《数字信号处理C语言程序集》 殷福亮 宋爱军
一本非常有用的书：数字信号处理C语言程序集,作者 殷福亮，宋爱军。清晰、完整。网上提供的有些版本残缺不全，存在漏页的情况，我上传的这个经仔细检查，不存在类似问题。本书内容十分丰富，紧贴工程应用实际，非常实用。提供了大量的函数及其源代码，利于读者参考。实在是不可多大的一本好书，你值得拥有！本书的具体内容不在此赘述，大家很容易百度得到的。图书在版编目(CIP)数据数字信号处理C语程序集/殷福亮、宋爱乍主编,-沈阳:辽宁科学学技术出版社,1997.7ISBN7-5381-25213数殷…Ⅲ.C语言-数学信号-信号处理应用程序Ⅳ.TN没1.72中国版本图书馆CIP数据核字(97)第03286号辽宁科学技术出版社出版沈阳市和平区北马路1(8号邮政编码110001)地方国营新民印刷总厂印刷新华书店北京发行所发开本:787×10921/16印张:28字数:710.0001997年7月第1版1997年7月第1次印刷责任编辑:马旭东版式设计:于浪封面设计;邹君文责任校对:东戈印数:15,0(0定价:30.00元目录第一篇常用数字信号的产生第一章数字信号的产生§1.1均匀分布的随机数baaa‘·aa·a··‘s4···‘44‘4··44·····4··-···§1.2正态分布的随机数…§1.3指数分布的随机数…………·······◆÷·············:§1.4拉普拉斯( Laplace)分布的随机数单·鲁。非号。非●着鲁鲁导●·。香§1.5瑞利( Rayleigh)分布的随机数……………………………………9§1.6对数正态分布的随机数………:11§L.7柯西( Cauchy)分布的随机数………·…·.13§1.8韦伯( Weibul)分布的随机数……15§1.9爱尔朗( Erlang)分布的随机数………………17§1.10贝努里( Bernoulli1)分布的随机数………●看鲁ψ鲁曹●自●喜鲁。由看看自命曲D自看19§1.11贝努里高斯分布的随机数·●中·······甲§1.12二项式分布的随机数……§1.13泊松( Poisson)分布的随机数§1·14ARMA(pq)模型数据的产生命●·p·看D●·看·。普。··●曲也。b§1.15含有高斯白噪声的正弦组合信号的产生…………§1.16解析信号的产生………35第二篇数字信号处理第一章快速傅立叶变换…"39§1.1离散傅立叶变换……§1.2快速傅立叶变换鲁鲁··音····着·D。·协。中·咖4卡4●音备·由画口省画曲命··44§1.3基4快速傅立叶变换………●4bb●■·即·●··。···鄂甲,银●看§1.4分裂基快速傅立叶变换………………………………57§1·5实序列快速傅立叶变换(-)….°°··.·····“···。61§1.6实序列快速傅立叶变换(二)……§1.7用一个N点复序州的FFT同时计算两个N点实序列离散傅立叶变换…。b自4血者b自晶。aa·70§I.8共轭对称序列的快速傅立叶反变换73§1.9紊因子快速傅立叶变换…………………………………………80§1.10 Chirp乙-变换算法…………………………………96第二章快速离散正交变换…§2.1快速哈特莱( Hartley)变换…………………………§2.2基4快速哈待莱( Hartley)变换§2.3分裂基快速哈特莱( Hartley)变换…§2.4快速离散余弦变换……15§2.5快速离散余弦反变换…………····自··非·中中····曹...·.118§2.6N=8点快速高散余弦变换·······…··…·121§27N=8点快速离散余弦反变换●鲁鲁·香垂香●鲁§28快速离散正弦变换…………………………129§2.9快速沃尔什( Walsh)变换…133§2.10快速希尔伯特变换(一)………………鲁·鲁音辛章·看·争●·●自章·自··137§2.11快速希尔伯特变换(二)…141第三章快速卷积与相关§3.1快速卷积………………………144§3.2长序列的快速卷积……………………147§33特别长序列的快速卷积…中4·鼻●………………∵"……152§3.4快速相关…………………………………………………158第四章数字滤波器的时城和频域响应…………16341数字滤波器的频率响应b●4,4看香·……163§4.2级联型数字滤波器的频率响应………………………166s4.3数字滤波器的时域响应171§4.4直接型IR数字滤波(一)………………………………174§4.5直接型IR数字滤波(二)…………177§4.6级联型IR数字滤波§4.7并联型IR数字滤波…………………………………………185第五章IR数宇滤波器的设计………………………………189§5.1巴持沃兹和切比雪夫数字滤波器的设计……◆香音非杳D,看看§5.2任意幅庋IR数字滤波器的优化设计……………………………2082第六章FIR数字滤波器的设计……………………………227§6.1窗函数方法………………………………………227§6.2频域最小误差平方设计………238§6.3切比雪夫通近方法…………………………………242第三篇随机数字信号处理第一章经典谱佔计···:·a4a命a4264§1.1功率谱估计的周期图方法264§1.2功率谱估计的相关方法………………………………………271第二章现代谱佔计隐自·音鲁章自●·●4鲁自费●●看§2.1求解一般托布利兹方程组的莱文森算法……………………280§2.2求解对称正定方程组的乔里斯基算法…83§2.3求解尤利沃克方程的莱文森德宾算法§2.4计算ARMA模型的功率谱密度……………………………….289§2.5尤利沃克谱估计算法…………292§2.6协方差谱估计算法.