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TECH I シリーズ Vol.9 【シリーズ一覧へ】

シミュレーションで学ぶ
ディジタル信号処理

MATLABによる例題を使って身につける基礎から応用

尾知 博 著
B5判 164ページ
定価2,057円(税込)
JAN9784789833202

2001年7月1日発行

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 ディジタル信号処理の基礎的な解説から始めているため,予備知識なしで内容が理解できます.そして,CAD(MATLAB)を使った演習を通してできるだけ物理的な説明を行い,とかく数式の展開のみで終始しがちなディジタル信号処理の内容が客観的に把握できるようになっています.
 また,実際の信号処理LSIなどのシステム設計において役に立つように解説しています.そして,ディジタルフィルタについては,とくにページを割き,実際の設計に役立つようにしています.
 さらに,ウェーブレット変換やフィルタバンクなどのマルチレート信号処理など新しい技術内容についても紹介しています.


■サポート・ページ


目次

第1部 ディジタル信号処理の基礎

第1章 ディジタル信号処理とは?
 1.1 アナログ信号処理とディジタル信号処理
 1.2 マルチメディアとディジタル信号処理
 1.3 1次元信号処理とディジタルフィルタ
 1.4 2次元信号処理と DCTによる画像圧縮

第2章 信号とシステム/時間と周波数
 2.0 導入
 2.1 信号とは?
  2.1.1 ディジタル信号処理システムと信号
  2.1.2 離散時間信号とは?
  2.1.3 離散時間信号の表現
 2.2 システムの時間領域表現
  2.2.1 システムと差分方程式
  2.2.2 線形時不変システム
  2.2.3 インパルス応答とたたみ込み
  2.2.4 因果性と安定性
 2.3 システムの周波数領域表現
  2.3.1 周波数応答
  2.3.2 システムの伝達特性(振幅,位相,群遅延)
 2.4 2次元の信号とシステム
  2.4.1 2次元信号
  2.4.2 2次元システムとたたみ込み
 章末問題
 コラムA 三角関数の指数関数表示(オイラーの公式)
 コラムB 相遅延特性と群遅延特性,位相と群遅延

第3章 信号のスペクトル解析
 3.0 とりあえず試してみよう
 3.1 フーリエ変換
  3.1.1 連続時間信号のフーリエ変換
  3.1.2 離散時間信号のフーリエ変換
  3.1.3 フーリエ変換の性質
  3.1.4 サンプリング定理
 3.2 離散フーリエ変換と高速フーリエ変換
  3.2.1 離散フーリエ変換(DFT)
  3.2.2 DFTの性質と問題点
  3.2.3 スペクトル解析のテクニック
  3.2.4 DFTを用いた直線たたみ込み
  3.2.5 高速フーリエ変換(FFT)
 3.3 2次元フーリエ変換
  3.3.1 2次元フーリエ変換と空間周波数
  3.3.2 2次元DFTとスペクトル解析
  3.3.3 2次元直線たたみ込み
 章末問題
 コラムC ディラックのデルタ関数σ(t)
 コラムD 連続時間信号と離散時間信号のフーリエ変換の関係
 コラムE 離散フーリエ変換と逆離散フーリエ変換

第4章 z変換
 4.0 とりあえず試してみよう
 4.1 z変換とその性質
  4.1.1 z変換と逆z変換
  4.1.2 z変換の物理的意味と具体例
  4.1.3 z変換の性質
 4.2 システムの伝達関数と周波数特性
  4.2.1 伝達関数と極・零点
  4.2.2 システムの周波数特性解析
  4.2.3 縦続および並列システムの伝達関数と周波数特性
 4.3 システムの安定性
  4.3.1 出力信号と極の関係
  4.3.2 伝達関数の係数値と安定性の関係
 4.4 状態変数解析
  4.4.1 システムの状態空間表現
  4.4.2 伝達関数と等価変換
 4.5 2次元z変換
  4.5.1 2次元 信号のz変換
  4.5.2 2次元 システムの伝達関数と周波数応答
 章末問題
 コラムF 全域通過回路と最小位相回路

第2部 ディジタルフィルタの設計・実現・最適化

第5章 FIRフィルタの設計
 5.0 導入演習
 5.1 設計仕様と次数の推定
  5.1.1 設計仕様
  5.1.2 次数(フィルタ長)の推定
 5.2 窓関数法
  5.2.1 理想フィルタのインパルス応答
  5.2.2 インパルス応答の有限化と窓関数
 5.3 等リプル近似法
 5.4 任意振幅特性の設計(MiniMax近似)
 5.5 直線位相FIRフィルタの性質とその応用
  5.5.1 インパルス応答の形状と周波数特性
  5.5.2 零点配置
 5.6 最小位相FIRフィルタの設計
 章末問題

