多速率数字信号处理和滤波器组理论 王光宇著 9787030388902 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王光宇著 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030388902

商品编码：29320072711

包装：平装

出版时间：2013-11-01

基本信息

书名：多速率数字信号处理和滤波器组理论

定价：68.00元

作者：王光宇著

出版社：科学出版社

出版日期：2013-11-01

ISBN：9787030388902

字数：

页码：

版次：5

装帧：平装

开本：12k

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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王光宇编著的《多速率数字信号处理和滤波器组理论》全面系统地论述了多速率数字信号处理和滤波器组的基本原理，包括时变和非时变滤波器组。《多速率数字信号处理和滤波器组理论》可供研究和工程部门从事数字信号处理和通信技术工作的广大科技人员参考，也可供高等学校相关专业的高年级学生、研究生学习参考。

内容提要

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王光宇编著的《多速率数字信号处理和滤波器组理论》全面系统地论述了多速率数字信号处理和滤波器组的基本原理，包括时变和非时变滤波器组。全书共十章，包括离散时间系统和滤波器、多速率系统的组成单元、多通道滤波器组、多通道滤波器组的相关理论、M通道DFT滤波器组、余弦调制滤波器组、时变滤波器组的基本理论、一般的时变滤波器组、M通道时变滤波器组、时变余弦滤波器组。
　　《多速率数字信号处理和滤波器组理论》可供研究和工程部门从事数字信号处理和通信技术工作的广大科技人员参考，也可供高等学校相关专业的高年级学生、研究生学习参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《多速率数字信号处理与滤波器组理论》：一场穿越时空的信号解析之旅 在浩瀚的数字信号处理领域，理解与驾驭不同采样率下的信号转换，以及构建高效的信号分解与重构系统，是探索信息奥秘、实现先进技术应用的关键。《多速率数字信号处理与滤波器组理论》，一部由王光宇先生精心编著的学术专著，便以其深刻的洞察力与严谨的逻辑，为我们开启了一扇通往多速率信号处理精妙世界的大门。本书并非仅仅罗列理论公式，而是将抽象的概念与实际应用巧妙地融合，带领读者循序渐进地领略这一学科的魅力与力量。 本书的起点，是多速率信号处理这一核心概念。在现实世界中，信号的采集、传输和处理往往需要在不同的速率下进行。例如，在通信系统中，接收到的信号可能与本地处理的信号具有不同的采样率；在音频和视频处理中，为了提高效率或实现特定功能，也常会涉及到信号的升采样和降采样操作。而多速率数字信号处理，正是研究如何有效地在不同采样率之间进行转换，以及在这些转换过程中如何避免或最小化信息失真、提高处理效率的理论和技术。 本书的早期章节，深入浅出地介绍了多速率信号处理的基本原理。作者首先从最基础的采样率转换器讲起，详细阐述了降采样（Decimation）和升采样（Interpolation）的数学模型与实现方法。降采样，顾名思义，是将高采样率的信号降低到较低的采样率，这通常涉及到信息损失的风险，因此，如何选择合适的滤波器来抑制混叠，是降采样过程中至关重要的环节。书中对各种降采样滤波器的设计原则和性能指标进行了详尽的分析，例如抗混叠滤波器的设计，其截止频率、阻带衰减等参数的选择，直接影响到降采样后信号的质量。 与降采样相对，升采样则是将低采样率的信号提升到较高的采样率，这通常是为了提高信号的分辨率，或者为后续的高速率处理做准备。升采样过程中，需要插入新的样本点，而这些新样本点的取值至关重要。本书详细介绍了零填充法和内插法等升采样技术，并重点阐述了插值滤波器的设计。插值滤波器不仅仅是简单地插入零值，而是通过滤波器的作用，根据原始信号的趋势生成新的、平滑过渡的样本点，从而在提高采样率的同时，尽可能地保持信号的原始信息。作者在此处深入探讨了不同插值滤波器（如线性插值、多项式插值、 sinc插值等）的优缺点，以及它们在实际应用中的适用场景。 在掌握了基本的采样率转换技术后，本书将视角进一步拓展到多速率滤波器组。滤波器组，顾名思义，是由一组滤波器构成的系统，用于将输入信号分解成多个子带信号，或者将多个子带信号重构回原始信号。这种分解与重构的能力，在信号压缩、信道分离、噪声抑制等众多领域有着广泛的应用。 本书对两通道滤波器组（Two-channel Filter Banks）进行了详尽的讨论。