год-2008
816 страниц
В книге Цифровая обработка сигналов. Моделирование в MATLAB. Солонина рассматриваются базовые методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов (ЦОС) и их компьютерное моделирование при помощи системы MATLAB. Излагаются главные режимы деятельности системы MATLAB, матричные вычисления, стандартные численные методы и создание графиков. Детально рассматривается специфика понятия сигналов и систем ЦОС на языке MATLAB, описываются линейные дискретные системы, синтез КИХ- и БИХ-фильтров, адаптивная цифровая фильтрация, квантование, вейвлеты и моделирование данных объектов и процессов ЦОС программными средствами MATLAB, и ряд графических программ, входящих в пакет расширений MATLAB и предназначенных для ответы целей ЦОС при помощи пользовательского графического интерфейса без прямого доступа к программным средствам MATLAB. Для студентов и преподавателей вузов, и ученых по цифровой обработке сигналов.
Содержание книги Цифровая обработка сигналов. Моделирование в MATLAB. Солонина
Предисловие
Список сокращений на русском языке
Список сокращений на английском языке
Часть I. Введение в MATLAB
Глава 1. Знакомство с системой MATLAB
1.1. Принятые обозначения
1.2. Установка и запуск MATLAB1.3. Интерфейс MATLAB
1.4. Система помощи MATLAB
Глава 2. Режим прямых вычислений
2.1. Команды
2.2. Операторы: оператор присваивания
2.3. Константы
2.4. Переменные
2.5. Функции
2.6. Выражения
2.7. Символы и функции операций
2.8. Рабочая область памяти Workspace: команды who, whos, clear
2.9. Сохранение данных на диске: команды save, load
2.10. Создание собственной папки и сохранение пути к ней
Глава 3. Матричная лаборатория
3.1. Элементы матриц и обращение к ним
3.2. Длина вектора и размер матрицы: функции length, size
3.3. Функции генерации типовых матриц
3.4. Формирование векторов и подматриц из матрицы
3.5. Конкатенация подматриц и векторов в матрицы
3.6. Копирование матриц: функция repmat
3.7. Поэлементные операции с матрицами
3.8. Операции с матрицами в задачах линейной алгебры
3.9. Операции с матрицами в задачах математической статистики: функции max, min, sort, sum, prod, cumsum, diff, mean, std, var, cov, corrcoef
Глава 4. Типы массивов
4.1. Числовые массивы
4.2. Нечисловые массивы
4.3. Определение типа данных: функция class
Глава 5. Графика
5.1. Двумерная графика: команды figure, hold on, hold off; функция subplot
5.2. Оформление графиков: команда grid, функции title, xlabel,ylabel, gtext, legend, xlim, ylim
5.3. Двумерные графики: функции plot, loglog, semilogx, semilogy, logspace,fplot
5.4. Управление свойствами графиков
5.5. Специальные двумерные графики: функции stem, stairs, polar, compass, bar, pie, hist
5.6. Трехмерная графика
5.7. Формирование сетки на плоскости XOY: функция meshgrid
5.8. Трехмерные графики: функцииplot3, mesh, meshc, meshz, surf, surfl, surfc, contour3
5.9. Управление свойствами трехмерных графиков: функция colormap; команды shading interp, colorbar
Глава 6. Численные методы решения типовых задач
6.1. Операции с многочленами
6.2. Корни уравнения: функция fzero
6.3. Аппроксимация и интерполяция.
6.4. Минимизация функций: функции fminbnd, fminsearch
6.5. Численное интегрирование: функции trapz, cumtrapz, quad, quadl, dblquad
6.6. Численное интегрирование обыкновенных дифференциальных уравнений
Глава 7. Режим программирования
7.1. Программы пользователя — М-файлы
7.2. Структура function-файлов: функции nargin, nargout; команды type, global; оператор return
7.3. Структура script-файлов: команды echo on, echo off
7.4. Разработка программ в MATLAB
7.5. Работа с М-файлами
Часть П. Моделирование ЦОС программными средствами MATLAB
Глава 8. Дискретные сигналы
8.1. Представление последовательностей
8.2. Случайные последовательности: функции rand, randn, xcorr, xcov
Глава 9. Линейные дискретные системы
9.1. Моделирование линейных дискретных систем во временной области
9.2. Моделирование линейных дискретных систем в z-области
9.3. Моделирование линейных дискретных систем в частотной области
Глава 10. Структуры линейных дискретных систем
10.1. Разновидности структур КИХ- и БИХ-систем
10.2. Описание структур КИХ- и БИХ-систем в виде объектов dfilt
10.3. Функции MATLAB для объектов dfdt
10.4. Расстановка звеньев и масштабирование в объектах dfilt: функции sos, scale
Глава 11. Дискретное преобразование Фурье
11.1. Вычисление ДПФ: функцииfft, ifft,fftshift; внешние функцииfft_el, ffi_e2 внешняя
11.2. Вычисление свертки с помощью ДПФ: функция fftfdf; в функция iiriir
11.3. Вычисление свертки с секционированием: функция fflfilt
Глава 12. обработка случайных сигналов линейными дискретными системами
12.1. Формирование случайных сигналов с заданным законом распределения вероятностей
12.2. Формирование случайных сигналов с заданной корреляционной функцией
12.3. Непараметрические методы спектрального анализа: функции wvtool,psd
12.4. Линейное предсказание: функция 1рс
