数字信号处理(英文版) 9787121047633 电子工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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蔡坤宝著 著

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• 电子工业出版社
• 9787121047633
• DSP

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121047633

商品编码：29424249434

包装：平装

出版时间：2007-08-01

基本信息

书名：数字信号处理(英文版)

定价：39.80元

作者：蔡坤宝著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2007-08-01

ISBN：9787121047633

字数：999600

页码：392

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.640kg

编辑推荐

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内容提要

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本书系统地阐述了数字信号处理所涉及的信号与系统分析和系统设计的基本理论、基本分析与设计方法、基本算法和处理技术。全书共10章，主要内容包括：离散时间信号与系统的基本概念，离散时间信号与系统的变换域分析，包括z变换和离散时间傅里叶变换、连续时间信号的抽样与重建，离散傅里叶变换及其快速算法(FFT)，数字滤波器实现的基本结构，IIR和FIR 数字滤波器的设计原理与基本设计方法，数字信号处理中的有限字长效应，多抽样率数字信号处理。本书配有多媒体电子课件、英文版教学大纲、习题指导与实验手册。
　　本书可以作为电子与通信相关专业的本科数字信号处理课程中英文双语教学的教材，或中文授课的英文版教学参考书，也可供从事数字信号处理的工程技术人员学习参考。本书尤其适合初步开展数字信号处理课程中英文双语授课的教师与学生选用。

