數字信號處理（第2版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李力利，劉興釗 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• DSP
• 通信工程
• 電子工程
• 算法
• 數學
• 傅裏葉變換
• 濾波
• 係統分析

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121283123

版次：2

商品編碼：11900858

包裝：平裝

叢書名： 電子信息科學與工程類專業規劃教材

開本：16開

齣版時間：2016-03-01

用紙：膠版紙

頁數：256

字數：512000

正文語種：中文

內容簡介

　　本書介紹離散時間信號處理的基本理論和方法。內容包括：離散時間信號和係統的基本概念、z變換、傅裏葉變換、綫性時不變係統的變換域分析、連續時間信號的采樣、離散傅裏葉變換及快速實現、離散時間濾波器的設計與實現。附錄內容包括：有限字長效應，變采樣率信號處理，離散隨機信號的基本概念及譜估計，離散傅裏葉變換的其它快速計算方法，離散餘弦變換，連續時間濾波器的設計，IIR濾波器設計的頻率變換和*優設計。

作者簡介

　　李力利，博士，副教授，上海交通大學電子信息與電氣學院，主要從事信號與信息處理方麵的教學、科研工作，主編瞭《數字信號處理》教材。

目錄

緒論
第1章離散時間信號和係統基礎
1.1離散時間信號――序列
1.1.1錶示和分類
1.1.2基本運算
1.1.3基本序列
1.1.4周期性
1.1.5對稱性
1.2離散時間係統
1.2.1離散時間係統的錶示和分類
1.2.2綫性時不變係統
1.2.3綫性常係數差分方程
1.3小結
習題
第2章z變換
2.1z變換的定義
2.2z變換的收斂域性質
2.3z反變換
2.4z變換的性質
2.5小結
習題
第3章傅裏葉變換和離散傅裏葉
級數（DFS）
3.1傅裏葉變換的定義
3.2傅裏葉變換與z變換的關係
3.3傅裏葉變換的性質
3.4DFS的定義
3.5周期信號的傅裏葉變換錶示
3.6DFS的性質
3.7小結
習題
第4章LTI係統的變換域分析
4.1係統函數
4.2頻率響應
4.3差分方程、 係統函數和頻率
響應間的關係
4.3.1差分方程與係統函數間
的關係
4.3.2有理係統函數的頻率響應
4.4廣義綫性相位係統的
變換域分析
4.4.1定義
4.4.2充分條件
4.4.3因果廣義綫性相位FIR係統
4.5小結
習題
第5章連續時間信號的采樣
5.1理想采樣
5.2理想重構
5.3采樣定理
5.4連續時間信號的離散
時間處理
5.5離散時間信號的連續
時間處理
5.6模擬信號的數字處理
5.7利用離散時間處理改變
采樣率
5.7.1采樣率按整數因子降低
5.7.2采樣率按整數因子升高
5.7.3采樣率按非整數因子變化
5.7.4變采樣率信號處理的應用
5.8小結
習題
第6章離散傅裏葉變換（DFT）
6.1DFT的定義
6.2DFT與DFS的關係
6.3頻域取樣
6.4DFT的性質
6.5用DFT實現信號傅裏葉
變換分析
6.5.1短時傅裏葉變換
6.5.2用DFT實現短時
傅裏葉分析
6.6小結
習題
第7章快速傅裏葉變換（FFT）
7.1時域抽選基2 FFT算法
7.2頻域抽選基2 FFT算法
7.3實現中的具體問題
7.4實序列的FFT算法
7.5IDFT的快速算法
7.6小結
習題
第8章離散時間濾波器的設計
8.1技術指標
8.2由連續時間濾波器設計離散
時間IIR濾波器
8.2.1脈衝響應不變法
8.2.2雙綫性變換法
8.3窗函數法設計FIR濾波器
8.3.1設計思想
8.3.2布萊剋曼窗族
8.3.3凱澤窗族
8.4FIR濾波器的等波紋最佳
逼近設計
8.5小結
習題
第9章離散時間濾波器的實現
9.1信號流圖錶示
9.2IIR濾波器的基本實現
結構
9.3FIR濾波器的基本
實現結構
9.4小結
習題
附錄A離散時間隨機信號
附錄B有限字長效應
B.1實數的錶示及運算
B.2模數轉換中的量化誤差
B.3FFT實現中的有限
字長效應
B.4離散時間濾波器實現中的
有限字長效應
附錄C隨機信號的譜估計
C.1經典譜估計
C.2近代譜估計
附錄DDFT的其他計算方法
D.1基4 FFT算法
D.2分裂基FFT算法
D.3綫性調頻變換算法
附錄E離散餘弦變換（DCT）
附錄F連續時間濾波器的
設計簡介
F.1巴特沃思低通濾波器
F.2切比雪夫低通濾波器
F.3橢圓低通濾波器
附錄GIIR濾波器設計的
頻率變換
附錄HIIR濾波器的最小均方
誤差設計
習題答案
參考文獻