第6章 IIRフィルタの設計
 6.1 IIRフィルタの特徴と次数決定
  6.1.1 IIRフィルタの特徴
  6.1.2 IIRフィルタとFIRフィルタの選択
  6.1.3 設計仕様と次数決定
 6.2 周波数選択型IIRフィルタの設計
  6.2.1 アナログ基準ローパスフィルタ
  6.2.2 周波数変換
  6.2.3 双一次s-z変換と周波数プリワープ
 6.3 任意特性の近似
  6.3.1 任意周波数特性の近似
  6.3.2 時間領域における近似
 6.4 全域通過回路の設計
 章末問題
 コラムG リミットサイクル発振
 コラムH 基準LPF伝達関数の導出
 コラムI IIRフィルタの次数決定

第3部 ディジタル信号処理システムの実現

第7章 信号処理システムのアーキテクチャ
 7.0 とりあえず試してみよう
 7.1 ディジタルフィルタの構成
  7.1.1 IIRディジタルフィルタ
  7.1.2 FIRフィルタ
 7.2 高速化のテクニック
  7.2.1 パイプラインアーキテクチャ
  7.2.2 リタイミング
  7.2.3 ルックアヘッド変換
  7.2.4 並列アーキテクチャ
  7.2.5 その他の高速化
 7.3 ハードウェアの低減と低消費電力化のテクニック
  7.3.1 1乗算器1加算器構成
  7.3.2 乗算器を用いない分散演算による構成
 章末問題
 コラムJ D-Aコンバータのアパーチャ効果

第8章 固定小数点ディジタル信号処理システムの最適化
 8.0 とりあえず試してみよう
 8.1 固定小数点演算と演算誤差
  8.1.1 固定小数点2進数
  8.1.2 固定小数点2進数における演算と誤差
  8.1.3 ディジタル信号処理システムにおける特性劣化と要因
 8.2 オーバフローの防止
  8.2.1 L1ノルム法
  8.2.2 L∞ノルム法
 8.3 丸め雑音の低減
  8.3.1 丸め雑音モデルと雑音電力
  8.3.2 バイクワッド縦続型IIRフィルタの丸め雑音の低減方法
 8.4 発振とその防止方法
  8.4.1 量子化リミットサイクル
  8.4.2 オーバフロー発振
 8.5 係数感度と周波数特性
  8.5.1 IIRフィルタ
  8.5.2 FIRフィルタ
 8.6 状態空間法によるシステムの最適化
  8.6.1 オーバフロー防止方法
  8.6.2 丸め雑音の最小化
  8.6.3 リミットサイクルの防止
 章末問題
 コラムK Lpノルムについて
 コラムL ガウス性信号

第4部 ディジタル信号処理の応用

第9章 マルチレート信号処理とフィルタバンク
 9.0 とりあえず試してみよう
 9.1 レート変換とその性質
  9.1.1 ダウンサンプラとアップサンプラ
  9.1.2 レート変換
  9.1.3 レート変換における有用なテクニック
 9.2 マルチレート信号処理の応用
  9.2.1 音声と画像のサブバンド符号化
  9.2.2 音声の暗号化(秘話回路)
  9.2.3 オーバサンプリグA-D/D-A変換器
  9.2.4 周波数シフト
  9.2.5 トランスマルチプレクサ(TDM-FDM変換)
  9.2.6 狭帯域ディジタルフィルタの実現
 9.3 ポリフェーズ分解とレート変換
  9.3.1 ポリフェーズ分解
  9.3.2 ポリフェーズ分解を用いたレート変換器の構成
 9.4 2分割フィルタバンクの設計
  9.4.1 2分割フィルタバンクの入出力特性
  9.4.2 QMFバンク
  9.4.3 双直交フィルタバンク
  9.4.4 CQF(パラユニタリ)バンク
  9.4.5 2分割PRフィルタバンクの零係数感度構成
 9.5 M分割フィルタバンクとウェーブレット変換
  9.5.1 最大間引きM分割フィルタバンク(バイナリツリー構成)
  9.5.2 非最大間引きDFTフィルタバンク
 章末問題



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