數字信號處理原理及實現(第2版)(高等院校信息與通信工程係列教材) 97873023124 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王艷芬 等 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 通信工程
• 高等教育
• 教材
• DSP
• 算法
• 理論與實踐
• 傅裏葉變換
• 濾波器設計

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302312413

商品編碼：29220648811

包裝：平裝

齣版時間：2013-10-01

基本信息

書名：數字信號處理原理及實現(第2版)(高等院校信息與通信工程係列教材)

定價：35.00元

作者：王艷芬 等

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2013-10-01

ISBN：9787302312413

字數：532000

頁碼：

版次：2

裝幀：平裝

開本：大32開

商品重量：0.522kg

編輯推薦

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王艷芬編著的《數字信號處理原理及實現(第2版高等院校信息與通信工程係列教材)》係統闡述瞭數字信號處理的基本原理、算法分析和實現，本書可作為高等院校信息工程、電子信息工程、通信工程、電子科學與技術、電氣工程及其自動化、自動化、計算機科學與技術等專業的本科生教材，也可作為從事信息處理、通信工程、電子係統設計等領域的科學研究與工程技術人員的參考用書。數字信號處理原理及實現學習指導 （第2版）（高等學校電子信息類專業係列教材）

內容提要

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王艷芬編著的《數字信號處理原理及實現(第2版高等院校信息與通信工程係列教材)》係統闡述瞭數 字信號處理的基本原理、算法分析和實現，共包括9章內容，即緒論、離散時間信號與係統的時域分析、 離散時間信號與係統的頻域分析、離散傅裏葉變換(dft)、快速傅裏葉變換(fft)、iir數字濾波器的設 計、fir數字濾波器的設計、數字濾波器結構與有限字長效應、多采樣率數字信號處理以及數字信號處理 實驗等。
本書概念清楚、理論完整、分析透徹，特彆是自始至終運用matlab來闡述基本概念和基本原理，將經 典理論與現代技術相結閤，使知識點的敘述更加清楚易懂。本書還結閤實際給齣瞭matlab上機實驗內容， 並配有上機習題，可以作為課程實驗練習和上機考試 的復習題。
《數字信號處理原理及實現(第2版高等院校信息與通信工程係列教材)》可作為高等院校信息工程、 電子信息工程、通信工程、電子科學與技術、電氣工程及其自動化、自動化、計算機科學與技術等專業的 本科生教材，也可作為從事信息處理、通信工程、電子係統設計等領域的科學研究與工程技術人員的參考 用書。

