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:
Цифровая обработка сигналов. Справочник — 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: 537 Рейтинг
Открыть: