數字信號處理(第二版) 門愛東 蘇菲 王雷 王海嬰 李江軍 9787030254153 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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門愛東 蘇菲 王雷 王海嬰 李江軍 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 通信工程
• 電子工程
• 高等教育
• 教材
• 門愛東
• 蘇菲
• 王雷
• 王海嬰

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030254153

商品編碼：29309098430

包裝：平裝

齣版時間：2009-09-01

基本信息

書名：數字信號處理(第二版)

定價：45.00元

作者：門愛東 蘇菲 王雷 王海嬰 李江軍

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2009-09-01

ISBN：9787030254153

字數：

頁碼：

版次：2

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.681kg

編輯推薦

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內容提要

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《數字信號處理》為普通高等教育“十一五”*規劃教材，也是北京郵電大學校級精品課程主乾教材，在版教材的基礎上，增加瞭新內容，重新整理而成。全書共分7章，主要涉及數字信號處理的三個基本內容：一是對離散信號和離散係統進行錶示和分析所必需的基礎知識；二是離散傅裏葉變換和快速算法及其典型應用；三是數字濾波器的設計和實現(包括結構和字長效應)等。為便於理解，《數字信號處理》將每章涉及的Matlab內容單獨成節，列於每章之後。為幫助學生理解所學內容，每章都配備瞭難易適中的習題，並在書後提供瞭部分習題答案，另外，《數字信號處理》還配有電子課件供任課教師參考。
《數字信號處理》可作為高等院校工科通信工程、電子信息工程、自動化、電子科學與技術、測控技術與儀器以及理科電子信息科學與技術等專業的本科生教材，也可供相關專業的技術人員參考。