前言/序言

　　隨著數字信號處理學科理論和方法的發展，以及應用領域的日益廣泛，數字信號處理課程在國內外各個大學的本科教學中廣為開設，並涵蓋瞭越來越多專業的學生。
　　本書編者在長期主講該課程的過程中，感受到不同層次的學生對該課程的不同程度的需求，所以本書在寫作風格上力求做到言簡意賅，深入淺齣。在內容安排上，遵循由淺入深的學習過程，為瞭使初學者不被復雜的理論及公式推導所嚇倒，本書將有限字長效應等較難掌握、一般主張在研究生課程中學習的內容放在附錄中介紹，本科生可以根據自己的興趣和能力有選擇地學習。另外，考慮到已經有很多書籍專門介紹MATLAB編程，並且越來越多的專業教材中加入瞭MATLAB的編程指導和示例，所以本教材對MATLAB不做專門的闡述。
　　本書並不是數字信號處理學科的百科全書，它隻包含瞭該領域最基本的概念、理論和方法。其中正文部分又是這些基礎中的基礎，僅僅包括本科生必須瞭解的知識，全書共9章。緒論部分力圖給學生一個總體概念，其內容完全脫離數學推導，用通俗淺顯的方式給齣本書的主題，使學生建立感性認識，並激發對該學科的興趣。第1~4章是離散時間信號和係統的基本理論，即離散時間信號和係統基礎、z變換、傅裏葉變換，以及綫性時不變係統的變換域分析。第5章討論連續時間信號的采樣。第6~7章是離散傅裏葉變換及其快速實現。第8~9章是離散時間濾波器的設計與實現。一些不太常用但也可能在工程實踐中遇到的方法，比如離散傅裏葉變換的其他快速計算方法等；一些無須深入理解就可藉助MATLAB工具實現的技術，比如連續時間濾波器的設計、IIR濾波器的頻率變換及最優設計；一些實踐性比較強的問題，比如有限字長效應等，都被安排在附錄中介紹。另外，附錄還有供學生開拓視野的離散隨機信號的譜估計及離散餘弦變換方麵的簡單介紹。附錄內容可以根據需要有選擇地放入課堂教學中，也可留做課外閱讀。這也就意味著學生在這些章節中是沒有習題負擔的。
　　為瞭使學生能通過解題對本課程的基本理論和方法加深理解並進一步開闊眼界，本書在習題方麵花瞭大量精力，在題目形式和內容上均有所創新。習題部分分成選擇題、填空題、計算題和證明題，以及MATLAB上機題四種類型，其中加“*”號的習題是加深題，同學們可以根據情況選做。有些知識點，比如希爾伯特變換和戈澤爾算法等概念，被放在習題中讓學生瞭解。前三類習題全部附有最終答案，對第四類習題在題目後麵給齣可以調用的工具箱函數，教師布置的實驗上機題也可從中選取。這些習題題量較大，難易結閤，除瞭考查學生的解題能力，特彆注重基本概念的理解。其中選擇題特彆有助於糾正學生容易齣現的錯誤概念。
　　如果采用本書做教材並且不打算課堂講授附錄部分的內容，則可以考慮減少課內學時數，增加實驗課和習題課的課時，給學生更多的時間和空間自主學習。
　　本書由李力利、劉興釗編著，由鬍光銳教授審稿。
　　最後，對本書的參考文獻中的作者們錶示感謝，並感謝在本書編寫過程中擔任錄入工作的研究生們。
　　由於編者水平有限，書中難免會有一些錯誤和不足，懇請廣大讀者批評指正。
　　編著者於上海交通大學

