Часть I. Введение в MATLAB
7
Глава 1. Знакомство с системой MATLAB
9
1.1. Принятые обозначения 10
1.2. Установка и запуск MATLAB 11
1.3. Интерфейс MATLAB 13
1.4. Система помощи MATLAB 16
Глава 2. Режим прямых вычислений
24
2.1. Команды 25
2.2. Операторы: оператор присваивания 26
2.3. Константы 27
2.4. Переменные 34
2.5. Функции 37
2.6. Выражения 43
2.7. Символы и функции операций 44
2.8. Рабочая область памяти Workspace: команды who, whos, clear 51
2.9. Сохранение данных на диске: команды save, load 53
2.10. Создание собственной папки и сохранение пути к ней 53
Глава 3. Матричная лаборатория
55
3.1. Элементы матриц и обращение к ним 56
3.2. Длина вектора и размер матрицы: функции length, size 58
3.3. Функции генерации типовых матриц 58
3.4. Формирование векторов и подматриц из матрицы 61
3.5. Конкатенация подматриц и векторов в матрицы 63
3.6. Копирование матриц: функция repmat 64
3.7. Поэлементные операции с матрицами 65
3.8. Операции с матрицами в задачах линейной алгебры 66
3.9. Операции с матрицами в задачах математической статистики: функции max, min, sort, sum, prod, cumsum, diff, mean, std, var, cov, corrcoef 103
Глава 4. Типы массивов
111
4.1. Числовые массивы 111
4.2. Нечисловые массивы 114
4.3. Определение типа данных: функция class 124
Глава 5. Графика
127
5.1. Двумерная графика: команды figure, hold on, hold off; функция subplot 127
5.2. Оформление графиков: команда grid, функции title, xlabel, ylabel, gtext, legend, xlim, ylim 129
5.3. Двумерные графики: функции plot, loglog, semilogx, semilogy, logspace, fplot 130
5.4. Управление свойствами графиков 135
5.5. Специальные двумерные графики: функции stem, stairs, polar, compass, bar, pie, hist 139
5.6. Трехмерная графика 145
5.7. Формирование сетки на плоскости XOY: функция meshgrid 145
5.8. Трехмерные графики: функции plot3, mesh, meshc, meshz, surf, surfl, surfc, contour3 146
5.9. Управление свойствами трехмерных графиков: функция colormap; команды shading interp, colorbar 150
Глава 6. Численные методы решения типовых задач
153
6.1. Операции с многочленами 153
6.2. Корни уравнения: функция fzero 159
6.3. Аппроксимация и интерполяция 161
6.4. Минимизация функций: функции fminbnd, fminsearch 169
6.5. Численное интегрирование: функции trapz, cumtrapz, quad, quad1, dblquad 172
6.6. Численное интегрирование обыкновенных дифференциальных уравнений 174
Глава 7. Режим программирования
187
7.1. Программы пользователя — M-файлы 188
7.2. Структура function-файлов: функции nargin, nargout; команды type, global; оператор return 188
7.3. Структура script-файлов: команды echo on, echo off 192
7.4. Разработка программ в MATLAB 194
7.5. Работа с M-файлами 208
Часть II. Моделирование ЦОС программными средствами MATLAB
217
Глава 8. Дискретные сигналы
219
8.1. Представление последовательностей 220
8.2. Случайные последовательности: функции rand, randn, xcorr, xcov 244
Глава 9. Линейные дискретные системы
257
9.1. Моделирование линейных дискретных систем во временной области 257
9.2. Моделирование линейных дискретных систем в z-области 285
9.3. Моделирование линейных дискретных систем в частотной области 302
Глава 10. Структуры линейных дискретных систем
313
10.1. Разновидности структур КИХ- и БИХ-систем 313
10.2. Описание структур КИХ- и БИХ-систем в виде объектов dfilt 318
10.3. Функции MATLAB для объектов dfilt 325
10.4. Расстановка звеньев и масштабирование в объектах dfilt: функции sos, scale 332
Глава 11. Дискретное преобразование Фурье
339
11.1. Вычисление ДПФ: функции fft, ifft, fftshift; внешние функции fft_e1, fft_e2 342
11.2. Вычисление свертки с помощью ДПФ: функция fftfilf; внешняя функция iir_iir 356
11.3. Вычисление свертки с секционированием: функция fftfilt 363
Глава 12. Обработка случайных сигналов линейными дискретными системами
367
12.1. Формирование случайных сигналов с заданным законом распределения вероятностей 367
12.2. Формирование случайных сигналов с заданной корреляционной функцией 370
12.3. Непараметрические методы спектрального анализа: функции wvtool, psd 371
12.4. Линейное предсказание: функция lpc 381
12.5. Параметрические методы спектрального анализа: функции pcov, arcov, pmcov, armcov, pburg, arburg, pyulear, aryule 387
Глава 13. Синтез КИХ-фильтров
391
13.1. Цифровые фильтры 391
13.2. Свойства КИХ-фильтров 393
13.3. Задание требований к частотным характеристикам КИХ-фильтров 395
13.4. Синтез КИХ-фильтров методом окон: функции fir1, kaiserord; внешние функции check_low, check_high, check_pass, check_stop, plot_fir 400
13.5. Синтез КИХ-фильтров методом наилучшей равномерной (чебышевской) аппроксимации: функции firpm, firpmord, firgr; внешняя функция MAG_fir 417
13.6. Цифровой преобразователь Гильберта 442