目錄

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第二版前言
版前言
章 緒論
1.1 數字信號處理的定義、特點和方法
1.1.1 數字信號定義
1.1.2 數字信號處理的特點
1.1.3 數字信號處理的方法
1.1.4 數字信號處理的應用
1.2 數學預備知識
1.2.1 傅裏葉變換的幾種形式
1.2.2 常用的模擬信號
習題
第2章 離散時間信號與離散時間係統
2.1 取樣和內插
2.1.1 取樣
2.1.2 內插
2.2 離散時間信號
2.2.1 常用序列
2.2.2 序列的基本運算
2.3 時域離散係統的基本概念
2.4 離散係統的差分方程描述及信號流圖
2.4.1 離散係統的差分方程
2.4.2 信號流圖錶示
2.5 離散時間信號的傅裏葉變換
2.5.1 離散時間信號傅裏葉變換的定義
2.5.2 離散信號傅裏葉變換對的推導
2.5.3 離散時間信號傅裏葉變換的性質
2.5.4 綫性非移變係統的頻率響應
2.6 Z變換的定義及收斂域
2.6.1 Z變換的定義
2.6.2 Z變換的收斂域
2.7 Z反變換
2.7.1 Z反變換的定義
2.7.2 Z反變換的求解
2.8 Z變換的性質
2.9 一些常用的Z變換對
2.10 Z變換與拉普拉斯變換、傅裏葉變換的關係
2.10.1 Z變換與拉普拉斯變換的關係
2.10.2 Z變換與傅裏葉變換的關係
2.11 離散係統的頻域分析
2.11.1 傳輸函數
2.11.2 用單邊Z變換解綫性差分方程
2.11.3 傳輸函數的零極點
2.11.4 綫性非移變因果係統的穩定性
2.11.5 信號流圖的轉置定理
2.12 本章涉及的Matlab函數
習題
第3章 離散傅裏葉變換及其快速計算方法
3.1 問題的提齣
3.2 DFS及其性質
3.2.1 DFS的定義
3.2.2 DFS的性質
3.3 DFT及其性質
3.3.1 DFT的定義
3.3.2 DFT同Z變換和DTFT間的關係
3.3.3 DFT的性質
3.3.4 DET變換的應用
3.4 快速傅裏葉變換
3.4.1 基2時域抽選算法
3.4.2 基2時域抽選算法的矩陣錶示形式
3.4.3 基2頻域抽選算法
3.4.4 基4時域抽選算法
3.4.5 IDFT的快速計算方法
3.5 FFT的應用
3.5.1 綫性捲積的快速計算
3.5.2 CZT及其快速計算
3.6 DFT相關變換
3.6.1 DCT及其同DIT的關係
3.6.2 DST及其同DFT的關係
3.6.3 小結
3.7 本章涉及的Matlab函數
習題
第4章 IIR數字濾波器設計和實現
4.1 概述
4.1.1 濾波器的分類
4.1.2 濾波器的性能指標
4.1.3 IIR數字濾波器的設計方法
4.1.4 模擬原型法設計流程
4.2 模擬濾波器設計
4.2.1 理想濾波器及其頻率響應
4.2.2 巴特沃思濾波器
4.2.3 切比雪夫濾波器
4.2.4 模擬濾波器的頻率變換
4.3 模擬濾波器的數字仿真
4.3.1 時域的數字仿真
4.3.2 頻域的數字仿真
4.4 衝激響應不變法
4.4.1 衝激響應不變法的設計方法
4.4.2 S平麵和Z平麵的映射關係
4.5 雙綫性變換法
4.5.1 雙綫性變換關係的導齣
4.5.2 S平麵與Z平麵的映射關係
4.5.3 雙綫性變換法中的頻率預畸變
4.6 高通、帶通和帶阻IIR數字濾波器的設計
4.6.1 數字濾波器的頻率變換
4.6.2 利用數字頻率變換的IIR設計
4.6.3 利用模擬頻率變換的IIR設計
4.7 IIR數字濾波器的計算機輔助設計
4.7.1 誤差判彆準則
4.7.2 優化算法
4.8 IIR數字濾波器的實現結構
4.8.1 直接型
4.8.2 級聯型
4.8.3 並聯型
4.9 IIR數字濾波器的應用
4.9.1 聲音均衡
4.9.2 立體聲調頻廣播
4.9.3 雙音多頻撥號係統
4.9.4 時鍾提取
4.10 本章涉及的Matlab函數
4.10.1 模擬濾波器設計函數
4.10.2 IIR數字濾波器的設計函數
4.10.3 IIR數字濾波器實現結構函數
習題
第5章 FIR數字濾波器設計和實現
5.1 相位失真
5.2 綫性相位FIR數字濾波器的條件和特性
5.2.1 恒延時濾波器定義
5.2.2 恒相延時和恒群延時同時成立
5.2.3 恒群延時單獨成立
5.2.4 綫性相位FIR濾波器的零點分布特性
5.3 窗函數法
5.3.1設計思路
5.3.2窗函數法性能分析
5.3.3常用窗函數
5.3.4窗函數法的具體實現
5.4 頻率取樣法
5.4.1 H(■)對Hd(■)的逼近
5.4.2 綫性相位的約束條件
5.5 FIR數字濾波器的優化設計
5.5.1 加權切比雪夫逼近
5.5.2 Remez交換算法
5.6 FIR數字濾波器的實現結構
5.6.1 直接型結構
5.6.2 級聯型結構
5.6.3 頻率取樣型結構
5.6.4 格型結構
5.6.5 綫性相位FIR數字濾波器的係統結構
5.7 本章涉及的Matlab函數
5.7.1 窗函數設計法
5.7.2 等波紋逼近法
5.7.3 濾波器網絡結構
習題
第6章 數字信號處理中的有限字長效應
6.1 數的錶示及其對量化的影響
6.1.1 二進製錶示
6.1.2 定點錶示
6.1.3 浮點錶示
6.1.4 定點製數的量化
6.2 A／D變換的字長效應
6.2.1 量化誤差的統計分析
6.2.2 量化噪聲通過綫性係統
6.3 係數量化誤差
6.3.1 係數量化對極點位置的影響
6.3.2 極點位置靈敏度
6.3.3 係數量化對FIR濾波器的影響
6.4 運算中的有限字長效應
6.4.1 乘積的捨入誤差
6.4.2 極限環振蕩
6.5 本章涉及的Matlab函數
習題
第7章 多抽樣率數字信號處理
7.1 概述
7.2 以整數因子D抽取
7.3 以整數因子I內插
7.4 以有理因I／D轉換抽樣頻率
7.5 多抽樣率係統的高效實現
7.5.1 網絡級聯的恒等變換
7.5.2 FIR濾波器的多相分解錶示
7.5.3 多抽樣率係統的高效FIR多相實現
7.5.4 多抽樣率係統的高效FIR直接實現
7.6 數字濾波器組
7.6.1 濾波器組概述
7.6.2 均勻DFT濾波器組
7.7 多抽樣率數字信號處理的應用
7.7.1 語音信號子帶編碼
7.7.2 圖像信號子帶編碼
7.8 本章涉及的Matlab函數
習題
部分習題答案
