数字信号处理(第二版) 门爱东 苏菲 王雷 王海婴 李江军 9787030254153 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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门爱东 苏菲 王雷 王海婴 李江军 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030254153

商品编码：29309098430

包装：平装

出版时间：2009-09-01

基本信息

书名：数字信号处理(第二版)

定价：45.00元

作者：门爱东 苏菲 王雷 王海婴 李江军

出版社：科学出版社

出版日期：2009-09-01

ISBN：9787030254153

字数：

页码：

版次：2

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.681kg

编辑推荐

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内容提要

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《数字信号处理》为普通高等教育“十一五”*规划教材，也是北京邮电大学校级精品课程主干教材，在版教材的基础上，增加了新内容，重新整理而成。全书共分7章，主要涉及数字信号处理的三个基本内容：一是对离散信号和离散系统进行表示和分析所必需的基础知识；二是离散傅里叶变换和快速算法及其典型应用；三是数字滤波器的设计和实现(包括结构和字长效应)等。为便于理解，《数字信号处理》将每章涉及的Matlab内容单独成节，列于每章之后。为帮助学生理解所学内容，每章都配备了难易适中的习题，并在书后提供了部分习题答案，另外，《数字信号处理》还配有电子课件供任课教师参考。
《数字信号处理》可作为高等院校工科通信工程、电子信息工程、自动化、电子科学与技术、测控技术与仪器以及理科电子信息科学与技术等专业的本科生教材，也可供相关专业的技术人员参考。