目錄

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緒論
0.1 信號、係統與信號處理
0.2 數字信號處理係統的基本組成
0.3 數字信號處理的特點
0.4 數字信號處理基本學科分支
o.5 數字信號處理係統的實現方法
0.6 數字信號處理的應用領域
第1章 離散時間信號與係統的時域分析
1.1 引言
1.2 離散時間信號
1.2.1 序列的定義
1.2.2 常用基本序列
1.2.3 序列的基本運算
1.2.4 任意序列的單位脈衝序列錶示
1.2.5 matlab實現
1.3 離散時間係統
1.3.1 綫性係統
1.3.2 時不變係統
1.3.3 綫性時不變離散係統
.1.3.4 綫性捲積的計算
1.3.5 係統的因果性和穩定性
1.4 離散時間係統的時域描述——差分方程
1.4.1 常係數綫性差分方程的一般錶達式
1.4.2 差分方程的求解
1.4.3 matlab實現
1.5 模擬信號數字處理方法
1.5.1 采樣的基本概念
1.5.2 理想采樣及其頻譜
1.5.3 時域采樣定理
1.5.4 采樣的恢復
1.5.5 采樣內插公式
1.5.6 matlab實現
本章 小結
習題
第2章 離散時間信號與係統的頻域分析
2.1 序列的傅裏葉變換的定義及性質
2.1.1 序列的傅裏葉變換的定義
2.1.2 常用序列的傅裏葉變換
2.1.3 序列的傅裏葉變換的性質
2.1.4 matlab實現
2.2 序列的z變換
2.2.1 z變換的定義及其收斂域
2.2.2 序列特性對z變換收斂域的影響
2.2.3 z反變換
2.2.4 matlab實現
2.2.5 z變換的性質
2.3 係統函數與頻率響應
2.3.1 係統函數的定義
2.3.2 係統函數和差分方程
2.3.3 係統函數的收斂域與係統的因果穩定性
2.3.4 頻率響應
2.3.5 iir和fir係統
2.3.6 matlab實現
本章 小結
習題
第3章 離散傅裏葉變換
3.1 引言
3.2 傅裏葉變換的幾種形式
3.2.1 連續時間、連續頻率——連續傅裏葉變換（ft）
3.2.2 連續時間、離散頻率——傅裏葉級數（fs）
3.2.3 離散時間、連續頻率——序列的傅裏葉變換（dtft）
3.2.4 離散時間、離散頻率——離散傅裏葉變換（dft）
3.3 離散傅裏葉級數（dfs）
3.3.1 dfs的定義
3.3.2 dfs的性質
3.4 離散傅裏葉變換
3.4.1 dft的定義
3.4.2 dft和z變換、dtft的關係
3.4.3 dft的性質
3.4.4 matlab實現
3.5 頻域采樣理論——抽樣z變換
3.5.1 頻域采樣
3.5.2 頻域恢復——頻域內插公式
3.6 用dft計算綫性捲積和綫性相關
3.6.1 綫性捲積的dft算法
3.6.2 綫性相關的dft算法
3.7 用dft進行頻譜分析
3.7.1 利用dft對連續非周期信號進行譜分析
3.7.2 用dft進行譜分析的誤差問題
3.7.3 用dft進行譜分析的參數考慮
3.7.4 matlab實現
本章小結
習題
第4章 快速傅裏葉變換
4.1 引言
4.2 直接計算dft的問題及改進的途徑
4.2.1 直接計算dft的運算量問題
4.2.2 改善途徑
4.3 按時間抽取(dit)的基2-fft算法
4.3.1 算法原理
4.3.2 dit-fft算法與直接計算dft運算量的比較
4.3.3 算法特點
4.4 按頻率抽取(dif)的基2-fft算法
4.4.1 算法原理
4.4.2 算法特點
4.5 1dft的高效算法
4.5.1 利用fft流圖計算ifft
4.5.2 直接調用fft子程序的方法
4.6 實序列的fft算法
4.7 n為復閤數的混閤基fft算法
4.7.1 算法的基本原理
4.7.2 n為復閤數時算法的運算量估計
4.8 綫性調頻z變換(czt)
4.8.1 算法基本原理
4.8.2 czt的實現
4.8.3 czt的特點
4.8.4 matlab實現
本章小結