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《現代通信係統與數字信號處理原理》 內容簡介 本書深入探討瞭現代通信係統在信息爆炸時代所麵臨的挑戰與機遇，重點聚焦於支撐這些係統高效運行的核心技術——數字信號處理。從基礎理論到前沿應用，本書旨在為讀者構建一個全麵而深刻的理解框架。 第一部分：通信係統基礎迴顧與展望 本部分首先對經典通信係統進行瞭係統性迴顧，包括模擬通信和早期數字通信的基本概念，如信源編碼、信道編碼、調製解調、多址技術等。我們將詳細闡述信息論的基石，如香農定理，及其在通信容量極限方麵的意義。在此基礎上，本書將著重分析當前及未來通信係統所麵臨的關鍵挑戰，包括日益增長的數據傳輸速率需求、對可靠性和低延遲的嚴苛要求、以及頻譜資源的稀缺性。我們將探討下一代通信技術（如5G及未來6G）的核心驅動因素，例如海量物聯網連接、超高清晰度視頻傳輸、以及虛擬現實/增強現實（VR/AR）等新興應用帶來的巨大帶寬和低時延需求。 第二部分：數字信號處理核心理論 數字信號處理（DSP）是現代通信係統的靈魂。本部分將以嚴謹的數學推導和清晰的邏輯，係統地介紹DSP的關鍵理論和技術。 離散時間信號與係統： 我們將從離散時間信號的基本概念入手，包括采樣定理的精妙之處及其在信號數字化的關鍵作用。在此基礎上，我們將深入研究綫性時不變（LTI）係統的性質，如捲積、衝激響應、係統函數等，並闡述係統方程的求解方法。 傅裏葉分析在信號處理中的應用： 傅裏葉變換是理解信號頻譜特性的核心工具。我們將詳細介紹離散時間傅裏葉變換（DTFT）、離散傅裏葉變換（DFT）及其快速算法（FFT）。通過對信號在頻域的分析，讀者將理解濾波、頻譜分析、頻率調製解調等關鍵過程的原理。 Z變換與係統穩定性分析： Z變換作為傅裏葉變換的推廣，在分析和設計離散時間係統，特彆是因果係統和穩定係統方麵具有不可替代的作用。我們將講解Z變換的性質、逆Z變換，以及如何利用Z變換判斷係統的穩定性、因果性以及係統函數的零極點分布。 數字濾波器的設計與實現： 數字濾波器是DSP中最基本也是最重要的工具之一，用於信號的去噪、增強和選擇性傳輸。本部分將詳細介紹兩種主要的數字濾波器類型：無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。我們將深入講解它們的設計原理、設計方法（如脈衝響應不變法、雙綫性變換法、窗函數法、頻率采樣法等）以及各自的優缺點。讀者將學習如何根據具體的應用需求選擇和設計濾波器，並理解濾波器的幅頻響應和相頻響應對信號特性的影響。 采樣與量化理論： 信號的數字化過程涉及采樣和量化。我們將深入探討采樣定理的嚴格證明，理解奈奎斯特頻率的重要性，以及欠采樣和過采樣在不同場景下的應用。對於量化過程，我們將分析量化誤差的産生機理，介紹均勻量化和非均勻量化的區彆，並討論信噪比（SNR）與量化比特數的關係，以及如何通過過采樣和噪聲整形技術來提升量化精度。 第三部分：現代通信係統中的數字信號處理技術 本部分將DSP的理論知識應用於實際的現代通信係統設計中，展示其強大的實際價值。 數字調製與解調技術： 我們將深入剖析多種關鍵的數字調製技術，包括幅度鍵控（ASK）、頻率鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）、正交幅度調製（QAM）等。對於每種調製方式，我們將分析其原理、星座圖、功率譜密度以及在不同信道條件下的性能錶現。同時，我們將重點介紹與這些調製方式相匹配的解調技術，包括相乾解調和非相乾解調，並探討在實際係統中降低誤碼率（BER）的關鍵技術，如匹配濾波器和最大似然判決。 信道編碼與糾錯技術： 實際通信信道並非理想，噪聲和乾擾會引入錯誤。本部分將重點介紹糾錯碼（ECC）的基本原理和重要應用。我們將從最基礎的單比特檢錯和糾錯碼（如奇偶校驗碼、海明碼）開始，逐步深入到更復雜的綫性分組碼（如循環碼、BCH碼、RS碼），以及捲積碼。最後，我們將介紹近年來在通信領域取得巨大成功的現代編碼技術，如Turbo碼和LDPC碼，並分析它們如何通過迭代譯碼顯著提高信道容量和糾錯能力，實現接近香農極限的性能。 多用戶接入技術與信號分離： 隨著用戶數量的爆炸式增長，如何高效地共享有限的通信資源成為關鍵。本部分將詳細介紹多種多址（Multiple Access）技術，包括頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）。我們將重點關注正交頻分復用（OFDM）技術，分析其如何通過將寬帶信號劃分為多個窄帶子載波來剋服頻率選擇性衰落，以及其在Wi-Fi、LTE等現代無綫通信標準中的核心地位。此外，我們將探討盲源分離（BSS）和乾擾協調等先進信號分離技術，以應對日益復雜的無綫通信環境。 均衡技術與多徑效應處理： 在無綫通信中，信號會經曆多徑傳播，導緻符號間乾擾（ISI）。本部分將深入講解均衡器的原理和設計，包括綫性均衡器（如LMS算法）和非綫性均衡器（如MMSE均衡器）。我們將分析不同均衡算法的收斂速度、性能和計算復雜度，並探討自適應均衡技術在動態變化信道環境下的重要性。 現代通信係統應用實例： 為瞭幫助讀者更好地理解理論與實踐的結閤，本部分將選取若乾典型的現代通信係統進行案例分析，例如： 無綫局域網（Wi-Fi）： 講解其物理層（PHY）和介質訪問控製層（MAC）中數字信號處理的應用，如OFDM調製、信道估計、自動增益控製（AGC）等。 蜂窩移動通信（LTE/5G）： 剖析其復雜的信號處理鏈，包括下行鏈路的OFDM/OFDMA、MIMO（多輸入多輸齣）技術、波束賦形，以及上行鏈路的SC-FDMA等。我們將探討MIMO技術如何利用多天綫來提升數據速率和信道容量，以及波束賦形在實現定嚮傳輸、降低乾擾中的作用。 軟件定義無綫電（SDR）： 介紹SDR的基本概念，以及其如何通過軟件實現復雜的信號處理功能，從而賦予通信係統更高的靈活性和可重構性。 第四部分：前沿技術與未來發展 本部分將展望數字信號處理在通信領域的未來發展趨勢。 人工智能與機器學習在通信中的融閤： 探討如何利用AI和ML技術優化信道估計、信號檢測、資源分配、乾擾管理以及網絡安全等方麵，實現通信係統的智能化和自適應性。 分布式信號處理與邊緣計算： 分析在物聯網和分布式係統中，如何進行分布式信號處理，以及邊緣計算如何將計算和存儲能力推嚮網絡邊緣，降低延遲，提升效率。 新的調製編碼方案與頻譜感知技術： 介紹更先進的調製編碼方案，以及智能化的頻譜感知技術，以應對未來更龐大、更復雜的通信需求。 通過對以上內容的係統學習，讀者將能夠深刻理解數字信號處理在現代通信係統中扮演的關鍵角色，掌握相關的理論知識和工程實踐方法，為在通信、電子信息、計算機科學等領域的研究和開發奠定堅實的基礎。本書力求理論與實踐相結閤，既包含嚴謹的數學推導，又緊密結閤實際通信係統的設計要求，旨在培養讀者解決復雜工程問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

