數字信號處理原理與方法研究 9787517030508 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉洋 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
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齣版社： 中國水利水電齣版社

ISBN：9787517030508

商品編碼：29691256719

包裝：平裝

齣版時間：2015-07-01

基本信息

書名:數字信號處理原理與方法研究

：76.00元

售價：51.7元,便宜24.3元,摺扣68

作者:劉洋

齣版社：中國水利水電齣版社

齣版日期：2015-07-01

ISBN：9787517030508

字數：

頁碼：343

版次：1

裝幀：平裝

開本：16

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

《數字信號處理原理與方法研究》共包括10章，主要內容有信號與數字信號處理、離散時間信號與係統、Z變換與離散時間傅裏葉變換（DTFT）、離散傅裏葉變換（DFT）、快速傅裏葉變換（FFT）、數字濾波器的結構與有限字長效應、IIR數字濾波器的設計、FIR數字濾波器的設計、多采樣率數字信號處理、數字信號處理的實現。

目錄

作者介紹

文摘

序言

《數字信號處理：理論、算法與應用》 內容簡介 本書旨在深入探討數字信號處理（DSP）的核心理論、關鍵算法及其廣泛的應用。我們從數字信號處理的基本概念齣發，循序漸進地構建起一套完整的知識體係，旨在為讀者提供一個紮實而全麵的DSP學習平颱。本書力求在理論深度與實踐可操作性之間取得平衡，既能滿足學術研究的嚴謹性要求，又能指導實際工程問題的解決。 第一部分：數字信號處理基礎 本部分將為讀者打下堅實的理論基礎，為後續內容的學習做好鋪墊。 第一章：信號與係統概述 1.1 信號的分類與錶示： 詳細介紹連續時間信號與離散時間信號的區彆與聯係，包括周期信號、非周期信號、能量信號、功率信號等多種信號類型。探討信號在時間和頻率域的錶示方法，如傅裏葉級數、傅裏葉變換等，為理解信號的頻譜特性奠定基礎。 1.2 係統的基本性質： 深入分析綫性、時不變（LTI）、因果性、穩定性等係統基本性質的定義、判彆方法及其重要性。著重討論LTI係統在信號處理中的核心地位，為理解捲積運算和係統響應打下基礎。 1.3 離散時間捲積： 詳細推導並解釋離散時間捲積的定義、性質和計算方法。通過豐富的示例，幫助讀者理解捲積運算在描述LTI係統輸齣與輸入之間關係中的關鍵作用。 1.4 采樣定理（奈奎斯特定理）： 詳述奈奎斯特定理的原理，解釋瞭將連續時間信號離散化的基本條件。深入討論理想采樣、實際采樣過程中的混疊現象及其避免方法，如過采樣和抗混疊濾波。 第二章：離散傅裏葉變換（DFT） 2.1 DFT的定義與性質： 介紹DFT的數學定義，以及其周期性、綫性、對稱性、循環移位性、捲積定理等重要性質。強調DFT作為傅裏葉變換在離散域上的近似，是分析離散信號頻譜的重要工具。 2.2 DFT的計算： 詳細講解直接計算DFT的計算復雜度，並引入快速傅裏葉變換（FFT）算法。 2.3 快速傅裏葉變換（FFT）算法： 深入剖析FFT算法的核心思想，包括按時間抽取（Cooley-Tukey算法）和按頻率抽取兩種基本思路。通過詳細的算法流程和復雜度分析，展示FFT如何將DFT的計算復雜度從O(N^2)降低到O(N log N)，極大地提高瞭計算效率。 2.4 DFT在頻譜分析中的應用： 通過實際案例，演示如何利用DFT/FFT進行信號的頻譜分析，包括識彆信號的頻率成分、分析信號的功率譜密度等。 第三章：Z變換 3.1 Z變換的定義與收斂域： 介紹Z變換的定義，以及收斂域（ROC）的概念及其對係統穩定性和因果性的重要指示作用。 3.2 Z變換的性質： 討論Z變換的綫性性、時移性、尺度變換、捲積性質、微分性質等。 3.3 逆Z變換： 介紹求解逆Z變換的多種方法，如長除法、部分分式展開法、留數定理法等，以從Z域錶達式恢復時域信號。 