·…·…297§2.7Burg谱估计算法30§2.8最大似然谱估计算法鲁t···章·。看e308第三章时频分析………….314§3.1维格纳( wigner)分布……………◆鲁毋■章鲁·●●·●非b曲。島曲…314§3.2离散小波变换…318第四章随机信号的数字滤波330§41维纳( Wiener)数字滤波…唱·喜非最330§42卡尔曼( Kalman)数字滤波…·。··●··命···◆··命·335§4.3最小均方(LMS)自适应数字滤波………341§44归一化LMS自适应数字滤波344§4.5递推最小二乘(RLS)自适应数字滤波……………………348第四篇数字图像处理第一章图像基本运算………………ss"sss352§1·1图像读取、存储与显示…§1.2图像旋转….·····鲁具··。366§1.3图像灰度级直方图的计算…………368§1.4图像二值化的固定阀值法…1.5图像二值化的自适应阀值法…·中··看辛中·鲁音·甲●·372第二章图像增强-………376§2.1图像直方图均衡…………………………376§2.2中值滤波香看春·鲁自。看●··….·········色·.···B···378§2.3图像锐化······.···········世·D“·中·中···中·;··容e·咱要382§2.4图像平滑………………………………………………………………383第三章图像边缘检测辛b鲁卡鲁中●●·§31 Roberts算子边缘检测“····.…·386§3.2拉普拉斯算子边缘检测…………………………………388§3.3 Sobel算子边缘检测………§3.4 Robinson算子边缘检测………………………392§3.5 Kirsch算子边缘检测…鲁鲁·看§3.6 Prewitt算子边缘检测第四章图像细化……………………………………………139§4.1 Hilditch细化算法看●看非。●命D看鲁●●;·着●画399§4.2 Pavlidis细化算法qq··中····.404§4.3 Rosenfeld细化算法………第五篇人工神经网络第一章神经网络模型……·…·…"·416§1.1多层感知器神经网络………………………………………………416§1.2离散 Hopfield神经网络……………………………………425§1.3连续 Hopfield神经网络……。辛b4··吾。自司b命°…·434§1.4Tank- Hopfield线性规划神经网络参考文献…●●●电·单·4是p中······鲁s自····4·●……………”442第一篇常用数字信号的产生第一章数字信号的产生§1.1均匀分布的随机数功能产生(a,b)区间上均匀分布的随机数、方法简介均匀分布的概率密度函数为,a≤x≤b0,其它通常用U(2)表示,均匀分布的均值为+2,方差为(b2产生均匀分布随机数的方法如下:首先,由给定的初值x,用混合同余法ai=(ai-1+ c)(mod M)产生(0,1)区间上的随机数y。其中a=2045,c=1,M=20;然后,通过变换x;=a(b-a)y产生(ab)区间上的随机数z三、使用说明1.子函数语句double uniform (a.b. seed)2.形参说明a—双精度实型变量。给定区间的下限。b—双精度实型变量。给定区间的上限seed—长整型指针变量。*seed为随机数的种子。四、子函数程序(文件名: uniform.c)double uniform (a, b, seed)ouble ai doubled=2045兴(兴seed)+1Seed=关seed一(兴seed/1048576)为1048576;t=(兴seed)/1048576.0;t=a-(beturn (t)五、例题产生50个0到1之间均匀分布的随机数。主函数程序(文件名: uniform.m):#include " stdio. h# includi double a, bngdouble uniform(double, double, long int *a=0.0;b-1.0;s=13579for(i=0;
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TDOA定位技术原理及算法