目录

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1 Introduction
　1.1 What Is a Signal
　1.2 What Is a System
　1.3 What Is Signal Processing
　1.4 Classification of Signals
　　1.4.1 Deterministic and Random Signals
　　1.4.2 Continuous-Time and Discrete-Time Signals
　　1.4.3 Periodic Signals and Nonperiodic Signals
　　1.4.4 Energy Signals and Power Signals
　1.5 Overview of Digital Signal Processing
2 Discrete-Time Signals and Systems
　2.1 Discrete-Time Signals: Sequences
　　2.1.1 Operation on Sequences
　2.2 Basic Sequences
　　2.2.1 Some Basic Sequences
　　2.2.2 Periodicity of Sequences
　　2.2.3 Representation of Arbitrary Sequences
　2.3 Discrete-Time systems
　　2.3.1 Classification of Discrete-Time systems
　2.4 Time-Domain Representations of LTI Systems
　　2.4.1 The Linear Convolution Sum
　　2.4.2 Interconnections of LTI Systems
　　2.4.3 Stability Condition of LTI systems
　　2.4.4 Causality Condition of LTI systems
　　2.4.5 Causal and Anticausal Sequences
　2.5 Linear Constant-Coefficient Difference Equations
　　2.5.1 Recursive Solution of Difference Equations
　　2.5.2 Classical Solution of Difference Equations
　　2.5.3 Zero-Input Response and Zero-State Response
　　2.5.4 The Impulse Response of Causal LTI Systems
　　2.5.5 Recursive Solution of Impulse Responses
　　2.5.6 Classification of LTI Discrete-Time Systems
　　Problems
3 Transform-Domain Analysis of Discrete-Time Signals and Systems
　3.1 The z-Transform
　　3.1.1 Definition of the z-Transform
　　3.1.2 A General Shape of the Region of Convergence
　　3.1.3 Uniqueness of the z-Transform
　3.2 Relation Between the ROCs and Sequence Types
　3.3 The z-Transform of Basic Sequences
　3.4 The Inverse z-Transform
　　3.4.1 Contour Integral Method
　　3.4.2 Partial Fraction Expansion Method
　　3.4.3 Long Division Method
　　3.4.4 Power Series Expansion Method
　3.5 Properties of the z-Transform
　3.6 The Discrete-Time Fourier Transform
　　3.6.1 Definition of the Discrete-Time Fourier Transform
　　3.6.2 Convergence Criteria
　　3.6.3 Properties of the Discrete-Time Fourier Transform
　　3.6.4 Symmetry Properties of the Discrete-Time Fourier Transform
　3.7 Transform-Domain Analysis of LTI Discrete-Time Systems
　　3.7.1 The Frequency Response of Systems
　　3.7.2 The Transfer Function of LTI Systems
　　3.7.3 Geometric Evaluation of the Frequency Response
　3.8 Sampling of Continuous-Time Signals
　　3.8.1 Periodic Sampling
　　3.8.2 Reconstruction of Bandlimited Signals
　3.9 Relations of the z-Transform to the Laplace Transform
　Problems
4 The Discrete Fourier,Transform
　4.1 The Discrete Fourier Series
　4.2 Properties of the Discrete Fourier Series
　　4.2.1 Evaluation of the Periodic Convolution Sum
　4.3 The Discrete Fourier Transform
　4.4 Properties of the Discrete Fourier Transform
　　4.4.1 Circular Convolution Theorems
　4.5 Linear Convolutions Evaluated by the Circular Convolution
　4.6 Linear Time-Invariant Systems Implemented by the DFT
　4.7 Sampling and Reconstruction in the z-Domain
　4.8 Fourier Analysis of Continuous-Time Signals Using the DFT
　　4.8.1 Fourier Analysis of Nonperiodic Continuous-Time Signals
　　4.8.2 Practical Considerations
　　4.8.3 Spectral Analysis of Sinusoidal Signals
　Problems
5 Fast Fourier Transform Algorithms
　5.1 Direct Computation and Efficiency Improvement of the DFT
　5.2 Decimation-in-Time FFT Algorithm with Radix-2
　　5.2.1 Butterfly-Branch Transmittance of the Decimation-in-Time FFT
　　5.2.2 In-Place Computations
　5.3 Decimation-in-Frequency FFT Algorithm with Radix-2
　5.4 Computational Method of the Inverse FFT
　Problems
6 Digital Filtor Structures
　6.1 Description of the Digital Filter Structures
　6.2 Basic Structures for I1R Digital Filters
　　6.2.1 Direct Form
　　6.2.2 Direct Form
　　6.2.3 Cascade Form
　　6.2.4 Parallel Form
　6.3 Basic Structures for FIR Digital Filters
　　6.3.1 Direct Forms
　　6.3.2 Cascade Forms
　　6.3.3 Linear-Phase Forms
　　6.3.4 Frequency Sampling Form
　Problems
7 Design Techniques of Digital IIR Filters
　7.1 Preliminary Considerations
　　7.1.1 Frequency Response of Digital Filters