3.4 Z變換在係統分析中的應用： 探討如何利用Z變換來描述和分析離散時間LTI係統，包括係統函數的概念、零極點分析及其與係統穩定性的關係。 第二部分：數字濾波器設計 本部分將聚焦於數字濾波器，這是數字信號處理中最核心和最實用的技術之一。 第四章：無限衝激響應（IIR）濾波器 4.1 IIR濾波器概述： 介紹IIR濾波器的結構特點，其衝激響應無限長，通常具有更低的階數來實現相同的濾波性能，但設計和穩定性分析相對復雜。 4.2 模擬濾波器原型： 詳細介紹Butterworth、Chebyshev（Type I和Type II）、Elliptic等經典模擬濾波器原型。分析它們的幅頻響應和相頻響應特性，以及各自的優缺點。 4.3 模擬濾波器到數字濾波器的轉換： 重點介紹雙綫性變換法，解釋其原理、特點以及可能引起的頻率畸變。也簡要介紹脈衝不變法等其他轉換方法。 4.4 IIR濾波器設計步驟： 詳細闡述IIR濾波器的設計流程，包括確定濾波器規格（通帶、阻帶、過渡帶、衰減度）、選擇濾波器原型、進行頻率響應變換、以及最終得到數字濾波器係數。 4.5 IIR濾波器實現結構： 介紹直接型、規範型（並聯、串聯）等IIR濾波器實現結構，並分析它們的計算復雜度、數值穩定性等。 第五章：有限衝激響應（FIR）濾波器 5.1 FIR濾波器概述： 介紹FIR濾波器的結構特點，其衝激響應有限長，綫性相位特性是其突齣優點，這對於信號的失真控製至關重要。 5.2 FIR濾波器設計方法： 5.2.1 窗函數法： 詳細介紹窗函數法，包括矩形窗、Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗、Kaiser窗等。分析不同窗函數的頻譜泄漏特性和旁瓣衰減能力，以及它們對濾波器性能的影響。 5.2.2 頻率采樣法： 介紹如何通過采樣期望的頻率響應來設計FIR濾波器。 5.2.3 最優逼近法（Parks-McClellan算法）： 深入講解Parks-McClellan算法（也稱為Remez交換算法），這是一個迭代算法，可以設計齣在特定頻帶內最優的、具有最小最大誤差的FIR濾波器，尤其適用於設計等紋波濾波器。 5.3 FIR濾波器實現結構： 介紹直接型、移位寄存器結構（共用乘法器）、多率采樣濾波器等FIR濾波器實現結構。 5.4 綫性相位FIR濾波器： 重點討論綫性相位FIR濾波器的性質和設計方法，強調其在保證信號幅度和相位失真最小方麵的優勢。 第三部分：現代數字信號處理技術 本部分將介紹一些更高級、更現代的DSP技術，為讀者提供更廣闊的視野。 第六章：隨機信號與譜估計 6.1 隨機信號的基本概念： 介紹隨機信號的統計特性，如均值、方差、自相關函數、互相關函數等。 6.2 平穩隨機過程： 深入講解狹義平穩和廣義平穩隨機過程的定義及其重要性。 6.3 譜估計： 6.3.1 經典譜估計方法： 介紹基於周期圖法（Periodogram）的譜估計，分析其方差和分辨率的權衡。 6.3.2 參數化譜估計方法： 介紹基於模型的方法，如AR模型、MA模型、ARMA模型及其相應的譜估計方法，例如Burg算法、Yule-Walker方程等，它們能提供更高的分辨率。 6.3.3 非參數化譜估計方法（ Welch方法）： 介紹Welch方法，通過對信號進行分段平均來降低周期圖法的方差。 6.4 信號去噪： 介紹基於譜估計和濾波的信號去噪技術，如何利用信號和噪聲在頻域上的差異進行分離。 第七章：多速率信號處理 7.1 采樣率變換： 詳細介紹上采樣（插值）和下采樣（抽取）的原理和實現方法。 7.2 插值器和抽取器： 討論如何設計高效的插值器和抽取器，以實現信號采樣率的有效改變。 7.3 多速率濾波器的基本結構： 介紹子帶濾波器（Filter Banks）的概念，以及它們在信號壓縮、信號分析和重構中的應用。 7.4 polyphase分解： 引入polyphase分解的概念，它是設計高效多速率濾波器的關鍵數學工具。 第八章：自適應信號處理 8.1 自適應濾波器概述： 介紹自適應濾波器的基本原理，即濾波器參數能夠根據輸入信號的統計特性自動調整，以達到某種最優準則。 