12.5. Параметрические методы спектрального анализа: функции pcov, arcov, pmcov, armcov, pburg, arburg, pyulear, aryule
Глава 13. Синтез КИХ-фильтров
13.1. Цифровые фильтры
13.2. Свойства КИХ-фильтров
13.3. Задание требований к частотным характеристикам КИХ-фильтров
13.4. Синтез КИХ-фильтров методом окон: функции firl, kaiserord; внешние функции check_low, checkJiigh, check_pass, check_stop, plot_Jir
13.5. Синтез КИХ-фильтров методом наилучшей равномерной (чебышевской) аппроксимации: функции firpm,firpmord,firgr; внешняя функция MAGJir
13.6. Цифровой преобразователь Гильберта
13.7. Цифровой дифференциатор
13.8. Приведенная структура КИХ-фильтра: описание в виде объекта dfdt
13.9. Анализ характеристик цифрового фильтра: функция fvtool
Глава 14. Синтез БИХ-фильтров
14.1. Свойства БИХ-фильтров
14.2. Задание требований к частотным характеристикам БИХ-фильтров и процедура синтеза
14.3. Синтез аналоговых фильтров: функции butter, chebyl, cheby2, ellip, buttord, cheblord, cheblord, ellipord,freqs
14.4. Синтез БИХ-фильтров методом инвариантности импульсной характеристики: функции impinyar, impulse А
14.5. Синтез БИХ-фильтров методом билинейного Z-преобразования: функции bilinear, butter, chebyl, cheby2, ellip, buttord, cheblord, cheb2ord, ellipord
14.6. СтруктураБИХ-фильтра: описание в виде объектам/г
14.7. Описание требований к АЧХ КИХ- и БИХ-фильтров в виде объектов /design
14.8. Синтез КИХ- и БИХ-фильтров в виде объектов dfilt на основе объектов fdesign
Глава 15. Адаптивная цифровая фильтрация
15.1. Применение принципов адаптации в системах ЦОС
15.2. Адаптивный алгоритм LMS: функции Ims и nlms для объектов adaptfilt
15.3. Адаптивный алгоритм RLS: функция rls для объекта adaptfilt
Глава 16. Квантование в системах ЦОС с фиксированной точкой
16.1. Эффекты квантования в структуре цифрового фильтра
16.2. Моделирование структуры цифрового фильтра с фиксированной точкой
16.3. Анализ характеристик КИХ- и БИХ-фильтров с ФТ
16.4. Моделирование квантования в АЦП
16.5. Вычисление реакции КИХ- и БИХ-фильтров с ФТ: функция filter
Глава 17. Многоскоростные системы ЦОС
17.1. Однократные системы интерполяции
17.2. Моделирование однократной интерполяции в MATLAB: функции interp, upfirdn
17.3. Однократные системы децимации
17.4. Моделирование однократной децимации в MATLAB: функции decimate, upfirdn
17.5. Системы однократной передискретизации
17.6. Моделирование однократной передискретизации в MATLAB: функции resample, upfirdn
17.7. Описание полифазной структуры систем интерполяции и децимации в виде объектов mfilt
Глава 18. Вейвлет-обработка сигналов
18.1. Основные понятия вейвлет-анализа
18.2. Вейвлеты в системе MATLAB: функции wavemngr, waveinfo, wavefun, centfrq
18.3. Непрерывное вейвлет-преобразование: функция cwt
18.4. Масштабирующие фильтры: функции dbwavf, symwavf, coifwavfi biorwavf, rbiowavf.
18.5. Фильтры разложения и восстановления: функции orthfilt, wfilters, qmf, dwt, iwdt
18.6. Многоуровневый вейвлет-анализ: функции wavedec, waverec, appcoef, detcoef, swt, iswt
18.7. Вейвлет-пакеты: функции wpdec, wpcoef, wprec, wentropy, besttree
Глава 19. Взаимодействие с внешними источниками сигналов
19.1. Форматы данных, совместимые со средствами анализа сигналов в MATLAB
19.2. Использование готовых сигналов: функция wnoise
19.3. Импорт внешних файлов: функция wavread
19.4. Воспроизведение звука: функции sound, soundsc, wavplay
19.5. Запись звуковых файлов: функции wavrecord, wavwrite
Часть III. Моделирование ЦОС средствами GUI
Глава 20. Проектирование цифровых фильтров средствами GUI fdatool
20.1. Синтез цифровых фильтров
20.2. Входные параметры цифровых фильтров
20.3. Примеры синтеза цифровых фильтров
20.4. Выбор структуры цифрового фильтра
20.5. Анализ цифровых фильтров
20.6. Синтез цифровых преобразователей Гильберта
20.7. Синтез цифровых дифференциаторов
20.8. Сохранение цифровых фильтров на время сеанса в GUI FDATool
20.9. Экспорт цифровых фильтров как объектов dfilt
20.10. Импорт цифровых фильтров как объектов dfilt
20.11. Моделирование структуры цифровых фильтров с фиксированной точкой
Глава 21. Моделирование цифровой фильтрации средствами GUIsptool
21.1. Синтез цифровых фильтров
21.2. Входные параметры цифровых фильтров
21.3. Примеры синтеза цифровых фильтров
21.4. Анализ цифровых фильтров
21.5. Импорт входного сигнала
21.6. Моделирование цифровой фильтрации
21.7. Анализ сигналов во временной области
21.8. Анализ сигналов в частотной области
21.9. Экспорт данных из GUI SPTool
21.10. Выход из GUI SPTool
Глава 22. Моделирование вейвлет-преобраюваний средствами gui пакета wavelet toolbox
22.1. Просмотр вейвлетов
22.2. Одномерный дискретный вейвлет-анализ
22.3. Одномерный пакетный вейвлет-анализ
22.4. Вещественный и комплексный одномерный непрерывный вейвлет-анализ
22.5. Удаление шума из стационарного случайного одномерного сигнала.
22.6. Оценка плотности распределения
22.7. Оценка регрессии
22.8. Отбор вейвлет-коэффициентов
Список литературы
Предметный указатель