对TDOA定位技术的基本原理的描述，基于时间测量值的蜂窝无线定位算法第1期郭华:TDOA定位技术的基本原理和算法21值的不确定性度量。对于二维定位系统,、CEP定义为CEP≈(0.75s)ODOP(11)包含了一半以均值为中心的随机矢量实现的圆半G丑OP可作为从大量基站中选择所需定位基站的指径。如果定位估计器为元偏差的CEP即为MS相对标,选中的基站是使(nOP最小的基站,还可用于其真实位置的不确定性度量如图2所示。如果佔计建立新系统时作为选择基站位置的参考。器为有偏差的且以偏差B为界,则对于50%概率,MS的信计位置在距离B+CEP内,此时,CEP为一3基于COST259信道模型的算法仿复杂函数,通常用其近似表示,对于TDOA双曲线主位,CEP近似表示为CEP=0.75J2+02为了从分评估CHAN算法和 Taylor算法在不其中202分别为二维估计位置的方差同信道环境、不同测量条件下的定位性能,本文设定了多种仿真条件,考虑了实际应用中的可能出现的发射机位置情况,并且每次都在相同的条件下对MS做定位佔计。考核定位结果的均方根误差(RMSE)并以图表的形式直观的表示出米,结合理论分析,对这两和主CEP偏差矢量要的无线定位算法做评估。平均估计位置实际应用中,对尢线定位精度造成影响的因素有许多种。在本文中主要考虑以下因素:小区半径的大小、参与定位的基站数目、不同的信道参数、设图2圆误差概率CEP备的测量误差、定位基站的排列形状等。综合考虑2.3几何精度因子((丑OP)以上因素,仿真所需的主要条件如采用距离测量方法的定位系统准确率在很大程1)针对COS259模型中的A、B、C、D四种信度上取决于基站和待定位移动台MS之间的几何位道做仿真。不同的信道其参数T不同。在考察小置关系几何位置对定位准确率影响的度量即为几区半径和定位基站数目对定位性能的影响时主要考何精度因子(GDOP),定义为定位误差RMSE与测虑了A和B两种信道,考察基站的排列形状时主要距误差RMSE比率。GDOP表征了由于移动台与基考虑B和D两种信道。站几何位置关系对测距误差的放大程度。对于无偏(2)检测设备造成的测量误差:假设检测设备精差计器,GDOP为:度造成的TDOA误差服从均值为0,标准差为30mGDOP=Ntr[(AA(7)的高斯正态分布。在考察设备的测量误差对定位精度的影响时,标准差分别取:30m、60m、90m、120m、其中,tr()表示对结果矩阵求迹,即求矩阵主对角150m线兀素之和aA为根据某种特征测量值建立的线性3.1理想信道环境下测量设备误差对定位的影响方程组的系数矩阵,即仿真条件:小区半径R-2000m,参与定位的基Y=AX(8)站数目为3~7个,MS在1/12小区内均匀分布,假这里,基站位置Y是已知的M×1维向量,MS位置设信道为理想的LOS信道,由信道造成的NIOS误X是2×1维未知向量[xy],A是Mx矩阵,如果差为0。仅仅考由于检测设备的测量误差对算法AA是非奇异矩阵且M>2,则式(8)为方程数大于定位性能的影响。比较受限 Taylor算法与CHAN未知量数目的超定方程组,采用最小二乘LS)算算法的定位性能法获得MS估计位置定位结果如图3、图4和图5所示X=(AAAY(9)从图3到图5可以看出,当仅有理想高斯分布对于无偏差的估计器及二维双曲线定位系统的测量误差时,参与定位基站的数目已经不是很重GDOP可表小为要了,基站数目的变化不会影响两种算法的定位性GDOP=x +o v/ s(10)能。定位性能与测量误差直接相关(基本呈线性增这里s为测距误差标准差。GDOP与CEP有以长)。从3个图屮都可以发现CHAN算法的定位性下近似关系能要好与 Taylor算法。也就是说CHAN算法的抗C1994-2010chinaAcademicjOurnalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp://www.cnkinet22西安邮电学学报2007年1月高斯分冇;NLOS误差服从COST259模型。仿真结果如图6、图7和图8所示。图3基站数为3时理想高斯测量误差条件下, MTavlor算法与CHAN算法的定位性能比较图6基站数目为3时, TAylor算法和CHAN算法在BadUrban和 Urban环境下图4基站数为4时理想高斯测量误差条件下 MTavlor算法与CHAN算法的定位性能比较图7基站数目为4时, MAylor算法和CHAN算法在Barban和 Urban环境下的性能比画量柱准展图5基站数为7时理想高斯测量误差条件下 MAylor算法与CHAN算法的定位性能比较高斯噪声性能更好,较适用于LOS信道环境。图8基站数目为7时, TAylor算法和CHAN算法在3.2COsT259环境下小区大小定位基站数目及 BadUrban和Uban环境下的性能比排列对定位性能的影响标识说明: Badurban chan表小在 Badurban(T参与定位基站数目与小区大小对定位性能的=1)环境下CHAN算法的定位性能曲线; Urban-影响Chan表示在 Urban(T=0.4)环境下CHAN算法的仿真条件:参与定位的基站数目固定为(3~7),定位性能曲线; BadUrban Taylor表示在 Badurban小区半径大小由100400变化。MS在112(T=1)环境下 M Taylor算法的定位性能曲线;Ur小区内均匀分布,在 Badurban和Ubam环境下比 ban Taylor表示在 Urban(T=0.4)环境下 M Taylor较受限的 Taylor算法和CHN算法的定位性能。算法的定位性能曲线。