两通道滤波器组是最基本也是最常用的一种滤波器组结构，它将输入信号分解为高频和低频两个子带。书中详细介绍了QMF（Quadrature Mirror Filter）滤波器组的设计，QMF滤波器组的特殊之处在于其具有镜像对称的幅度响应，这使得在信号重构时，能够实现无失真（Aliasing-free）的重构。作者深入分析了QMF滤波器的设计方法，包括Perfect Reconstruction（PR）条件，即在理想情况下，通过分析滤波器和综合滤波器对原始信号进行完美的重构。 除了QMF滤波器组，本书还详细介绍了LPC（Linear Phase Cosine）滤波器组，它提供了另一种实现无失真重构的途径，并具有线性相位的优点，这对于保持信号的时域波形至关重要。书中对这两种滤波器组的结构、设计原理、以及它们在信号分析和合成中的作用进行了深入的剖析。 更进一步，本书将读者引入到M通道滤波器组（M-channel Filter Banks）的世界。M通道滤波器组将输入信号分解成M个子带，这在音频和图像处理领域尤为重要，例如离散余弦变换（DCT）和离散小波变换（DWT）等广泛应用的变换，都与M通道滤波器组有着密切的联系。作者详细阐述了PR（Perfect Reconstruction）和A-PR（Aliasing-free Perfect Reconstruction）的通用条件，并探讨了各种M通道滤波器组的设计方法，如PR多相滤波器组和有理滤波器组等。 在M通道滤波器组的设计方面，本书强调了子带分解和子带重构的数学原理，以及如何通过选择合适的分析滤波器和综合滤波器来满足无失真重构的条件。作者还会介绍多相分解（Polyphase Decomposition）这一强大的数学工具，它能够将复杂的M通道滤波器组简化为一系列单通道滤波器的问题，极大地便利了分析和设计。 本书的核心价值之一在于其对应用的关注。多速率数字信号处理和滤波器组理论并非空中楼阁，而是支撑着众多现代高科技发展的基石。书中列举了大量实际应用案例，帮助读者理解这些理论的实际意义。 在通信系统领域，多速率处理被广泛应用于软件无线电（SDR）中，允许在不同速率下接收和处理信号，实现灵活的通信协议切换。多载波通信（Multicarrier Communication），如OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing），其核心原理便是通过将一个高速数据流分解成多个低速数据流，并在不同的子载波上并行传输，这本质上就是一种基于滤波器组的信号分解与重构。 在音频处理领域，滤波器组被用于音频编码（如MP3、AAC），通过将音频信号分解成不同的频带，对感知不明显的频带进行压缩，从而实现高效的音频压缩。音频效果器，如均衡器（Equalizer）、混响器（Reverb）等，也常常利用滤波器组技术来实现对不同频率成分的独立处理。 在图像和视频处理领域，小波变换（Wavelet Transform），一种强大的多分辨率分析工具，其理论基础正是建立在多通道滤波器组之上。小波变换能够实现图像的多尺度分析，并广泛应用于图像压缩、去噪、特征提取等。 本书还探讨了多速率信号处理与采样率转换在高性能数据采集系统中的应用，以及如何通过多速率技术来提高系统的精度和效率。 此外，本书还对离散小波变换（DWT）的理论及其与滤波器组的关系进行了深入探讨。作者会介绍小波变换的数学构造，包括小波函数（Wavelet Function）和尺度函数（Scaling Function），以及如何通过滤波器组来实现小波变换的迭代分解和重构。小波变换在信号和图像分析、去噪、压缩等领域具有极其广泛的应用。 在算法设计方面，本书会介绍如何设计高效的多速率滤波器，例如如何利用系数共用（Coefficient Sharing）和并行结构来减少计算量，提高处理速度。多相滤波器结构在此处再次发挥重要作用，它能够将原本复杂的滤波器设计和实现问题分解为一系列更简单的子问题。 本书的另一个重要特点是其对理论的严谨性和数学推导的清晰性。作者在阐述每个概念时，都会给出严谨的数学推导，并解释数学公式背后的物理意义。这使得读者不仅能够理解“如何做”，更能理解“为什么这么做”，从而建立起扎实的理论基础。 总而言之，《多速率数字信号处理与滤波器组理论》是一部内容丰富、理论扎实、应用广泛的学术专著。它不仅为数字信号处理领域的学生和研究人员提供了系统而深入的学习资源，也为相关领域的工程师和技术人员提供了解决实际问题的有力工具。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解信号在不同采样率之间的转换机制，掌握构建高效滤波器组的方法，并将其应用于各种前沿技术领域，从而在数字信号处理的广阔天地中，开启更深层次的探索与创新。