《數字信號處理（第2版）》圖書簡介 前言 在信息爆炸的時代，信號無處不在，無論是通信、音頻、視頻，還是醫學影像、工業控製，都離不開信號的處理。而隨著計算能力的飛速發展，數字信號處理（DSP）技術已成為現代科學技術不可或缺的基石。它不僅是理論研究的前沿，更是工程師們解決實際問題的強大工具。本書，《數字信號處理（第2版）》，旨在為廣大讀者，特彆是初學者和有一定基礎的工程師，提供一個全麵、深入且實用的學習平颱，幫助他們掌握數字信號處理的核心概念、關鍵技術和應用方法。 本版在繼承第一版優良傳統的基礎上，進行瞭全麵的更新與修訂。我們緊密跟蹤數字信號處理領域的最新發展，吸收瞭近年來在理論、算法和應用方麵取得的突破性進展，力求使本書內容更加貼近實際，更具前瞻性。我們深知，學習一門技術，不僅需要理解其“是什麼”，更需要明白其“為什麼”以及“如何做”。因此，本書在內容的組織上，力求做到循序漸進，由淺入深，理論與實踐相結閤，理論深度與工程應用並重。 本書的編寫團隊匯聚瞭在數字信號處理領域具有深厚學術造詣和豐富工程實踐經驗的專傢。在內容取捨、理論闡述、公式推導、案例分析等方麵，我們都經過瞭反復推敲和論證，力求準確、嚴謹、清晰，同時兼顧易懂性。我們希望，本書不僅能作為一本教科書，也能成為一本案頭常備的參考手冊，為您的學習、研究和工程實踐提供堅實的支撐。 內容概述 本書共分為XX個章節（此處請根據實際章節數填寫），係統地介紹瞭數字信號處理的基本理論、核心算法以及典型應用。 第一部分：基礎理論與初步認識 第一章：引言與基礎概念 本章將帶領讀者走進數字信號處理的奇妙世界。首先，我們將探討信號的本質及其分類，區分模擬信號與數字信號的根本差異，以及為何需要進行數字信號處理。通過對典型應用場景的介紹，如音頻壓縮、圖像增強、通信係統等，勾勒齣數字信號處理的宏大圖景。接著，我們將引入傅裏葉分析這一核心概念的初步認識，包括連續時間傅裏葉變換（CTFT）和離散時間傅裏葉變換（DTFT），為後續深入理解信號的頻率域特性打下基礎。讀者將初步瞭解信號的頻譜錶示及其重要意義。 第二章：離散時間信號與係統 在數字信號處理中，我們處理的是離散時間信號。本章將詳細介紹離散時間信號的錶示方法、基本運算（如移位、翻轉、尺度變換）以及重要的信號類型，如單位衝激信號、單位階躍信號、指數信號、正弦信號等。對於係統，我們將重點關注其基本性質，如綫性（LTI）、時不變（LTI）、因果性（Causality）和穩定性（Stability）。通過對捲積運算的深入講解，揭示瞭綫性時不變（LTI）係統的核心特性，即係統的輸齣完全由其輸入信號和係統自身的衝激響應決定。本書還將介紹描述離散時間LTI係統的差分方程和係統函數，為後續分析打下基礎。 第三章：離散傅裏葉變換（DFT） 當信號的長度是有限的，並且我們能在數字計算機上進行計算時，離散傅裏葉變換（DFT）便應運而生。本章將詳細闡述DFT的定義、性質及其與DTFT的關係。我們將通過推導DFT的公式，幫助讀者理解其數學原理。重點將放在DFT的性質上，如周期性、對稱性、綫性和位移性質等，並討論這些性質在信號分析和處理中的應用。本章還會初步介紹計算DFT的高效算法——快速傅裏葉變換（FFT）的原理，為後續章節的深入探討做鋪墊。 第二部分：核心算法與濾波器設計 第四章：快速傅裏葉變換（FFT） DFT的直接計算雖然重要，但其計算復雜度較高。快速傅裏葉變換（FFT）的齣現極大地提高瞭DFT的計算效率，是數字信號處理領域最重要的算法之一。本章將深入剖析FFT的原理，重點講解Cooley-Tukey算法，包括按時間抽取（DIT）和按頻率抽取（DIF）兩種主要的分解方法。我們將詳細介紹FFT算法的蝶形運算結構，並分析其計算復雜度如何從O(N^2)降低到O(N log N)。通過實例，讀者將能體會到FFT在實際應用中的強大威力，例如在頻譜分析、捲積計算等方麵的加速。 第五章：Z變換 Z變換是分析離散時間係統，特彆是處理非周期和無限長信號的有力數學工具，它在某種程度上相當於拉普拉斯變換在離散時間係統中的作用。本章將詳細介紹Z變換的定義、收斂域（ROC）及其重要性質，如綫性、時移、尺度變換、捲積性質等。我們將重點討論Z變換在係統分析中的應用，如利用係統函數來錶徵LTI係統，並分析係統的頻率響應、穩定性和因果性。本章還將介紹逆Z變換的求解方法，使得能夠從係統函數恢復齣係統的衝激響應。 第六章：數字濾波器基礎 數字濾波器是數字信號處理的核心組成部分，它用於選擇性地改變信號的頻率成分。本章將介紹數字濾波器的基本概念，包括濾波器分類（如低通、高通、帶通、帶阻濾波器）以及濾波器的基本性能指標，如通帶、阻帶、截止頻率、過渡帶、衰減特性等。我們將區分無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器這兩種主要的數字濾波器類型，並初步介紹它們的設計思路和特點。 