習題
第5章 iir數字濾波器的設計
5.1 引言
5.2 數字濾波器的基本概念
5.2.1 數字濾波原理
5.2.2 數字濾波器的分類
5.2.3 數字濾波器的技術指標
5.2.4 數字濾波器的設計方法
5.3 模擬濾波器的設計
5.3.1 模擬濾波器的技術指標要求
5.3.2 由幅度平方函數來確定傳輸函數
5.3.3 巴特沃思低通濾波器
5.3.4 切比雪夫低通濾波器
5.3.5 模擬濾波器的頻率變換
5.4 脈衝響應不變法設計iir數字濾波器
5.4.1 變換原理
5.4.2 s平麵與z平麵的映射關係
5.4.3 混疊失真
5.4.4 優缺點
5.4.5 matlab實現
5.5 雙綫性變換法設計iir數字濾波器
5.5.1 變換原理
5.5.2 s平麵與z平麵的映射關係
5.5.3 雙綫性變換法中的頻率失真和預畸變
5.5.4 模擬濾波器的數字化方法
5.5.5 matlab實現
5.6 iir數字濾波器的頻率變換及matlab實現
5.7 iir數字濾波器的直接設計法
5.7.1 零、極點纍試法
5.7.2 小均方誤差法
5.8 iir數字濾波器的相位均衡
5.8.1 全通濾波器的群時延特性
5.8.2 iir數字濾波器的群時延均衡
本章小結
習題
第6章 fir數字濾波器的設計
6.1 引言
6.2 綫性相位fir數字濾波器的特點
6.2.1 綫性相位條件
6.2.2 幅度函數特點
6.2.3 綫性相位fir數字濾波器的零點位置
6.3 窗函數法設計fir數字濾波器
6.3.1 設計方法
6.3.2 加窗對fir數字濾波器幅度特性的影響
6.3.3 常用窗函數.
6.3.4 一般設計步驟及matlab實現
6.4 頻率采樣法設計fir數字濾波器
6.4.1 設計方法
6.4.2 綫性相位濾波器的約束條件
6.4.3 逼近誤差
6.4.4 過渡帶采樣的優設計
6.4.5 一般設計步驟及matlab實現
6.5 等波紋逼近法設計fir數字濾波器
6.5.1 等波紋逼近準則.
6.5.2 綫性相位fir數字濾波器的設計
6.5.3 matlab實現
6.6 簡單整係數法設計fir數字濾波器
6.6.1 設計方法
6.6.2 簡單整係數fir數字濾波器的優化設計
6.6.3 參數求解及matlab實現
6.7 fir和iir數字濾波器的比較
本章小結
習題
第7章 數字濾波器結構與有限字長效應
7.1 引言
7.2 基本結構單元
7.3 iir濾波器的基本網絡結構
7.3.1 直接型
7.3.2 級聯型
7.3.3 並聯型
7.3.4 全通係統
7.3.5 小相位係統
7.4 fir濾波器的基本網絡結構
7.4.1 直接型(捲積型)
7.4.2 級聯型
7.4.3 頻率采樣結構
7.4.4 綫性相位結構
7.5 數字濾波器的格型結構
7.5.1 全零點(fir)係統的格型結構
7.5.2 全極點(fir)係統的格型結構
7.5.3 極零係統的格型結構
7.6 有限字長效應
7.6.1 輸入信號的量化效應
7.6.2 數字濾波器的係數量化效應
7.6.3 數字濾波器的運算量化效應
本章小結
習題
第8章 多采樣率數字信號處理
8.1 引言
8.2 序列的整數倍抽取和插值
8.2.1 序列的整數倍抽取
8.2.2 序列的整數倍插值
8.3 有理倍數的采樣率轉換
8.4 多采樣轉換濾波器的設計
8.4.1 直接型fir濾波器結構
8.4.2 多相濾波器實現
8.5 多采樣轉換濾波器的matlab實現
本章小結
習題
第9章 數字信號處理實驗
9.1 實驗開發工具matlab基礎
9.1.1 matlab語言
9.1.2 交互式仿真simulink
9.1.3 濾波器分析設計工具fdatool
9.2 實驗(1)：fft頻譜分析及應用
9.3 實驗(2)：iir數字濾波器的設計
9.4 實驗(3)：fir數字濾波器的設計
9.5 實驗(4)：數字濾波器結構及simulink仿真實現
9.6 實驗(5)：立體聲延時音效處理
9.7 上機習題
附錄 傅裏葉變換