13.7. Цифровой дифференциатор 449
13.8. Приведенная структура КИХ-фильтра: описание в виде объекта dfilt 453
13.9. Анализ характеристик цифрового фильтра: функция fvtool 456
Глава 14. Синтез БИХ-фильтров
457
14.1. Свойства БИХ-фильтров 457
14.2. Задание требований к частотным характеристикам БИХ-фильтров и процедура синтеза 458
14.3. Синтез аналоговых фильтров: функции butter, cheby1, cheby2, ellip, buttord, cheb1ord, cheb2ord, ellipord, freqs 460
14.4. Синтез БИХ-фильтров методом инвариантности импульсной характеристики: функции impinvar, impulse 463
14.5. Синтез БИХ-фильтров методом билинейного Z-преобразования: функции bilinear, butter, cheby1, cheby2, ellip, buttord, cheb1ord, cheb2ord, ellipord 469
14.6. Структура БИХ-фильтра: описание в виде объекта dfilt 480
14.7. Описание требований к АЧХ КИХ- и БИХ-фильтров в виде объектов fdesign 481
14.8. Синтез КИХ- и БИХ-фильтров в виде объектов dfilt на основе объектов fdesign 486
Глава 15. Адаптивная цифровая фильтрация
493
15.1. Применение принципов адаптации в системах ЦОС 493
15.2. Адаптивный алгоритм LMS: функции lms и nlms для объектов adaptfilt 499
15.3. Адаптивный алгоритм RLS: функция rls для объекта adaptfilt 504
Глава 16. Квантование в системах ЦОС с фиксированной точкой
513
16.1. Эффекты квантования в структуре цифрового фильтра 515
16.2. Моделирование структуры цифрового фильтра с фиксированной точкой 542
16.3. Анализ характеристик КИХ- и БИХ-фильтров с ФТ 566
16.4. Моделирование квантования в АЦП 581
16.5. Вычисление реакции КИХ- и БИХ-фильтров с ФТ: функция filter 601
Глава 17. Многоскоростные системы ЦОС
618
17.1. Однократные системы интерполяции 619
17.2. Моделирование однократной интерполяции в MATLAB: функции interp, upfirdn 624
17.3. Однократные системы децимации 629
17.4. Моделирование однократной децимации в MATLAB: функции decimate, upfirdn 635
17.5. Системы однократной передискретизации 638
17.6. Моделирование однократной передискретизации в MATLAB: функции resample, upfirdn 639
17.7. Описание полифазной структуры систем интерполяции и децимации в виде объектов mfilt 642
Глава 18. Вейвлет-обработка сигналов
651
18.1. Основные понятия вейвлет-анализа 652
18.2. Вейвлеты в системе MATLAB: функции wavemngr, waveinfo, wavefun, centfrq 655
18.3. Непрерывное вейвлет-преобразование: функция cwt 667
18.4. Масштабирующие фильтры: функции dbwavf, symwavf, coifwavf, biorwavf, rbiowavf 671
18.5. Фильтры разложения и восстановления: функции orthfilt, wfilters, qmf, dwt, iwdt 672
18.6. Многоуровневый вейвлет-анализ: функции wavedec, waverec, appcoef, detcoef, swt, iswt 680
18.7. Вейвлет-пакеты: функции wpdec, wpcoef, wprec, wentropy, besttree 684
Глава 19. Взаимодействие с внешними источниками сигналов
690
19.1. Форматы данных, совместимые со средствами анализа сигналов в MATLAB 690
19.2. Использование готовых сигналов: функция wnoise 692
19.3. Импорт внешних файлов: функция wavread 697
19.4. Воспроизведение звука: функции sound, soundsc, wavplay 700
19.5. Запись звуковых файлов: функции wavrecord, wavwrite 702
Часть III. Моделирование ЦОС средствами GUI
705
Глава 20. Проектирование цифровых фильтров средствами GUI FDATool
707
20.1. Синтез цифровых фильтров 708
20.2. Входные параметры цифровых фильтров 710
20.3. Примеры синтеза цифровых фильтров 715
20.4. Выбор структуры цифрового фильтра 721
20.5. Анализ цифровых фильтров 722
20.6. Синтез цифровых преобразователей Гильберта 724
20.7. Синтез цифровых дифференциаторов 726
20.8. Сохранение цифровых фильтров на время сеанса в GUI FDATool 728
20.9. Экспорт цифровых фильтров как объектов dfilt 729
20.10. Импорт цифровых фильтров как объектов dfilt 732
20.11. Моделирование структуры цифровых фильтров с фиксированной точкой 733
Глава 21. Моделирование цифровой фильтрации средствами GUI SPTool
742
21.1. Синтез цифровых фильтров 743
21.2. Входные параметры цифровых фильтров 747
21.3. Примеры синтеза цифровых фильтров 750
21.4. Анализ цифровых фильтров 755
21.5. Импорт входного сигнала 756
21.6. Моделирование цифровой фильтрации 760
21.7. Анализ сигналов во временной области 761
21.8. Анализ сигналов в частотной области 763
21.9. Экспорт данных из GUI SPTool 766
21.10. Выход из GUI SPTool 772
Глава 22. Моделирование вейвлет-преобразований средствами GUI пакета Wavelet Toolbox
773
22.1. Просмотр вейвлетов 774
22.2. Одномерный дискретный вейвлет-анализ 775
22.3. Одномерный пакетный вейвлет-анализ 782
22.4. Вещественный и комплексный одномерный непрерывный вейвлет-анализ 785
22.5. Удаление шума из стационарного случайного одномерного сигнала 787
22.6. Оценка плотности распределения 789
22.7. Оценка регрессии 791
22.8. Отбор вейвлет-коэффициентов 793
Список литературы 795
Предметный указатель 798