目录

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第二版前言
版前言
章 绪论
1.1 数字信号处理的定义、特点和方法
1.1.1 数字信号定义
1.1.2 数字信号处理的特点
1.1.3 数字信号处理的方法
1.1.4 数字信号处理的应用
1.2 数学预备知识
1.2.1 傅里叶变换的几种形式
1.2.2 常用的模拟信号
习题
第2章 离散时间信号与离散时间系统
2.1 取样和内插
2.1.1 取样
2.1.2 内插
2.2 离散时间信号
2.2.1 常用序列
2.2.2 序列的基本运算
2.3 时域离散系统的基本概念
2.4 离散系统的差分方程描述及信号流图
2.4.1 离散系统的差分方程
2.4.2 信号流图表示
2.5 离散时间信号的傅里叶变换
2.5.1 离散时间信号傅里叶变换的定义
2.5.2 离散信号傅里叶变换对的推导
2.5.3 离散时间信号傅里叶变换的性质
2.5.4 线性非移变系统的频率响应
2.6 Z变换的定义及收敛域
2.6.1 Z变换的定义
2.6.2 Z变换的收敛域
2.7 Z反变换
2.7.1 Z反变换的定义
2.7.2 Z反变换的求解
2.8 Z变换的性质
2.9 一些常用的Z变换对
2.10 Z变换与拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系
2.10.1 Z变换与拉普拉斯变换的关系
2.10.2 Z变换与傅里叶变换的关系
2.11 离散系统的频域分析
2.11.1 传输函数
2.11.2 用单边Z变换解线性差分方程
2.11.3 传输函数的零极点
2.11.4 线性非移变因果系统的稳定性
2.11.5 信号流图的转置定理
2.12 本章涉及的Matlab函数
习题
第3章 离散傅里叶变换及其快速计算方法
3.1 问题的提出
3.2 DFS及其性质
3.2.1 DFS的定义
3.2.2 DFS的性质
3.3 DFT及其性质
3.3.1 DFT的定义
3.3.2 DFT同Z变换和DTFT间的关系
3.3.3 DFT的性质
3.3.4 DET变换的应用
3.4 快速傅里叶变换
3.4.1 基2时域抽选算法
3.4.2 基2时域抽选算法的矩阵表示形式
3.4.3 基2频域抽选算法
3.4.4 基4时域抽选算法
3.4.5 IDFT的快速计算方法
3.5 FFT的应用
3.5.1 线性卷积的快速计算
3.5.2 CZT及其快速计算
3.6 DFT相关变换
3.6.1 DCT及其同DIT的关系
3.6.2 DST及其同DFT的关系
3.6.3 小结
3.7 本章涉及的Matlab函数
习题
第4章 IIR数字滤波器设计和实现
4.1 概述
4.1.1 滤波器的分类
4.1.2 滤波器的性能指标
4.1.3 IIR数字滤波器的设计方法
4.1.4 模拟原型法设计流程
4.2 模拟滤波器设计
4.2.1 理想滤波器及其频率响应
4.2.2 巴特沃思滤波器
4.2.3 切比雪夫滤波器
4.2.4 模拟滤波器的频率变换
4.3 模拟滤波器的数字仿真
4.3.1 时域的数字仿真
4.3.2 频域的数字仿真
4.4 冲激响应不变法
4.4.1 冲激响应不变法的设计方法
4.4.2 S平面和Z平面的映射关系
4.5 双线性变换法
4.5.1 双线性变换关系的导出
4.5.2 S平面与Z平面的映射关系
4.5.3 双线性变换法中的频率预畸变
4.6 高通、带通和带阻IIR数字滤波器的设计
4.6.1 数字滤波器的频率变换
4.6.2 利用数字频率变换的IIR设计
4.6.3 利用模拟频率变换的IIR设计
4.7 IIR数字滤波器的计算机辅助设计
4.7.1 误差判别准则
4.7.2 优化算法
4.8 IIR数字滤波器的实现结构
4.8.1 直接型
4.8.2 级联型
4.8.3 并联型
4.9 IIR数字滤波器的应用
4.9.1 声音均衡
4.9.2 立体声调频广播
4.9.3 双音多频拨号系统
4.9.4 时钟提取
4.10 本章涉及的Matlab函数
4.10.1 模拟滤波器设计函数
4.10.2 IIR数字滤波器的设计函数
4.10.3 IIR数字滤波器实现结构函数
习题
第5章 FIR数字滤波器设计和实现
5.1 相位失真
5.2 线性相位FIR数字滤波器的条件和特性
5.2.1 恒延时滤波器定义
5.2.2 恒相延时和恒群延时同时成立
5.2.3 恒群延时单独成立
5.2.4 线性相位FIR滤波器的零点分布特性
5.3 窗函数法
5.3.1设计思路
5.3.2窗函数法性能分析
5.3.3常用窗函数
5.3.4窗函数法的具体实现
5.4 频率取样法
5.4.1 H(■)对Hd(■)的逼近
5.4.2 线性相位的约束条件
5.5 FIR数字滤波器的优化设计
5.5.1 加权切比雪夫逼近
5.5.2 Remez交换算法
5.6 FIR数字滤波器的实现结构
5.6.1 直接型结构
5.6.2 级联型结构
5.6.3 频率取样型结构
5.6.4 格型结构
5.6.5 线性相位FIR数字滤波器的系统结构
5.7 本章涉及的Matlab函数
5.7.1 窗函数设计法
5.7.2 等波纹逼近法
5.7.3 滤波器网络结构
习题
第6章 数字信号处理中的有限字长效应
6.1 数的表示及其对量化的影响
6.1.1 二进制表示
6.1.2 定点表示
6.1.3 浮点表示
6.1.4 定点制数的量化
6.2 A／D变换的字长效应
6.2.1 量化误差的统计分析
6.2.2 量化噪声通过线性系统
6.3 系数量化误差
6.3.1 系数量化对极点位置的影响
6.3.2 极点位置灵敏度
6.3.3 系数量化对FIR滤波器的影响
6.4 运算中的有限字长效应
6.4.1 乘积的舍入误差
6.4.2 极限环振荡
6.5 本章涉及的Matlab函数
习题
第7章 多抽样率数字信号处理
7.1 概述
7.2 以整数因子D抽取
7.3 以整数因子I内插
7.4 以有理因I／D转换抽样频率
7.5 多抽样率系统的高效实现
7.5.1 网络级联的恒等变换
7.5.2 FIR滤波器的多相分解表示
7.5.3 多抽样率系统的高效FIR多相实现
7.5.4 多抽样率系统的高效FIR直接实现
7.6 数字滤波器组
7.6.1 滤波器组概述
7.6.2 均匀DFT滤波器组
7.7 多抽样率数字信号处理的应用
7.7.1 语音信号子带编码
7.7.2 图像信号子带编码
7.8 本章涉及的Matlab函数
习题
部分习题答案