Taylor算法的初始位置取MS的实际位置;设从图6到图8可以看出,在实际信道中,CHAN备的测量误差服从均值为0,标准差为30m的理想算法的定位性能要比 Taylor算法的性能差,这是o01994-2010ChinaaCademicjOurnalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:/www.cnkinet第1期郭TDOA定位技术的基本原理和算法23由于CHAN算法本身就是针对運想高斯LoS环境想蜂窝状排列时 MAylor算法的定位性能曲线;提出米的,所以在实际信道中,由于NLOS误差的U Highway Chan表示在 Urban(T=0.4)环境下引入导致了CHAN算法性能的急剧下降。基站直线排列时CHAN算法的定位性能曲线我们也可以从图中发现,当NLOS误差分不相Highway Chan表示在 Rural(T=0.1)环境下同时,参与定位的基站数日的多少对算法的定位性基站直线排列时CHAN算法的定位性能曲线能没有多大的影响。但当小区半径大于3000m时,U Chan表示在 Urban(T=0.4)环境下基站理Taylor算法的性能呈直线下降,而且当小区半径增想蜂窝状排列时CHAN算法的定位性能曲线;大时, Maylor算法有可能出现不收敛情况。而CHan表示在Rurl(T-0.1)环境下基站理想CHAN算法性能变化较为平稳,且在任何情况下都蜂窝状排列时CHAN算法的定位性能由线能够给出定位结果。因此可以得出结论,在其它条件相同的条件下CHAN算法比 Taylor算法更适合与宏小区的无线非理想的基站分布对定位性能的影响仿真条件:小区半径从1000m~4000m,参与定位的基站数目为3。在类似高速公路的直线区域内基站一般呈直线分布。MS在1/12小区内均匀分布。比较受限 Taylor算法和CHAN算法在 Urban小区使加和Rura环境下的定位性能,以及基站直线分布与哩想蜂窝状分布下两种算法的定位性能。 Taylor图10基站直线排列与理想蜂窝状排列时在 Urban和算法中MS的初始位置取MS的实际位置。设备测Rurl环境下CHAN算法定位性能的比较量误差服从均值为0,标准差为30m的理想高斯分从图9和图10可以看出,基站的位置分布对两布。非视距误差NLOS满是COST259信道模型。种算法的定位性能影响都很人,其它条件不变时,当仿真结果如图9和图10所示基站呈直线分布时,定位性能都急剧下降。如果做樻向比较,在小、区半径较小时, Taylor算法有较好的定位性能。4小结通过以上的仿真与分析比较可以看出小区半径对CHAN算法的影响的程度比Taylor算法较小,在其它条件不变,只有小区半径增大的量准圣与时,CHAN算法的定位性能变化较为平稳。而Taylor算法的定位性能变化较为剧烈。说明在相同的图9基站直线排列与理想蜂窝状排列时,在 Urban和条件下,CHAN算法更适合与宏小区的定位。Rural环境下 TAylor算法定位性能的比较标识说明在LOS环境下,TDOA测量值的误差服从均U HighwayMTay表示在 Urban(T=0.4)环境值为0的埋想高斯分布CHAN算法的定位性能优于 Taylor算法的定位性能。所以CHAN算法更适下基站直线排列时 MAylor算法的定位性能曲线;合于LOS环境的定位。RHighwayM Tay表示在 Rural(T=0.1)环境下基站直线排列时 TAylor算法的定位性能曲线岀基站呈直线排列时,两种算法的定位性能与UMTay表示在 Urban(T=0.4)环境下基站理理想的蜂窝状分布时的定位性能相比急剧下降。在小区半径较小时, Taylor算法有较好的定位性能。想蜂窝状排列时 MAylor算法的定位性能曲线信道环境对定位性能有很大的影响,特别是对RMTav表示在 Rural(T=0.1)环境下基站理CIAN算法的影响更大一些。在郊区和远郊两种C1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp://www.cnki.net4西安邮电学学报2007年1月算法都能取得较好的定位效果,基本能够满足FWrokshop j une 2001911的定位要求;但在城区的效果就明显下降,在闹21 J ames J. Caffery:Jr. and Gordon L. Stuber: Overvie市区几乎不能准确定位。因此,要在市区和闹市区of Radiolocation in CDMA Cellular Systems. TEEF获得较好的定位效果,就需要对定位算法进行改进,Communications Magazine April 1998 pp 38-45对如何取得更精确的TDOA测量值,更好的克服3]An Overview of Wireless Indoor geolocation Techniqueand Systems. Kaven Pahlavan. Xinrong Li. MikaNLOS误差进行深入旳研究。