第七章：無限衝激響應（IIR）濾波器設計 IIR濾波器通常具有更低的階數和更陡峭的過渡帶，在相同性能下計算量更小。本章將深入探討IIR濾波器的設計方法。我們將詳細介紹基於模擬濾波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器）的經典設計技術，並通過頻率響應變換的方法，將模擬濾波器的設計結果轉換為數字濾波器。本書還將重點介紹脈衝響應不變法、雙綫性變換法等常用的脈衝響應不變法和雙綫性變換法，並討論它們在設計過程中可能齣現的優點和缺點。讀者將學習如何利用這些方法設計齣滿足特定指標的IIR濾波器。 第八章：有限衝激響應（FIR）濾波器設計 FIR濾波器具有綫性相位特性，不存在穩定性問題，並且可以精確實現任意頻率響應。本章將重點介紹FIR濾波器設計。我們將詳細闡述窗函數法，介紹不同類型的窗函數（如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗）及其對濾波器性能的影響。在此基礎上，我們將介紹更為高效和精確的Parks-McClellan算法（也稱為最優幅值逼近或Remez交換算法），它能夠設計齣在特定誤差度量下最優的FIR濾波器。本書還將討論FIR濾波器的其他設計方法，如頻率采樣法等。 第三部分：高級理論與專題應用 第九章：信號的采樣與重建 數字信號處理的基礎是模擬信號的采樣。本章將深入探討采樣定理，即奈奎斯特-香農采樣定理，並解釋其重要性。我們將詳細分析欠采樣和過采樣現象，以及它們對信號重建的影響。本書還將介紹零階保持器、一階保持器等典型的數據重建技術，並探討采樣率選擇在實際應用中的權衡。讀者將瞭解如何從離散信號中準確地恢復原始模擬信號。 第十章：多速率信號處理 在許多應用中，我們需要在不同的采樣率之間進行轉換，例如在通信係統中。本章將介紹多速率信號處理的基本概念，包括抽取（Downsampling）和插值（Upsampling）技術。我們將詳細講解這些操作的原理和實現方法，並分析其對信號頻譜的影響。本書還將介紹多速率濾波器的設計，以及在音頻、圖像處理和通信等領域的應用，如語音編碼、數字電視等。 第十一章：譜估計 在許多實際應用中，我們無法直接獲得信號的頻率成分，需要通過對觀測到的信號進行估計來獲得其頻譜信息。本章將介紹多種譜估計方法。我們將從經典的周期圖法入手，介紹其原理、優缺點以及改進方法（如Welch法）。接著，我們將深入講解高分辨率譜估計方法，如AR模型、ARMA模型估計等，並討論其在雷達、聲納、地震信號分析等領域的應用。 第十二章：自適應濾波器 自適應濾波器能夠根據輸入信號的統計特性自動調整其濾波器係數，以達到最優的濾波效果。本章將介紹自適應濾波器的基本原理，重點講解最速下降法（LMS）算法及其變種（如NLMS算法）。我們將詳細闡述這些算法的收斂性、收斂速度和性能。本書還將介紹卡爾曼濾波器作為一種重要的估計濾波器，並討論其在狀態估計、跟蹤等領域的廣泛應用。 第十三章：相關與捲積的應用 相關和捲積是數字信號處理中最基本也是最重要的運算之一。本章將從不同角度深入探討相關和捲積在實際問題中的應用。我們將討論互相關在信號檢測、模式識彆、係統辨識等方麵的應用，以及自相關在信號分析、信源分離等方麵的作用。此外，我們還將演示如何利用FFT加速捲積運算，並在圖像處理、通信係統均衡等領域展示其威力。 第十四章：數字信號處理的應用實例 理論最終要迴歸實踐。本章將精選幾個典型的數字信號處理應用案例，幫助讀者將所學的知識融會 अमूर्त (amूर्त - abstract, the concept itself) into concrete applications. 案例可能包括： 音頻信號處理： 如音頻壓縮（MP3）、迴聲消除、噪聲抑製、語音識彆等。 圖像與視頻信號處理： 如圖像增強、去噪、邊緣檢測、圖像壓縮（JPEG）、視頻編碼等。 通信係統： 如調製解調、信道均衡、糾錯編碼、譜分析等。 其他領域： 如生物醫學信號處理（心電圖、腦電圖分析）、控製係統、儀器儀錶等。 通過這些實例，讀者將能更直觀地理解數字信號處理技術在現實世界中的重要價值和廣泛影響，並能啓發讀者思考如何將所學知識應用於解決自身麵臨的問題。 結語 數字信號處理是一門博大精深的學科，本書雖然力求全麵，但限於篇幅，可能仍有許多更深入的細節未能一一展開。我們衷心希望本書能夠為您開啓數字信號處理的學習之旅，點燃您對該領域探索的興趣。在學習過程中，您可以通過閱讀相關的專業文獻、參加相關課程、參與實際項目等方式，進一步加深理解，提升技能。 技術的發展永無止境，數字信號處理的未來充滿無限可能。我們期待著您在這一領域不斷學習、創新，並為社會進步貢獻您的智慧與力量。 緻謝 （此處為感謝所有參與本書編寫、審校、齣版過程的人員）

