на специализированном микропроцессоре [131] 4.4.7. Алгоритм расчета минимальной разрядности коэффициентов фильтра [132] 4.4.8. Расчет разрядностей регистров оперативной памяти по заданному динамическому диапазону и отношению сигнал-шум [134] 4.4.9. Априорная оценка разрядности входного сигнала фильтра [135] 5. Элементы проектирования рекурсивных цифровых фильтров [136] 5.1. Аппроксимация в процессе синтеза РЦФ [136] 5.1.1. Общие сведения [136] 5.1.2. Типы аналоговых фильтров [136] 5.1.3. Билинейное преобразование [138] 5.1.4. Обобщенное билинейное преобразование [139] 5.1.5. Определение передаточной функции цифрового ФНЧ (ФВЧ) по справочнику [5.1] [139] 5.1.6. Определение передаточной функции цифрового полосового (режекторного) фильтра по справочнику [5.1] [144] 5.1.7. Определение передаточной функции параллельной структуры РЦФ [145] 5.1.8. Определение передаточной функции РЦФ с помощью билинейного преобразования на ЭВМ [146] 5.2. Расчет разрядностей коэффициентов фильтра и регистров оперативной памяти [146] 5.2.1. Общие сведения [146] 5.2.2. Определение разрядности коэффициентов [146] 5.2.3. Определение разрядностей входного сигнала и регистров оперативной памяти по вероятностной модели ошибок квантования [147] 5.2.4. Определение разрядностей входного сигнала и регистров оперативной памяти по детерминированной модели ошибок квантования [152] 5.3. Расчет масштабных множителей [153] 5.4. Расстановка звеньев в каскадных структурах РЦФ [155] 5.5. Устойчивость рекурсивных цифровых фильтров [157] 5.5.1. Устойчивость линейных рекурсивных дискретных фильтров [157] 5.5.2. Определения устойчивости и класса входных сигналов РЦФ [158] 5.5.3. Устойчивость положения равновесия [159] 5.5.4. Устойчивость процессов [160] 6. Адаптивные дискретные и цифровые фильтры [161] 6.1. Общие сведения [161] 6.1.1. Определение и некоторые примеры [161] 6.1.2. Критерии настройки адаптивных фильтров и методы определения значений их параметров [163] 6.2. Адаптивный фильтр-компенсатор помех [164] 6.2.1. Принцип адаптивной компенсации помех [164] 6.2.2. Точный алгоритм настройки нерекурсивного адаптивного фильтра по минимуму СКО [165] 6.2.3. Настройка нерекурсивного адаптивного фильтра по минимуму СКО с помощью градиентного метода [166] 6.3. Адаптивный фильтр — линейное предсказывающее устройство [167] 6.3.1. Метод линейного предсказания [167] 6.3.2. Решетчатые фильтры [169] 7. Некоторые методы ЦОС в системах связи [171] 7.1. Перенос и инверсия спектра [171] 7.1.1. Перенос и инверсия спектра вещественного сигнала [171] 7.1.2. Перенос спектра комплексного сигнала [173] 7.2. Формирование сигнала с одной боковой полосой (ОБП) [173] 7.2.1. Формирование сигнала с ОБП с использованием ФНЧ [173] 7.2.2. Формирование сигнала канала ТЧ с ОБП с использованием ФНЧ [175] 7.2.3. Формирование сигнала с ОБП с использованием преобразователя Гильберта [176] 7.3. Увеличение частоты дискретизации (интерполяция) сигнала [184] 7.3.1. Основные понятия [184] 7.3.2. Интерполяция сигнала с помощью ПВДС [186] 7.3.3. Особенности использования НФ и РФ при интерполяции [188] 7.3.4. Характеристики фильтров реальных ПВДС [188] 7.3.5. Структуры ПВДС при интерполяции [189] 7.3.6. Цифровая фильтрация при полиномиальной интерполяции [191] 7.3.7. Простейшие ВДС с