　7.2 Discrete-Time Systems Characterized by Phase Properties
　7.3 Allpass Systems
　　7.3.1 Nonminimum-Phase Systems Represented by a Cascade Connection
　　7.3.2 Group Delay of the Minimum-Phase Systems
　　7.3.3 Energy Delay of the Minimum-Phase Systems
　7.4 Analog-to-Digital Filter Transformations
　　7.4.1 Impulse Invariance Transformation
　　7.4.2 Step Invariance Transformation
　　7.4.3 Bilinear Transformation
　7.5 Design of Analog Prototype Filters
　　7.5.1 Analog Butterworth Lowpass Filters
　　7.5.2 Analog Chebyshev Lowpass Filters
　7.6 Design of Lowpass IIR Digital Filters
　　7.6.1 Design of Lowpass Digital Filters Using the Impulse Invariance
　　7.6.2 Design of Lowpass Digital Filters Using the Bilinear Transformation
　7.7 Design of IIR Digital Filters Using Analog Frequency Transformations
　　7.7.1 Design of Bandpass IIR Digital Filters
　　7.7.2 Design of Bandstop I]R Digital Filters
　　7.7.3 Design of Highpass IIR Digital Filters
　7.8 Design of IIR Digital Filters Using Digital Frequency Transformations
　　7.8.1 Lowpass-to-Lowpass Transformation
　　7.8.2 Lowpass-to-Highpass Transformation
　　7.8.3 Lowpass-to-Bandpass Transformation
　　7.8.4 Lowpass-to-Bandstop Transformation
　Problems
8 Design of FIR Digital Filters
　8.1 Properties of Linear Phase FIR Filters
　　8.1.1 The Impulse Response of Linear-Phase FIR Filters
　　8.1.2 The Frequency Response of Linear-Phase FIR Filters
　　8.1.3 Characteristics of Amplitude Functions
　　8.1.4 Constraints on Zero Locations
　8.2 Design of Linear-Phase FIR Filters Using Windows
　　8.2.1 Basic Techniques
　　8.2.2 Window Functions
　　8.2.3 Design of Linear-Phase FIR Lowpass Filters Using Windows
　　8.2.4 Design of Linear-Phase FIR Bandpass Filters Using Windows
　　8.2.5 Design of Linear-Phase FIR Highpass Filters Using Windows
　　8.2.6 Design of Linear-Phase FIR Bandstop Filters Using Windows
　Problems
9 Finite-Wordlength Effects in Digital Signal Processing
　9.1 Binary Number Representation with its Quantization Errors
　　9.1.1 Fixed-Point Binary Representation of Numbers
　　9.1.2 Floating-Point Representation
　　9.1.3 Errors from Truncation and Rounding v
　　9.1.4 Statistical Model of the Quantization Errors
　9.2 Analysis of the Quantization Errors in A/D Conversion
　　9.2.1 Statistical Model of the Quantization Errors
　　9.2.2 Transmission of the Quantization Noise through LTI Systems
　9.3 Coefficient Quantization Effects in Digital Filters
　　9.3.1 Coefficient Quantization Effects in IIR Digital Filters
　　9.3.2 Statistical Analysis of Coefficient Quantization Effects
　　9.3.3 Coefficient Quantization Effects in FIR Filters
　9.4 Round-off Effects in Digital Filters
　　9.4.1 Round-off Effects in Fixed-Point Realizations of ILR Filters
　　9.4.2 Dynamic Range Scaling in Fixed-Point Implementations of IIR Filters
　9.5 Limit-Cycle Oscillations in Realizations of IIR Digital Filters
　　9.5.1 Zero-Input Limit Cycle Oscillations
　　9.5.2 Limit Cycles Due to Overflow
　9.6 Round-off Errors in FFT Algorithms
　　9.6.1 Round-off Errors in the Direct DFT Computation
　　9.6.2 Round-off Errors in Fixed-point FFT Realization
　Problems
10 Multirate Digital Signal Processing
　10.1 Sampling Rate Changed by an Integer Factor
　　10.1.1 Downsampling with an Integer Factor M
　　10.1.2 Decimation by an Integer Factor M
　　10.1.3 Upsampling with an Integer Factor L
　　10.1.4 Interpolation by an Integer Factor L
　10.2 Sampling Rate Conversion by a Rational Factor
　10.3 Efficient Structures for Sampling Rate Conversion
　　10.3.1 Equivalent Cascade Structures
　　10.3.2 Polyphase Depositions
　　10.3.3 Polyphase Realization of Decimation Filters
　　10.3.4 Polyphase Realization of Interpolation Filters
　Problems
Appendix A Tables for the z-Transform
Appendix B Table for Properties of the Discrete-Time Fourier Transform
Appendix C Table for Properties of the Discrete Fourier Series
Appendix D Table for Properties of the Discrete Fourier Transform
Appendix E Table for the Normalized Butterworth Lowpass Filters
Appendix F Answers To Partial Problems
References

