Андрей Алексеевич Афанасьев , Александр Аркадьевич Рыболовлев , Александр Павлович Рыжков - Цифровая обработка сигналов. Учебное пособие для вузов

Рекомендовано Федеральным государственным бюджетным
образовательным учреждением высшего профессионального образования
«Московский технический университет связи и информатики»
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по укрупненной группе направлений подготовки
11.00.00 – «Электроника, радиотехника и системы связи»
Регистрационный номер рецензии 3107 от 01.09 2015 г. МГУП

Ìîñêâà
Ãîðÿ÷àÿ ëèíèÿ – Òåëåêîì
2019

УДК 621.391.037.37621.391.037.3
ББК 32.811.3
А9432.811
Р е ц е н з е н т ы: доктор техн. наук, профессор А. С. Аджемов;
канд. техн. наук, профессор В. С. Сперанский

Афанасьев А. А., Рыболовлев А. А., Рыжков А. П.
А94 Цифровая обработка сигналов. Учебное пособие для вузов. –
М.: Горячая линия – Телеком, 2019. – 356 с.: ил.
ISBN 978-5-9912-0611-2.
Изложены базовые теоретические и практические вопросы в области
анализа, синтеза и экспериментального исследования систем цифровой обработки сигналов (ЦОС). Приведены основные методы расчета
характеристик устройств ЦОС, показаны особенности их анализа в
различных условиях функционирования, даны основные подходы к
синтезу систем ЦОС, рассмотрены основные происходящие в них физические процессы. Изложенные теоретические сведения сопровождаются практическими примерами решения прикладных задач.
Для студентов вузов, обучающихся по укрупненной группе направлений подготовки 11.00.00 – «Электроника, радиотехника и системы связи», будет полезно для специалистов, занимающихся проектированием систем ЦОС.
ББК 32.811.3
Адрес издательства в Интернет WWW.TECHBOOK.RU

Учебное издание

Афанасьев Андрей Алексеевич, Рыболовлев Александр Аркадьевич,
Рыжков Александр Павлович
ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ
Учебное пособие для вузов
Редактор Ю. Н. Чернышов
Компьютерная верстка Ю. Н. Чернышова
Обложка художника О. Г. Карповой
Подписано в печать 12.11.2016. Формат 60×90/16. Усл. печ. л. 22,25.
Тираж 1000 экз. (3 завод. – 50 экз.). Изд. № 160611
ООО «Научно-техническое издательство «Горячая линия – Телеком»

ISBN 978-5-9912-0611-2

© А. А. Афанасьев, А. А. Рыболовлев,
А. П. Рыжков, 2017, 2019
© Издательство «Горячая линия – Телеком», 2019

2 / 35

Введение

Цифровая обработка сигналов (ЦОС, DSP — Digital signal processing) стала одной из самых мощных технологий, охвативших науку и технику в XXI веке. Революционные изменения уже коснулись широкого круга областей: коммуникации, медицинской техники, радиолокации и гидролокации, высококачественного воспроизведения музыки, разведки нефтяных месторождений и многих других. В каждой из этих областей произошло глубокое проникновение технологий цифровой обработки сигналов, обеспечившее разработку собственных алгоритмов и специальных методов. Эта комбинация «ширины» и «глубины» проникновения цифровой обработки
сигналов делает невозможным индивидуально овладеть всей технологией, которая уже разработана к настоящему времени. Изучение
цифровой обработки сигналов включает в себя две задачи: усвоение основных принципов и изучение специализированных методов,
которые необходимы для применения ЦОС в конкретных областях
науки и техники.
Бурный прогресс вычислительной техники в последние десятилетия привел к широкому внедрению методов цифровой обработки
информации практически во всех областях научных исследований и
народнохозяйственной деятельности. ЦОС относится к одному из
наиболее динамично развивающихся и перспективных направлений
и имеет большое фундаментальное и прикладное значение в современной радиотехнике и смежных с нею областях. Ее возможности
далеко не исчерпаны как в алгоритмическом, так и в техническом отношениях. Это обусловлено созданием новых принципов цифровой
обработки и интенсивным развитием элементной базы ЦОС: ростом
степени интеграции, функциональной сложности и быстродействия
цифровых специализированных процессоров. Методы и алгоритмы
цифровой обработки «стары», как методы Ньютона и Гаусса, и «молоды», как компьютеры и специализированные интегральные схемы.
Формулы классического численного анализа, такие как формулы
для интерполяции, интегрирования и дифференцирования с поправкой на цифровизацию, безусловно, являются алгоритмами цифровой
обработки, а наличие быстродействующих цифровых процессоров
благоприятствует развитию все более сложных и рациональных алгоритмов обработки --">