оптимальными фильтрами [194] 7.3.8. Перенос спектра при интерполяции [197] 7.3.9. Перенос спектра при интерполяции комплексного сигнала [198] 7.3.10. Интерполяция сигнала с помощью МВДС [200] 7.4. Уменьшение частоты дискретизации (децимация) сигнала [203] 7.4.1. Децимация сигнала с помощью ПНДС [203] 7.4.2. Особенности использования НФ и РФ при децимации [209] 7.4.3. Структуры ПНДС при децимации сигнала [210] 7.4.4. Однородный и триангулярный фильтры при децимации [211] 7.4.5. Простейшая НДС с оптимальными фильтрами [214] 7.4.6. Перенос спектра при полосовой фильтрации с уменьшением частоты дискретизации [214] 7.4.7. Перенос спектра при децимации комплексного сигнала [217] 7.4.8. Децимация сигнала с помощью МНДС [218] 8. Цифровые методы спектрального анализа [219] 8.1. Цели спектрального анализа. Классификация методов [219] 8.1.1. Цели спектрального анализа [219] 8.1.2. Классификация методов спектрального анализа [219] 8.2. Метод периодограмм [220] 8.2.1. Алгоритм метода периодограмм [220] 8.2.2. Основные свойства оконных функций [221] 8.2.3. Принципы выбора оконной функции [226] 8.3. Методы спектрального анализа, основанные на линейном моделировании [227] 8.3.1. Линейные модели и расчет СПМ [227] 8.3.2. Определение параметров АР-модели по известной автокорреляционной функции последовательности [228] 8.3.3. Определение параметров АР-модели по анализируемым данным [229] 8.3.4. Определение порядка АР-модели [232] 9. Трансмультиплексоры [232] 9.1. Общие сведения о трансмультиплексорах. Принципы построения их схем [232] 9.1.1. Назначение трансмультиплексоров [232] 9.1.2. Классификация трансмультиплексоров [233] 9.1.3. Основные параметры и критерии качества трансмультиплексоров [233] 9.1.4. Принципы дуальности схем прямого и обратного преобразований трансмультиплексоров [234] 9.2. Одноуровневые структуры ТМ без дополнительных преобразований [235] 9.2.1. Структура ТМ с вещественными сигналами [235] 9.2.2. Структура ТМ с комплексными сигналами и однократным изменением частоты дискретизации [236] 9.2.3. Структура ТМ с комплексными сигналами, однократным изменением частоты дискретизации и дополнительными ФНЧ1 [237] 9.2.4. Структура ТМ с комплексными сигналами и двукратным (многократным) изменением частоты дискретизации [238] 9.3. Многоуровневые структуры ТМ без дополнительных преобразований [239] 9.3.1. Общая структура многоуровневого ТМ [239] 9.3.2. Многоуровневый ТМ с комплексными сигналами [239] 9.4. Трансмультиплексоры с дополнительными преобразованиями [242] 9.4.1. Общая структура ТМ с дополнительными преобразованиями [242] 9.4.2. Пример ТМ с дополнительным преобразованием [242] 9.4.3. Преимущества и недостатки схем ТМ с дополнительными преобразованиями [246] Приложение 1. Определение передаточных функций РЦФ Баттерворта, Чебышева, Золотарева [246] Приложение 2. Расчет масштабирующих коэффициентов РЦФ [256] Приложение 3. Анализ частотных характеристик и чувствительности, линейных ЦФ произвольной топологии [265] Приложение 4. Анализ временных и шумовых характеристик линейных ЦФ произвольной топологии [278] Приложение 5. Определение передаточных функций НЦФ [287] Список литературы [301] Предметный указатель [305] |
Формат: | djvu |
Размер: | 3377143 байт |
Язык: | РУС |
Рейтинг: | 298 |
Открыть: | Ссылка (RU) |