Ylianttila. Ranvir chana. And matti latva- aho. Mo-参考文献bile and wireless Communications Networks. IFIPTC6/ European commission NETWORKiNG 2000 Inter-[I Do menico Porcino. Philips Research Laboratories. Stannational Workshop. MWCN 2000. Paris France. Maydardisation of Location Technologies Mobile Location2000Principle and algorithm of doa location technologyGUO HuaDepartment of Electronic of Information Engineering Xi an University of Post and Telecommunications, Xi an 710121, China)Abstract: This thesis researches the wireless location algorithms based on time-related measurements in thWireless Cellular Network. By analyzing existing basic techniques and algorit hms in wireless location this thesisselects the TDOA algorithm for emp hases of research. First, we int roduce two typical al gorithms as Taylor algo-rithm and chan algorithm. Furthermore, we analyze and compare them by simulation under some commonmobile channel environment. In order to eval uate the performance of the two basic al gorithms in detail, the perfect channel and two typical mo bile communication channel model (CoST 259 and TiPl)are employed for future detailed simulation. In simulations, many relative parameters w hich may effect the performance of the loca-tion algorithms are examined, such as the cell size, the number of the base stations taking part in the locationservice, equip ment measurement errors, NLOS effect etcKey words: Time of Arrive (TOA); Difference Time of Arrive( TDOA); Angel of Arrive(AOA); NLOS error(上接第18页)Error code protection and scheme of Turbo code forwreless video frequency transmissionXU Hua, DONG Yirning, XIA YangCollege of Communication and Information EngineeringNanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China)Abstract The characteristics of wireless channel such as time- variety and high BER requires not only strongerror correcting capability of channel coding method but also the ability to adjust bit rate according to the state ofwireless channel. The Rate Compatible Turbo code (RCP T)can fulfill such requirement, and protect video fre-quency stream with tr- s interleaver. The application of rCPt over the mo bile communication channel is intro-duced, and new schemes about adaptive coding system and unequal error protection are discussedKey words: Turbo codes; RCPT codes; puncture table, unequal error protectionC1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
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