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《现代通信系统与数字信号处理原理》 内容简介 本书深入探讨了现代通信系统在信息爆炸时代所面临的挑战与机遇，重点聚焦于支撑这些系统高效运行的核心技术——数字信号处理。从基础理论到前沿应用，本书旨在为读者构建一个全面而深刻的理解框架。 第一部分：通信系统基础回顾与展望 本部分首先对经典通信系统进行了系统性回顾，包括模拟通信和早期数字通信的基本概念，如信源编码、信道编码、调制解调、多址技术等。我们将详细阐述信息论的基石，如香农定理，及其在通信容量极限方面的意义。在此基础上，本书将着重分析当前及未来通信系统所面临的关键挑战，包括日益增长的数据传输速率需求、对可靠性和低延迟的严苛要求、以及频谱资源的稀缺性。我们将探讨下一代通信技术（如5G及未来6G）的核心驱动因素，例如海量物联网连接、超高清晰度视频传输、以及虚拟现实/增强现实（VR/AR）等新兴应用带来的巨大带宽和低时延需求。 第二部分：数字信号处理核心理论 数字信号处理（DSP）是现代通信系统的灵魂。本部分将以严谨的数学推导和清晰的逻辑，系统地介绍DSP的关键理论和技术。 离散时间信号与系统： 我们将从离散时间信号的基本概念入手，包括采样定理的精妙之处及其在信号数字化的关键作用。在此基础上，我们将深入研究线性时不变（LTI）系统的性质，如卷积、冲激响应、系统函数等，并阐述系统方程的求解方法。 傅里叶分析在信号处理中的应用： 傅里叶变换是理解信号频谱特性的核心工具。我们将详细介绍离散时间傅里叶变换（DTFT）、离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）。通过对信号在频域的分析，读者将理解滤波、频谱分析、频率调制解调等关键过程的原理。 Z变换与系统稳定性分析： Z变换作为傅里叶变换的推广，在分析和设计离散时间系统，特别是因果系统和稳定系统方面具有不可替代的作用。我们将讲解Z变换的性质、逆Z变换，以及如何利用Z变换判断系统的稳定性、因果性以及系统函数的零极点分布。 数字滤波器的设计与实现： 数字滤波器是DSP中最基本也是最重要的工具之一，用于信号的去噪、增强和选择性传输。本部分将详细介绍两种主要的数字滤波器类型：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。我们将深入讲解它们的设计原理、设计方法（如脉冲响应不变法、双线性变换法、窗函数法、频率采样法等）以及各自的优缺点。读者将学习如何根据具体的应用需求选择和设计滤波器，并理解滤波器的幅频响应和相频响应对信号特性的影响。 采样与量化理论： 信号的数字化过程涉及采样和量化。我们将深入探讨采样定理的严格证明，理解奈奎斯特频率的重要性，以及欠采样和过采样在不同场景下的应用。对于量化过程，我们将分析量化误差的产生机理，介绍均匀量化和非均匀量化的区别，并讨论信噪比（SNR）与量化比特数的关系，以及如何通过过采样和噪声整形技术来提升量化精度。 第三部分：现代通信系统中的数字信号处理技术 本部分将DSP的理论知识应用于实际的现代通信系统设计中，展示其强大的实际价值。 数字调制与解调技术： 我们将深入剖析多种关键的数字调制技术，包括幅度键控（ASK）、频率键控（FSK）、相移键控（PSK）、正交幅度调制（QAM）等。对于每种调制方式，我们将分析其原理、星座图、功率谱密度以及在不同信道条件下的性能表现。同时，我们将重点介绍与这些调制方式相匹配的解调技术，包括相干解调和非相干解调，并探讨在实际系统中降低误码率（BER）的关键技术，如匹配滤波器和最大似然判决。 信道编码与纠错技术： 实际通信信道并非理想，噪声和干扰会引入错误。本部分将重点介绍纠错码（ECC）的基本原理和重要应用。我们将从最基础的单比特检错和纠错码（如奇偶校验码、海明码）开始，逐步深入到更复杂的线性分组码（如循环码、BCH码、RS码），以及卷积码。最后，我们将介绍近年来在通信领域取得巨大成功的现代编码技术，如Turbo码和LDPC码，并分析它们如何通过迭代译码显著提高信道容量和纠错能力，实现接近香农极限的性能。 多用户接入技术与信号分离： 随着用户数量的爆炸式增长，如何高效地共享有限的通信资源成为关键。本部分将详细介绍多种多址（Multiple Access）技术，包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）。我们将重点关注正交频分复用（OFDM）技术，分析其如何通过将宽带信号划分为多个窄带子载波来克服频率选择性衰落，以及其在Wi-Fi、LTE等现代无线通信标准中的核心地位。此外，我们将探讨盲源分离（BSS）和干扰协调等先进信号分离技术，以应对日益复杂的无线通信环境。 均衡技术与多径效应处理： 在无线通信中，信号会经历多径传播，导致符号间干扰（ISI）。本部分将深入讲解均衡器的原理和设计，包括线性均衡器（如LMS算法）和非线性均衡器（如MMSE均衡器）。我们将分析不同均衡算法的收敛速度、性能和计算复杂度，并探讨自适应均衡技术在动态变化信道环境下的重要性。 现代通信系统应用实例： 为了帮助读者更好地理解理论与实践的结合，本部分将选取若干典型的现代通信系统进行案例分析，例如： 无线局域网（Wi-Fi）： 讲解其物理层（PHY）和介质访问控制层（MAC）中数字信号处理的应用，如OFDM调制、信道估计、自动增益控制（AGC）等。 蜂窝移动通信（LTE/5G）： 剖析其复杂的信号处理链，包括下行链路的OFDM/OFDMA、MIMO（多输入多输出）技术、波束赋形，以及上行链路的SC-FDMA等。我们将探讨MIMO技术如何利用多天线来提升数据速率和信道容量，以及波束赋形在实现定向传输、降低干扰中的作用。 软件定义无线电（SDR）： 介绍SDR的基本概念，以及其如何通过软件实现复杂的信号处理功能，从而赋予通信系统更高的灵活性和可重构性。 第四部分：前沿技术与未来发展 本部分将展望数字信号处理在通信领域的未来发展趋势。 人工智能与机器学习在通信中的融合： 探讨如何利用AI和ML技术优化信道估计、信号检测、资源分配、干扰管理以及网络安全等方面，实现通信系统的智能化和自适应性。 分布式信号处理与边缘计算： 分析在物联网和分布式系统中，如何进行分布式信号处理，以及边缘计算如何将计算和存储能力推向网络边缘，降低延迟，提升效率。 新的调制编码方案与频谱感知技术： 介绍更先进的调制编码方案，以及智能化的频谱感知技术，以应对未来更庞大、更复杂的通信需求。 通过对以上内容的系统学习，读者将能够深刻理解数字信号处理在现代通信系统中扮演的关键角色，掌握相关的理论知识和工程实践方法，为在通信、电子信息、计算机科学等领域的研究和开发奠定坚实的基础。本书力求理论与实践相结合，既包含严谨的数学推导，又紧密结合实际通信系统的设计要求，旨在培养读者解决复杂工程问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