作者介紹

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文摘

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序言

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《數字信號處理：理論與實踐》 內容簡介 本書旨在係統性地介紹數字信號處理（DSP）的基本原理、核心技術以及在實際工程中的應用。作為一本麵嚮高等院校信息與通信工程專業及相關領域學生的教材，本書力求在理論深度和實踐指導之間取得平衡，幫助讀者建立堅實的DSP知識體係，並掌握將理論轉化為工程解決方案的能力。 第一部分：數字信號處理基礎 本部分將為讀者構建數字信號處理的理論基石。我們將從最基本的概念入手，深入淺齣地闡述數字信號的特性、采樣定理、量化以及數字信號與模擬信號之間的轉換過程。 信號的分類與錶示：詳細介紹離散時間信號和離散幅度信號的定義，以及它們在時域和頻域的錶示方法。重點講解信號的周期性、能量、功率等基本屬性。 綫性時不變（LTI）係統：深入分析LTI係統的核心特性，包括捲積的概念和計算，以及其在信號處理中的重要作用。我們將通過大量的實例，展示如何利用LTI係統對信號進行濾波、變換等操作。 傅裏葉分析：傅裏葉分析是理解信號頻譜特性的關鍵工具。本書將從離散時間傅裏葉變換（DTFT）、離散傅裏葉變換（DFT）到快速傅裏葉變換（FFT），層層深入地介紹傅裏葉分析的理論和計算方法。我們將詳細講解DFT與DTFT的關係，以及FFT算法的原理和優勢，為後續的頻譜分析和設計奠定基礎。 Z變換：Z變換是分析離散時間係統頻率響應和穩定性的重要數學工具。本書將全麵介紹Z變換的定義、性質，以及如何利用它來分析LTI係統的頻率響應、相頻響應等關鍵指標。我們將探討Z變換在係統穩定性判據、零極點分析等方麵的應用。 離散捲積與係統分析：在掌握瞭LTI係統的基本理論後，本部分將重點講解離散捲積的計算方法，以及如何利用捲積來求解係統的輸齣。同時，我們將深入分析係統的頻率響應，探討如何通過頻率響應來理解和設計濾波器。 第二部分：數字濾波器設計 數字濾波器是數字信號處理中最基本也是最重要的工具之一，用於去除信號中的噪聲、提取特定頻率成分等。本部分將詳細介紹兩種主要的數字濾波器設計方法：無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。 IIR濾波器設計：介紹IIR濾波器的基本結構和設計原理。我們將從模擬濾波器的原型（如巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器）齣發，通過雙綫性變換等方法將其轉換為數字濾波器。詳細講解幅頻響應、相頻響應的要求，以及如何根據這些要求選擇閤適的原型和設計參數。重點闡述不同原型濾波器的特性和優缺點，以及在實際設計中需要注意的問題。 FIR濾波器設計：介紹FIR濾波器的基本結構和設計原理。我們將重點介紹窗函數法和頻率采樣法等常用的FIR濾波器設計方法。詳細講解各種窗函數（如矩形窗、漢寜窗、海明窗、凱塞窗）的特性和應用場景，以及如何選擇閤適的窗函數以滿足設計指標。同時，也將介紹更高級的Parks-McClellan算法，用於設計最優的equiripple FIR濾波器。 濾波器性能評估：本部分還將介紹如何評估數字濾波器的性能，包括通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬、相位失真等關鍵指標，以及如何根據這些指標來選擇和優化濾波器設計。 第三部分：采樣理論與重構 采樣是連接模擬世界和數字世界的關鍵橋梁。本部分將深入探討采樣定理的精髓，以及如何從采樣數據中準確地恢復原始信號。 采樣定理（Nyquist-Shannon采樣定理）：詳細闡述采樣定理的數學原理，解釋奈奎斯特頻率的概念，並討論欠采樣和過采樣的影響。我們將通過理論推導和實例分析，幫助讀者深刻理解采樣定理的不可或缺性。 信號重構：介紹幾種常見的信號重構方法，包括插值法（如綫性插值、Sinc插值）。重點講解Sinc插值作為理論上完美的重構方法，以及在實際應用中的限製和近似方法。 混疊（Aliasing）：深入分析混疊現象的産生機理，以及它對信號完整性的破壞。講解在采樣前進行抗混疊濾波（Anti-aliasing filter）的重要性，以及如何選擇閤適的抗混疊濾波器。 第四部分：數字信號處理的應用 本部分將展示數字信號處理在各個工程領域中的實際應用，幫助讀者理解理論知識的價值和廣闊的應用前景。 譜分析：介紹譜分析的基本概念和常用方法，包括周期圖法、Welch法等。講解如何利用譜分析來識彆信號中的頻率成分、噪聲特性等。 自適應信號處理：介紹自適應濾波器的基本原理，包括LMS（最小均方）算法和RLS（遞歸最小二乘）算法。重點講解自適應濾波器在噪聲消除、迴聲消除、信道均衡等方麵的應用。 多速率信號處理：介紹多速率信號處理的概念，包括抽取（Decimation）和插值（Interpolation）。講解多速率信號處理在提高係統效率、降低計算復雜度等方麵的優勢，以及在語音編碼、圖像處理等領域的應用。 其他應用：簡要介紹數字信號處理在通信係統（如調製解調、信道編碼）、圖像處理（如圖像增強、壓縮）、音頻處理（如音頻編碼、降噪）等領域的應用實例。 學習目標 通過學習本書，讀者將能夠： 1. 理解數字信號處理的基本概念和理論框架：掌握離散時間信號、LTI係統、傅裏葉分析、Z變換等核心概念。 2. 掌握數字濾波器設計的基本方法：能夠設計和分析IIR和FIR數字濾波器，並理解它們在信號處理中的作用。 3. 深入理解采樣理論和信號重構：掌握采樣定理的原理，並能夠進行基本的信號重構。 4. 熟悉數字信號處理的典型應用：瞭解譜分析、自適應信號處理、多速率信號處理等技術在實際工程中的應用。 5. 培養解決實際問題的能力：能夠將所學的理論知識應用於分析和解決實際的數字信號處理問題。 學習建議 本書提供瞭紮實的理論基礎和豐富的實踐指導。建議讀者在學習過程中，積極動手進行數學推導和計算，利用MATLAB、Python等工具進行仿真實驗，加深對理論概念的理解，並逐步掌握實際工程應用的能力。書末附帶的習題將有助於鞏固所學知識。 本書的編寫力求嚴謹、清晰，並結閤工程實際。我們希望通過本書的學習，能夠幫助廣大師生在數字信號處理這一重要領域打下堅實的基礎，並為未來的學習和研究提供有力的支持。

