Fundamentals of Digital Signal Processing Using MATLAB

Cover Page......Page 1
Half-Title Page......Page 3
Copyright Page......Page 5
Dedication Page......Page 6
Preface......Page 7
Margin Contents......Page 19
Contents......Page 11
PART I: Signal and System Analysis......Page 22
1.1: Motivation......Page 23
1.2: Signals and Systems......Page 31
1.3: Sampling of Continuous-time Signals......Page 41
1.4: Reconstruction of Continuous-time Signals......Page 46
1.5: Prefilters and Postfilters......Page 53
1.6: DAC and ADC Circuits......Page 59
1.7: The FDSP Toolbox......Page 66
1.8: GUI Software and Case Studies......Page 72
1.9: Chapter Summary......Page 80
1.10: Problems......Page 82
2.1: Motivation......Page 90
2.2: Discrete-time Signals......Page 94
2.3: Discrete-time Systems......Page 102
2.4: Difference Equations......Page 106
2.5: Block Diagrams......Page 114
2.6: The Impulse Response......Page 116
2.7: Convolution......Page 120
2.8: Correlation......Page 130
2.9: Stability in the Time Domain......Page 137
2.10: GUI Software and Case Studies......Page 139
2.11: Chapter Summary......Page 149
2.12: Problems......Page 152
3.1: Motivation......Page 165
3.2: Z-transform Pairs......Page 169
3.3: Z-transform Properties......Page 177
3.4: Inverse Z-transform......Page 184
3.5: Transfer Functions......Page 194
3.6: Signal Flow Graphs......Page 201
3.7: Stability in the Frequency Domain......Page 204
3.8: Frequency Response......Page 211
3.9: System Identification......Page 218
3.10: GUI Software and Case Studies......Page 223
3.11: Chapter Summar......Page 233
3.12: Problems......Page 235
4.1: Motivation......Page 248
4.2: Discrete-time Fourier Transform (DTFT)......Page 253
4.3: Discrete Fourier Transform (DFT)......Page 261
4.4: Fast Fourier Transform (FFT)......Page 276
4.5: Fast Convolution and Correlation......Page 283
4.6: White Noise......Page 294
4.7: Auto-correlation......Page 302
4.8: Zero Padding and Spectral Resolution......Page 311
4.9: Spectrogram......Page 319
4.10: Power Density Spectrum Estimation......Page 324
4.11: GUI Software and Case Studies......Page 331
4.12: Chapter Summary......Page 339
4.13: Problems......Page 343
PART II: Digital Filter Design......Page 358
5.1: Motivation......Page 359
5.2: Frequency-selective Filters......Page 364
5.3: Linear-phase and Zero-phase Filters......Page 372
5.4: Minimum-phase and Allpass Filters......Page 380
5.5: Quadrature Filters......Page 389
5.6: Notch Filters and Resonators......Page 396
5.7: Narrowband Filters and Filter Banks......Page 400
5.8: Adaptive Filters......Page 405
5.9: GUI Software and Case Study......Page 408
5.10: Chapter Summary......Page 414
5.11: Problems......Page 417
6.1: Motivation......Page 428
6.2: Windowing Method......Page 433
6.3: Frequency-sampling Method......Page 445
6.4: Least-squares Method......Page 452
6.5: Equiripple Filters......Page 456
6.6: Differentiators and Hilbert Transformers......Page 464
6.7: Quadrature Filters......Page 470
6.8: Filter Realization Structures......Page 479
6.9: Finite Word Length Effects......Page 486
6.10: GUI Software and Case Study......Page 499
6.11: Chapter Summary......Page 506
6.12: Problems......Page 510
7.1: Motivation......Page 521
7.2: Filter Design by Pole-zero Placement......Page 526
7.3: Filter Design Parameters......Page 536
7.4: Classical Analog Filters......Page 539
7.5: Bilinear-transformation Method......Page 551
7.6: Frequency Transformations......Page 557
7.7: Filter Realization Structures......Page 563
7.8: Finite Word Length Effects......Page 572
7.9: GUI Software and Case Study......Page 582
7.10: Chapter Summary......Page 589
7.11: Problems......Page 593
PART III: Advanced Signal Processing......Page 603
8.1: Motivation......Page 605
8.2: Integer Sampling Rate Converters......Page 609
8.3: Rational Sampling Rate Converters......Page 613
8.4: Multirate Filter Realization Structures......Page 618
8.5: Narrowband Filters and Filter Banks......Page 622
8.6: A Two-channel QMF Bank......Page 629
8.7: Oversampling ADC......Page 634
8.8: Oversampling DAC......Page 642
8.9: GUI Software and Case Study......Page 645
8.10: Chapter Summary......Page 652
8.11: Problems......Page 655
9.1: Motivation......Page 667
9.2: Mean Square Error......Page 671
9.3: The Least Mean Square (LMS) Method......Page 678
9.4: Performance Analysis of LMS Method......Page 682
9.5: Modified LMS Methods......Page 691
9.6: Adaptive FIR Filter Design......Page 700
9.7: The Recursive Least Squares (RLS) Method......Page 706
9.8: Active Noise Control......Page 712
9.9: Nonlinear System Identification......Page 722
9.10: GUI Software and Case Study......Page 735
9.11: Chapter Summary......Page 740
9.12: Problems......Page 743
References and Further Reading......Page 756
1.1: Fourier Series......Page 760
1.2: Fourier Transform......Page 761
1.3: Laplace Transform......Page 763
1.4: Z-transform......Page 765
1.5: Discrete-time Fourier Transform......Page 766
1.6: Discrete Fourier Transform (DFT)......Page 767
2.2: Euler’s Identity......Page 769
2.4: Inequalities......Page 770
2.5: Uniform White Noise......Page 771
3.1: Installation......Page 772
3.3: Chapter GUI Modules......Page 773
3.4: FDSP Toolbox Functions......Page 774
A......Page 777
C......Page 778
D......Page 779
F......Page 780
I......Page 782
M......Page 783
P......Page 784
R......Page 785
S......Page 786
U......Page 787
Z......Page 788