读这本书的过程，我感觉作者团队非常用心，他们似乎是以“如何让一个聪明的但还不熟练的工程师迅速掌握DSP”为目标来编写的。它的语言风格非常平实，没有过多的学术腔调，使得阅读体验非常流畅。当我第一次接触到维纳滤波器这一块时，通常会被那些复杂的最小均方误差推导弄得晕头转向，但这本书通过引入一个直观的几何解释，将高维空间的投影问题转化为更容易理解的线性代数问题，一下子就豁然开朗了。这种教学方法的转变，体现了作者们深厚的教学经验。此外，书中对现代DSP技术的发展脉络也有所涉及，比如对自适应算法的介绍，不仅仅停留在理论层面，还提到了它们在回声消除和信道均衡中的实际应用案例，这让学习过程充满了动力，因为它时刻提醒着你，你所学的内容正在改变世界。我对它处理噪声和随机过程的部分尤为欣赏，处理得非常到位，没有含糊其辞，为后续更复杂的估计理论打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我一种非常严谨、专业的印象，配色和字体选择都透露出学术的严谨性。我是在准备一个涉及通信和控制系统的项目时，听同行推荐入手的。这本书的排版很清晰，图表绘制得非常直观，即便是初次接触DSP的复杂概念，也能通过那些精心设计的插图迅速抓住核心思想。尤其要提一下的是，作者们在公式推导过程中，每一步都解释得非常到位，很少出现那种读者需要自行“脑补”跳跃步骤的情况。对于我这种需要将理论快速转化为实践的工程师来说，这种详尽的推导过程简直是福音。它不像有些教材那样只罗列公式，而是花了大量篇幅去解释这些公式背后的物理意义和实际应用场景。比如，在讲解FFT算法时，它不仅展示了蝶形运算结构，还结合了频谱分析的实际案例进行了深入剖析，让我对如何优化滤波器的运算效率有了更深刻的理解。这本书的深度足够支撑研究生阶段的学习，但其讲解的清晰度又使得有一定数学基础的本科生也能从中获益匪浅。整体来看，它更像是一本实战手册与经典教材的完美结合体，而不是一本冷冰冰的理论堆砌。