作者介绍

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蔡坤宝，博士，重庆大学通信工程学院教授，信号与信息处理硕士学位点负责人。多年来致力于*信号的产生与处理、生物组织粘弹性波动的有限元分析、现代信号处理及其应用和人工神经网络等方面的研究工作。十余年来，积极探索和实施中英文双语教学，现任重庆市级精品课程“信

文摘

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序言

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《数字信号处理》 导言 在当今这个信息爆炸的时代，数字信号处理（DSP）已成为一项基础且至关重要的技术，渗透到我们生活的方方面面。从我们手中滑过的智能手机，到驱动现代工业的精密仪器，再到支撑通信网络和多媒体娱乐的复杂系统，DSP 无处不在，默默地扮演着信息处理的“幕后英雄”。它使得原始的模拟信号能够被转换为计算机能够理解和处理的数字形式，从而实现各种令人惊叹的功能，如音频的压缩与还原、图像的增强与识别、语音的合成与识别，以及通信信号的调制与解调等。 本书正是为了系统地、深入地介绍数字信号处理的核心概念、理论基础、关键算法及其在实际应用中的重要性而编写。它旨在为读者构建一个扎实而全面的DSP知识体系，使其能够深刻理解数字信号处理的原理，并具备分析和解决实际工程问题的能力。无论您是电子信息、通信工程、计算机科学等相关专业的学生，还是希望在这个领域深耕的工程师或研究人员，本书都将是您宝贵的学习伙伴。 第一部分：基础理论与数学工具 数字信号处理的基石在于对信号及其数学表示的深刻理解。本部分将带领读者回顾和巩固DSP所必需的数学基础，并建立对数字信号的直观认识。 信号与系统回顾： 我们将从连续时间信号和离散时间信号的基本概念入手，区分它们的特点和表示方法。接着，我们将深入探讨线性时不变（LTI）系统，这是DSP中最核心也是最常遇到的系统模型。通过卷积运算，我们将理解LTI系统如何响应输入信号，以及其在信号处理中的作用。我们还会介绍系统的稳定性、因果性等重要性质，为后续的系统分析打下基础。 离散傅里叶变换（DFT）的引入： 傅里叶变换是理解信号频率成分的关键工具。本书将重点介绍离散傅里叶变换（DFT），它将一个有限长度的离散时间信号分解为其等效的频率成分。我们将详细阐述DFT的定义、性质，并通过具体算例展示如何计算和解释DFT结果。这将为我们理解频率域分析打下坚实的基础。 快速傅里叶变换（FFT）： 虽然DFT在理论上非常重要，但直接计算DFT的复杂度很高，难以满足实时处理的要求。因此，快速傅里叶变换（FFT）算法的出现极大地改变了DSP的实践。本部分将介绍几种常见的FFT算法，如Cooley-Tukey算法，并分析其计算效率的提升。理解FFT不仅是算法上的需要，更是实现高效DSP系统的关键。 Z变换： Z变换是离散时间信号和系统分析的强大数学工具，尤其适用于分析离散时间系统，包括其频率响应和稳定性。我们将详细讲解Z变换的定义、性质，并重点介绍其在求解差分方程、系统稳定性判断以及设计滤波器方面的应用。 第二部分：数字滤波器设计与实现 滤波器是DSP中最核心的应用之一，它们能够选择性地通过或衰减信号中的特定频率成分，从而实现信号的增强、噪声去除、信息提取等功能。本部分将深入探讨数字滤波器的设计原理和实现方法。 滤波器概述与分类： 我们将首先介绍滤波器的基本概念，以及其在信号处理中的重要性。然后，我们将对数字滤波器进行分类，主要分为无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器两大类。我们将分析它们各自的优缺点，以及适用的场景。 有限冲激响应（FIR）滤波器设计： FIR滤波器以其稳定性好、相位响应线性可控的优点在许多应用中备受青睐。本部分将介绍几种经典的FIR滤波器设计方法，包括窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）和频率采样法。我们将详细讲解每种方法的原理、设计步骤以及如何选择合适的窗函数以达到预期的频率响应。 无限冲激响应（IIR）滤波器设计： IIR滤波器由于其能够用较低的阶数实现陡峭的频率选择性而广泛应用。我们将介绍将模拟滤波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）转换为数字滤波器的常用方法，包括脉冲响应不变法和双线性变换法。我们将分析这些方法的原理、适用性以及设计过程中的注意事项。 滤波器实现： 设计出滤波器后，关键在于如何有效地在硬件或软件中实现它。我们将讨论直接型、级联型、并联型等FIR和IIR滤波器的实现结构，并分析它们的计算复杂度、对量化误差的敏感度等问题。 第三部分：采样与量化 数字信号处理的核心在于将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。采样和量化是这一转换过程中至关重要的两个环节。 采样定理（奈奎斯特-香农采样定理）： 采样定理是DSP的基础，它规定了从连续信号中提取离散样本以无失真地重构原始信号的最低采样率。我们将深入阐述采样定理的原理，探讨过采样和欠采样的影响，并讨论如何避免混叠现象。 量化与量化误差： 模拟信号转换为数字信号时，幅度也需要被离散化，这个过程称为量化。我们将分析量化噪声的产生，探讨均匀量化和非均匀量化，并讨论如何通过选择合适的量化步长和位数来控制量化误差，以及最小化其对信号的影响。 过采样与噪声整形： 为了在有限的量化位数下获得更高的信噪比，我们将介绍过采样和噪声整形技术。这些技术能够将量化噪声推移到高频区域，从而在高频区域获得更高的分辨率。 