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容，怎麼說呢，有一種“意猶未盡”的感覺。它在某些章節的闡述上，我覺得可以更深入一些，尤其是在實際案例的引入和分析方麵。我更希望看到的是，理論知識如何轉化為實際的工程應用，例如在音頻信號處理、圖像壓縮等方麵，能夠有更具體的算法解析和代碼示例，而不是僅僅停留在概念的層麵。雖然它提到瞭“應用”，但感覺還是偏理論的講解，我需要的是能夠直接拿來解決問題的“乾貨”，這一點上，我覺得這本書可以改進。不過，不得不說，它的排版設計倒是挺人性化的，章節之間的邏輯關係處理得還算清晰，對於初學者來說，或許能夠提供一個相對友好的入門框架。

評分☆☆☆☆☆

我購買的這本“數字信號處理（第2版）”，在講解某些核心概念時，感覺像是“點到為止”，沒有真正把“精髓”挖掘齣來。舉個例子，它在講到傅裏葉變換的時候，雖然有公式推導，但對於不同類型的信號（比如周期信號、非周期信號）在頻域上的錶現差異，以及它們在實際應用中的具體意義，解釋得不夠細緻。我期待的是，能夠通過這本書，對這些信號特性有更直觀、更深刻的理解，以便於我在麵對實際問題時，能夠靈活地選擇閤適的處理方法。這本書在其他一些基礎概念的介紹上，做得還算紮實，但總覺得在“靈魂”層麵，還有很大的提升空間。

評分☆☆☆☆☆

我最近剛入手瞭一本號稱“數字信號處理（第2版）”的書，翻瞭幾頁，感覺跟我想象中的有點不一樣，但又說不上來具體哪裏不對勁。它似乎是想把一些概念講得很透徹，但有時候又覺得它過於學院派，比如裏麵花瞭大量篇幅去推導一些我可能用不到的數學公式，雖然嚴謹是好事，但對於我這種想快速掌握核心技能、能夠實際應用於項目的人來說，可能會覺得有點“拖遝”。書的裝幀倒是挺不錯的，紙張厚實，印刷清晰，拿在手裏很有分量，這倒是挺讓我滿意的，畢竟作為一本工具書，耐用性也很重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我一種“內容雖多，但可能不是我最需要的”的感受。它似乎在試圖涵蓋數字信號處理的方方麵麵，從基礎理論到一些進階算法，信息量很大，這無疑是一本“百科全書”式的參考資料。但是，對於我這種需要針對特定領域（比如通信係統或者機器學習中的信號特徵提取）進行深入學習的人來說，可能會覺得它“大而全”的同時，在某些特定應用方嚮的講解上，就顯得有些“淺嘗輒止”瞭。如果它能更側重於某幾個主流的應用領域，或者提供更具指導性的實踐指南，那對我的幫助會更大。不過，作為一本概覽性的讀物，它還是有它的價值的。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我翻閱這本“數字信號處理（第2版）”時，感覺它更像是一份“理論手冊”，而非一本“實戰指南”。書中的數學公式和理論推導非常嚴謹，邏輯性也很強，這無疑是其學術價值所在。然而，在我看來，信號處理的魅力很大程度上體現在其廣泛的應用場景，以及解決實際工程問題的能力上。這本書在這方麵的內容，感覺相對薄弱，缺乏足夠多的、貼近實際的案例分析，也缺少一些可以直接移植到開發環境中的代碼示例。我更希望看到的是，如何將這些理論知識巧妙地運用到解決現實世界中的挑戰，而不僅僅是停留在對概念的理解層麵。

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