评分☆☆☆☆☆

这本书的权威性是毋庸置疑的，但更难得的是它在保持学术严谨性的同时，并没有牺牲可读性。我个人认为，它在结构安排上达到了一个极高的水准。全书的逻辑链条是从连续信号到离散化，再到数字滤波器的设计与实现，最后过渡到变换域分析和随机信号处理，这个递进关系非常自然。我特别喜欢它在介绍数字滤波器结构时的那一部分，作者细致地区分了直接型、级联型和并联型结构的优缺点，并给出了在不同硬件资源限制下的选择建议，这种实践指导意义极强的内容，是很多纯理论书籍所欠缺的。而且，书中对定点数运算的副作用分析也足够深入，对于那些打算将算法部署到嵌入式系统中的读者来说，这部分内容简直是“救命稻草”，它提醒我们，理论上的完美不等于实际中的可用性，这种对工程现实的深刻洞察力，是区分一本优秀教材和一本普通教材的关键。

评分☆☆☆☆☆

与其他几本我看过的DSP教材相比，这本书的侧重点明显偏向于系统的理解和构建，而不是孤立地介绍某一个算法。它在讲述卷积和相关性时，特别强调了它们在系统辨识和模式匹配中的核心地位，这种宏观的视角能帮助读者建立起一个更全面的知识体系框架。书中对傅里叶变换家族（DFT, DCT等）的统一处理方式也值得称赞，它没有将这些工具割裂开来，而是从统一的变换理论出发进行阐述，使得读者能够更深刻地理解不同变换之间的内在联系和适用场景。我尤其欣赏它在讨论功率谱估计时，对周期图法（Periodogram）的局限性及其改进方法（如Welch法）的详细对比。这种基于问题的解决思路，极大地激发了我进一步研究的兴趣。总而言之，这是一本能够伴随读者从入门到精通，并且在未来实际工作中仍能时不时翻阅查阅参考的工具书，它的深度和广度使其成为我书架上不可或缺的一本专业参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值远超我购买时付出的价格，主要体现在其内容的广度和深度上，以及它对基础理论的扎实把握。我印象最深的是关于Z变换和拉普拉斯变换在离散系统分析中的对比阐述，处理得非常巧妙，避免了许多教材中容易混淆的边界条件问题。作者似乎非常了解读者在学习过程中的常见难点，并在这些关键节点处做了特别的强调和拓展。例如，在讲到IIR滤波器设计时，它不仅涵盖了标准的双线性变换法，还非常细致地对比了脉冲不变法，并分析了各自在处理频率响应非线性和相位特性上的优劣，这在很多同类书籍中是很少见的深度。另外，书中的习题设计也十分巧妙，它们不仅仅是数值计算，很多都需要结合实际的系统模型进行分析，真正做到了学以致用。我花了大量时间去啃食那些与数字调制解调相关的章节，发现作者对信噪比（SNR）和误码率（BER）的分析框架构建得非常完整，从理论推导到仿真验证都有清晰的指引，极大地帮助我构建起了一个完整的数字通信链条的认识。