讀這本書的過程，我感覺作者團隊非常用心，他們似乎是以“如何讓一個聰明的但還不熟練的工程師迅速掌握DSP”為目標來編寫的。它的語言風格非常平實，沒有過多的學術腔調，使得閱讀體驗非常流暢。當我第一次接觸到維納濾波器這一塊時，通常會被那些復雜的最小均方誤差推導弄得暈頭轉嚮，但這本書通過引入一個直觀的幾何解釋，將高維空間的投影問題轉化為更容易理解的綫性代數問題，一下子就豁然開朗瞭。這種教學方法的轉變，體現瞭作者們深厚的教學經驗。此外，書中對現代DSP技術的發展脈絡也有所涉及，比如對自適應算法的介紹，不僅僅停留在理論層麵，還提到瞭它們在迴聲消除和信道均衡中的實際應用案例，這讓學習過程充滿瞭動力，因為它時刻提醒著你，你所學的內容正在改變世界。我對它處理噪聲和隨機過程的部分尤為欣賞，處理得非常到位，沒有含糊其辭，為後續更復雜的估計理論打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我一種非常嚴謹、專業的印象，配色和字體選擇都透露齣學術的嚴謹性。我是在準備一個涉及通信和控製係統的項目時，聽同行推薦入手的。這本書的排版很清晰，圖錶繪製得非常直觀，即便是初次接觸DSP的復雜概念，也能通過那些精心設計的插圖迅速抓住核心思想。尤其要提一下的是，作者們在公式推導過程中，每一步都解釋得非常到位，很少齣現那種讀者需要自行“腦補”跳躍步驟的情況。對於我這種需要將理論快速轉化為實踐的工程師來說，這種詳盡的推導過程簡直是福音。它不像有些教材那樣隻羅列公式，而是花瞭大量篇幅去解釋這些公式背後的物理意義和實際應用場景。比如，在講解FFT算法時，它不僅展示瞭蝶形運算結構，還結閤瞭頻譜分析的實際案例進行瞭深入剖析，讓我對如何優化濾波器的運算效率有瞭更深刻的理解。這本書的深度足夠支撐研究生階段的學習，但其講解的清晰度又使得有一定數學基礎的本科生也能從中獲益匪淺。整體來看，它更像是一本實戰手冊與經典教材的完美結閤體，而不是一本冷冰冰的理論堆砌。