評分☆☆☆☆☆

這本書的風格讓我眼前一亮，它不像許多傳統教材那樣拘泥於理論公式的堆砌，而是更注重培養讀者的“直覺”和“洞察力”。書中的語言非常生動，常常會用一些生動的比喻來解釋復雜的概念，比如在講解“捲積”時，就用到瞭“信號在時間上的滑動和疊加”的比喻，讓我一下子就抓住瞭其核心思想。我非常喜歡書中關於“相關函數”的講解，它讓我理解瞭信號之間的相似度是如何被度量的，以及它在目標檢測、模式識彆等領域的廣泛應用。書中還對“功率譜密度”進行瞭深入的剖析，讓我明白瞭信號的頻率成分是如何分布的，以及它在信號分析和去噪中的重要性。更讓我驚喜的是，書中還涉及瞭一些前沿的信號處理技術，比如稀疏信號處理和壓縮感知，雖然篇幅不多，但足以讓我對這些新興領域有一個初步的認識，激發瞭我進一步學習的興趣。總而言之，這本書給我帶來的不僅僅是知識的增長，更是一種學習的樂趣和對數字信號處理領域更深層次的認識。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本優秀的教材，不僅要傳授知識，更要激發讀者的學習熱情。這本書無疑做到瞭這一點。它給我最深的感受就是“厚重而又不失靈動”。雖然是高等院校的係列教材，但它並沒有給人一種高高在上的學術感。相反，作者在講解過程中，常常會穿插一些行業內的應用案例，比如在介紹FFT算法時，就詳細解釋瞭它在雷達信號處理、音頻編碼等領域的關鍵作用，讓我看到瞭理論與實踐緊密結閤的力量。書中的插圖和圖錶也做得非常精美，邏輯性強，能夠直觀地展現信號的變換過程，相比於純文字的描述，效率高瞭很多。在學習過程中，我發現書中對於一些容易混淆的概念，比如離散時間傅裏葉變換（DTFT）和離散傅裏葉變換（DFT）之間的區彆，講解得非常到位，而且通過不同場景的對比，讓我徹底搞清楚瞭它們的適用範圍和數學聯係。更難得的是，書中還提供瞭大量的習題，這些習題不僅僅是簡單的計算，很多都涉及到瞭對算法的深入理解和分析，有些題目甚至需要我查閱更多的資料來解答，這極大地鍛煉瞭我的獨立思考能力和解決問題的能力。感覺這本書就像一位循循善誘的老師，在引導我一步步探索數字信號處理的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為我量身定做的！作為一名初入通信領域的研究生，我對數字信號處理的概念總是覺得有些抽象，理論推導也常常讓我頭疼。但翻開這本書，我立刻被它清晰的邏輯和循序漸進的講解所吸引。作者沒有一開始就拋齣復雜的公式，而是從最基本的聲音、圖像等信號的數字化過程講起，非常生動有趣。比如，在介紹采樣定理時，書中用瞭很多生動的圖示和類比，讓我一下子就理解瞭奈奎斯特準則的精髓，告彆瞭死記硬背。更讓我驚喜的是，書中不僅僅停留在理論層麵，還非常注重實際實現。每個章節後麵都配有大量的代碼示例，從MATLAB到Python，涵蓋瞭主流的實現工具。我按照書中的代碼，親手在電腦上運行，觀察信號在不同處理過程中的變化，這種“動手做”的學習方式讓我對理論知識的理解更加深刻，也大大增強瞭我解決實際問題的信心。特彆是書中關於濾波器設計的部分，講解得非常細緻，從FIR到IIR，從窗函數法到頻率采樣法，每一種方法的原理、優缺點以及實現步驟都講得明明白白，甚至還對比瞭不同設計方法的性能差異，這對於我後續的課程設計和論文研究來說，實在是太有價值瞭！感覺這本書不僅教會瞭我“是什麼”，更教會瞭我“怎麼做”。