评分☆☆☆☆☆

如果从一个学习者的角度来审视这本书，我认为它在习题和案例分析的设计上，展现出了一种罕见的教育洞察力。很多教材的例题往往只是对公式的简单套用，但这本书的配套练习明显要高出一个层次。它们更侧重于考察对核心概念的理解深度以及在不同约束条件下进行优化选择的能力。例如，有些习题要求我们在满足特定阻带衰减的同时，权衡主瓣宽度和相位线性度，这迫使我们必须跳出单一指标的束缚，进行综合性的系统思考。更重要的是，作者在书本的某些关键章节后，会穿插一些“思考与拓展”的小节，这些内容往往会引向该领域尚未完全成熟或者正在快速发展的方向。这对于本科高年级学生和研究生来说，是极好的学术兴趣激发点，它暗示了未来研究的可能性和方向，而不只是对既有知识的复述，这一点非常难得。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书中对现代滤波技术演进脉络的梳理感到由衷赞叹。作者没有将各种滤波器设计方法割裂开来介绍，而是巧妙地将它们置于一个动态演进的历史和技术背景下进行审视。读起来，你会发现不同滤波器结构之间并非凭空出现，而是基于前人工作的局限性而产生的必然改进和优化。比如，在讲解FIR与IIR滤波器的权衡时，作者不仅分析了各自的优缺点，还深入探讨了在资源受限的嵌入式平台下，如何根据具体应用场景（如实时性要求、运算精度）来选择最合适的结构，并给出了量化的评估标准。这种“知其古今，明其利弊”的宏观视野，极大地提升了阅读体验，让我认识到信号处理并非一套僵死的公式集，而是一个不断自我完善、适应新需求的工程科学。这本书成功地培养了我一种批判性阅读技术文档的能力，让我不再满足于“能用就行”，而是追求“最优解”。

评分☆☆☆☆☆

读完这本关于信号处理的书籍后，我最大的感受是它在理论深度与工程实用性之间找到了一个近乎完美的平衡点。它没有停留在对经典理论的重复阐述上，而是非常大胆地引入了许多前沿且具有实际操作价值的新方法论。特别是关于非均匀采样和多速率系统在通信基带处理中的应用部分，作者的阐述深入且独到，给我的研究工作带来了不少新的启发。我尝试将书中的某些滤波器组设计算法应用到我们正在进行的一个低功耗无线接收机项目中，发现其在资源占用和性能增益上确实表现出了优于传统方法的潜力。书中对收敛性分析和误差分析的论述非常严谨，这让我在实际部署时心里更有底气，不必担心理论模型与实际性能之间的巨大鸿沟。这种“知其所以然，并知其所以然后如何实现”的写作风格，才是真正体现了一本优秀专业书籍的价值所在，它不仅仅是知识的搬运工，更是思想的引导者。

评分☆☆☆☆☆

这部教材的排版和装帧质量着实令人印象深刻，拿到手上就能感觉到作者和出版社在细节上的用心。纸张的质感非常适合长时间阅读，油墨的印刷清晰锐利，即便是复杂的数学公式和密集的图表，看起来也毫不费力。我特别欣赏它在章节结构上的精心设计，从基础概念的引入到高级应用的深入探讨，逻辑链条衔接得非常自然流畅。初次接触这个领域时，很多术语和理论让我感到晦涩难懂，但这本书通过大量的实例和清晰的图示，有效地搭建起了从理论到实践的桥梁。例如，在讲解某一关键滤波器的设计流程时，作者不仅给出了理论推导，还配上了直观的频率响应图，这种可视化教学方式极大地降低了理解的门槛。此外，书本的目录设计也颇具匠心，让我可以迅速定位到自己需要复习或深入研究的部分，这对于繁忙的研究生或工程师来说，无疑是一个巨大的加分项。总而言之，从物理实体到内在结构的编排，这本书都展现出极高的专业水准和对读者的尊重，让人愿意沉下心来仔细研读。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，在我阅读过的技术文献中，算得上是相当“克制”和“精准”的典范。作者很少使用华丽或煽情的辞藻，而是完全专注于信息的精确传达。每一个句子，每一个段落，似乎都经过了千锤百炼，确保了其数学意义和工程含义的无歧义性。这种严谨的文字风格，对于学习高度依赖精确定义的数字信号处理领域至关重要。我尤其欣赏作者在引入复杂数学工具时所采用的渐进式讲解策略。比如，在处理Z变换和傅里叶变换的复杂性质时，作者总是先用最基础的概念铺垫，然后逐步引入更深层次的数学工具，确保读者在跨越知识断层时不至于感到突兀。这种细致入微的引导，使得即便是第一次接触这些高阶数学工具的读者，也能有条不紊地跟上思路。这种内敛但极具力量感的叙事方式，让我在阅读时，感觉像是在跟随一位经验丰富、思维清晰的导师进行一对一的学术探讨。