第四部分：数字信号处理的高级主题 在掌握了基础理论和滤波器设计后，本部分将进一步拓展读者的视野，介绍DSP领域的一些高级主题和重要算法。 自适应滤波： 自适应滤波器能够根据输入信号的统计特性自动调整其滤波器系数，以达到最佳的滤波效果。我们将介绍其基本原理，并探讨其在噪声消除、回声消除、信道均衡等方面的典型应用。 谱分析： 除了傅里叶变换，我们还将介绍一些更先进的谱分析方法，如功率谱密度估计。这将帮助读者更全面地理解信号在频率域的特性。 多速率信号处理： 多速率信号处理研究信号在不同采样率之间的转换，例如升采样和降采样。我们将介绍其基本概念、算法以及在通信、音频编码等领域的应用。 数字信号处理在通信系统中的应用： DSP在现代通信系统中扮演着核心角色。我们将探讨数字信号在调制解调、信道编码、均衡等方面的应用，以及如何利用DSP技术实现高效可靠的通信。 数字信号处理在图像与音频处理中的应用： 本部分还将简要介绍DSP在图像增强、去噪、特征提取，以及音频信号的压缩、编码、合成等方面的广泛应用，让读者感受到DSP技术的强大生命力。 结论 数字信号处理是一门博大精深的学科，它不仅提供了强大的理论工具，更驱动着无数现代科技的进步。本书力求以清晰的逻辑、严谨的论述和丰富的实例，引领读者一步步深入理解DSP的核心。掌握了本书的内容，您将能够更好地理解和分析涉及数字信号处理的各种工程问题，为您的学习和职业生涯打下坚实的基础。我们鼓励读者在阅读过程中积极思考，勤加练习，将理论知识与实践相结合，从而真正成为一名优秀的数字信号处理工程师。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在业界摸爬滚打了几年，但仍想系统性回顾和提升理论深度的工程师，我发现这本书的价值远超出了普通的参考书范畴。它的深度足以让资深专家进行知识的再审视，而其清晰的讲解结构又不会让有一定基础的人感到过于晦涩。书中的习题设计非常巧妙，它们并非那种纯粹的机械计算，而是巧妙地融入了设计和分析的思考过程，迫使读者去权衡不同算法的优劣和适用场景。我特别喜欢它在某一章节末尾对“选择何种滤波器的决策树”的讨论，那简直就是将经验总结成了清晰的流程图。这种将理论知识转化为决策工具的能力，是许多教材所欠缺的。这本书更像是一份职场进阶的秘密武器，帮你从“会做”提升到“精通”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧简直是一场视觉的盛宴，每一个章节的布局都经过了深思熟虑，让人在阅读过程中感到无比的愉悦。作者在处理复杂概念时，总能找到一种优雅而直观的表达方式，即便是初学者也能迅速抓住核心要点。我尤其欣赏它在理论与实践之间的精妙平衡，书中穿插的大量实际案例分析，让那些抽象的数学公式瞬间变得生动起来，仿佛我正在亲手操作一个真实的信号处理系统。对于那些希望将所学知识应用于工程实践的读者来说，这本教材无疑是架起理论与实际应用之间最好的桥梁。翻阅起来，那种厚重却不失精致的手感，也让我在深夜阅读时，多了一份沉静与专注。它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师，耐心地引导着我一步步揭开数字信号处理的神秘面纱。书中对最新技术趋势的关注也令人印象深刻，显示出作者紧跟时代步伐的专业素养。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格带着一种独特的英式学术的精确与克制，每一个词汇的选择都仿佛经过了精确的权衡，力求在准确性上达到极致。对于那些习惯于接触直白、口语化教材的读者来说，初期可能需要适应这种略显正式的学术腔调，但一旦适应，你就会发现这种精确性带来的巨大好处——极少出现歧义，概念定义清晰到容不下任何含糊不清的解释。它在引入新的数学工具时，总是先给出其在信号处理中的具体应用场景，再进行深入的数学推导，这种“应用驱动理论”的编排方式，极大地激发了我的学习兴趣，让我始终保持着“我为什么要学这个”的明确目标感。这本教材的严谨，让我对它所涵盖的所有知识点都充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述风格极其严谨且逻辑缜密，几乎找不到任何可以挑剔的逻辑漏洞。作者似乎对数字信号处理领域的每一个角落都进行了深入的挖掘和梳理，知识体系的构建层次分明，从最基础的离散时间系统分析，到高级的滤波器设计和快速傅里叶变换（FFT）的应用，衔接得天衣无缝。我发现，很多我之前在其他资料中感到晦涩难懂的地方，通过这本书的阐述后，豁然开朗。特别是对Z变换和傅里叶分析的深度剖析，简直是教科书级别的范本。它要求读者投入相当的精力去理解每一个推导过程，但所有的付出都是值得的，因为它为你打下了极其坚实的基础。读完它，我感觉自己对信号的本质有了更深层次的理解，不再是简单地套用公式，而是真正理解了它们背后的数学原理和物理意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的覆盖面广度令人称奇，它并没有将自己局限于传统的DSP范畴，而是巧妙地引入了诸如自适应滤波、小波分析等前沿话题，并给予了足够的篇幅进行介绍和初步探讨。这使得它在保持经典理论深度的同时，也具备了极强的“前瞻性”。我特别欣赏作者在描述算法复杂度分析时所采取的对比方法，他不仅仅给出了大O表示法，还结合现代计算平台的特性，讨论了算法在实际执行时间上的差异，这种细节的把控，充分体现了作者深厚的工程背景。阅读此书的过程，就像是与一位经验丰富的大学教授进行一对一的深度交流，他不仅告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“为什么是这样”，以及“在什么情况下应该换一种思路”。总而言之，这是一部值得反复研读的经典之作。