評分☆☆☆☆☆

作為一名工作多年的工程師，我在實際工作中經常會遇到各種信號處理的問題，也接觸過不少相關的書籍，但這本書給我帶來的觸動是前所未有的。它最大的亮點在於其“工程導嚮”的設計。書中並沒有迴避那些復雜的數學推導，但作者非常聰明地將它們與實際的應用場景緊密聯係起來。比如，在講解完各種調製解調技術後，書中會立即給齣相應的仿真代碼，並分析不同參數設置對誤碼率的影響，這種“理論先行，實踐緊隨”的模式，讓我能夠迅速將學到的知識應用到實際工作中。我尤其欣賞書中關於“降采樣”和“升采樣”的講解，這在實際通信係統中是繞不開的話題，書中對其中的混疊和柵欄效應的成因及解決辦法進行瞭詳盡的闡述，並給齣瞭具體的代碼實現，讓我對這些看似基礎卻至關重要的概念有瞭全新的認識。此外，書中還對一些常用的信號處理算法的計算復雜度進行瞭分析，這對於我們在資源受限的嵌入式係統開發中選擇最優算法具有重要的指導意義。感覺這本書不像是教材，更像是一本“工程師手冊”，裏麵充滿瞭解決實際問題的智慧和方法。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺就像是在一個非常專業的實驗室裏，一位經驗豐富的科學傢正在耐心細緻地嚮我展示各種神奇的信號處理技術。它讓我體會到瞭數字信號處理的“美妙”。書中對數學公式的運用非常嚴謹，但又不會讓人感到枯燥乏味。作者巧妙地將復雜的數學概念融入到對信號本質的探索中。例如，在講解Z變換時，書中不僅給齣瞭其數學定義，還深入剖析瞭其在係統穩定性分析中的作用，並通過畫齣收斂域，形象地展示瞭係統穩定性的幾何判據，這種圖文並茂的講解方式，讓我對抽象的數學概念有瞭更直觀的理解。我特彆喜歡書中關於“自適應濾波器”的部分，它讓我瞭解到瞭如何讓濾波器“自己學習”來適應變化的信號環境，這在很多現代通信和控製係統中都至關重要。書中對LMS算法的推導和分析非常透徹，並給齣瞭多種應用場景的實例，讓我看到瞭數字信號處理在解決復雜動態問題中的巨大潛力。感覺這本書不僅僅是知識的傳遞，更是一種思維方式的啓迪。