評分☆☆☆☆☆

與其他幾本我看過的DSP教材相比，這本書的側重點明顯偏嚮於係統的理解和構建，而不是孤立地介紹某一個算法。它在講述捲積和相關性時，特彆強調瞭它們在係統辨識和模式匹配中的核心地位，這種宏觀的視角能幫助讀者建立起一個更全麵的知識體係框架。書中對傅裏葉變換傢族（DFT, DCT等）的統一處理方式也值得稱贊，它沒有將這些工具割裂開來，而是從統一的變換理論齣發進行闡述，使得讀者能夠更深刻地理解不同變換之間的內在聯係和適用場景。我尤其欣賞它在討論功率譜估計時，對周期圖法（Periodogram）的局限性及其改進方法（如Welch法）的詳細對比。這種基於問題的解決思路，極大地激發瞭我進一步研究的興趣。總而言之，這是一本能夠伴隨讀者從入門到精通，並且在未來實際工作中仍能時不時翻閱查閱參考的工具書，它的深度和廣度使其成為我書架上不可或缺的一本專業參考資料。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值遠超我購買時付齣的價格，主要體現在其內容的廣度和深度上，以及它對基礎理論的紮實把握。我印象最深的是關於Z變換和拉普拉斯變換在離散係統分析中的對比闡述，處理得非常巧妙，避免瞭許多教材中容易混淆的邊界條件問題。作者似乎非常瞭解讀者在學習過程中的常見難點，並在這些關鍵節點處做瞭特彆的強調和拓展。例如，在講到IIR濾波器設計時，它不僅涵蓋瞭標準的雙綫性變換法，還非常細緻地對比瞭脈衝不變法，並分析瞭各自在處理頻率響應非綫性和相位特性上的優劣，這在很多同類書籍中是很少見的深度。另外，書中的習題設計也十分巧妙，它們不僅僅是數值計算，很多都需要結閤實際的係統模型進行分析，真正做到瞭學以緻用。我花瞭大量時間去啃食那些與數字調製解調相關的章節，發現作者對信噪比（SNR）和誤碼率（BER）的分析框架構建得非常完整，從理論推導到仿真驗證都有清晰的指引，極大地幫助我構建起瞭一個完整的數字通信鏈條的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的權威性是毋庸置疑的，但更難得的是它在保持學術嚴謹性的同時，並沒有犧牲可讀性。我個人認為，它在結構安排上達到瞭一個極高的水準。全書的邏輯鏈條是從連續信號到離散化，再到數字濾波器的設計與實現，最後過渡到變換域分析和隨機信號處理，這個遞進關係非常自然。我特彆喜歡它在介紹數字濾波器結構時的那一部分，作者細緻地區分瞭直接型、級聯型和並聯型結構的優缺點，並給齣瞭在不同硬件資源限製下的選擇建議，這種實踐指導意義極強的內容，是很多純理論書籍所欠缺的。而且，書中對定點數運算的副作用分析也足夠深入，對於那些打算將算法部署到嵌入式係統中的讀者來說，這部分內容簡直是“救命稻草”，它提醒我們，理論上的完美不等於實際中的可用性，這種對工程現實的深刻洞察力，是區分一本優秀教材和一本普通教材的關鍵。