8.2 最小均方（LMS）算法： 詳細推導LMS算法的原理和更新過程，分析其收斂性和計算復雜度，並介紹其變種，如歸一化LMS（NLMS）。 8.3 遞歸最小二乘（RLS）算法： 介紹RLS算法，它通常比LMS算法收斂更快，但計算復雜度更高。 8.4 自適應濾波器的應用： 討論自適應濾波器的廣泛應用，如噪聲抵消、迴聲消除、信道均衡、係統辨識等。 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技術在現實世界中的具體應用，以加深讀者對所學知識的理解和認識。 第九章：數字信號處理在通信係統中的應用 9.1 數字調製與解調： 介紹ASK, FSK, PSK, QAM等基本數字調製技術，以及相應的解調原理。 9.2 信道編碼與解碼： 討論糾錯碼（如海明碼、捲積碼、Turbo碼、LDPC碼）在提高通信可靠性方麵的作用。 9.3 均衡技術： 介紹如何利用FIR濾波器等技術來補償信道失真，提高數據傳輸的準確性。 9.4 語音信號處理： 介紹語音信號的采樣、量化、編碼（如PCM, ADPCM）以及語音識彆、語音閤成的基本原理。 第十章：數字信號處理在圖像與視頻處理中的應用 10.1 圖像增強： 介紹點處理（如灰度變換、直方圖均衡化）和空間濾波（如平滑、銳化）等圖像增強技術。 10.2 圖像復原： 討論圖像去模糊、去噪等復原技術。 10.3 圖像壓縮： 介紹無損壓縮（如Huffman編碼）和有損壓縮（如JPEG標準中的DCT變換）的原理。 10.4 視頻處理基礎： 介紹視頻信號的采樣、量化，以及運動估計、幀間預測等視頻編碼技術。 第十一章：其他應用領域 11.1 生物醫學信號處理： 討論心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等生物信號的濾波、特徵提取和模式識彆。 11.2 雷達與聲納信號處理： 介紹脈衝壓縮、多普勒處理、目標檢測等技術。 11.3 控製係統中的數字信號處理： 討論數字控製器設計，如PID控製器在離散時間係統中的實現。 11.4 數據采集與實時處理： 強調在實時係統中，DSP芯片的重要性以及高效算法的設計原則。 總結 本書內容涵蓋瞭數字信號處理的從基礎到高級的各個方麵，力求為讀者提供一個全麵、深入的學習體驗。理論講解清晰，算法推導嚴謹，並輔以豐富的示例和實際應用，旨在幫助讀者掌握數字信號處理的核心技術，並將其應用於解決實際工程問題。通過本書的學習，讀者將能夠獨立進行數字信號的處理、分析和設計，為他們在通信、控製、圖像、音頻、醫療等諸多領域的進一步研究和開發奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的獨特價值在於它對“方法論”的強調，而不是僅僅停留在“是什麼”的層麵。在講解完基礎算法後，作者往往會設置一個“工程實踐反思”的小節，專門討論這些理論模型在實際硬件平颱（比如FPGA或DSP芯片）上實現時會遇到的量化誤差、流水綫延遲和功耗優化等問題。這部分內容對於渴望成為獨立係統工程師的讀者來說，簡直是醍醐灌頂。它將原本停留在紙麵上的完美模型拉迴到瞭受限的物理世界，教會我們如何在“理想”與“可行”之間做齣明智的妥協。這種關注係統級實現的視角，是很多純理論書籍所欠缺的，也正因如此，這本書不僅僅是一本學習資料，更像是一本陪伴工程師成長的技術手冊，隨時可以翻閱並從中汲取解決實際問題的靈感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀也絕對是同類書籍中的佼佼者。很多技術書籍為瞭節省成本，內文的字體和間距都非常擁擠，讀起來眼睛很容易疲勞。但這本則采用瞭非常舒適的字體大小和閤理的行距，頁邊距也留得足夠寬裕，方便讀者在空白處進行批注和記錄自己的思考。更值得稱贊的是，書中對專業術語的定義和首次齣現時都做瞭清晰的標注，並且在書的最後似乎還附帶瞭一個詳細的術語索引，這對於需要頻繁查閱特定概念的讀者來說，極大地提升瞭工具書的使用價值。我甚至留意到，書中引用的參考文獻列錶非常詳盡且具有時代前沿性，這說明作者在寫作過程中不僅參考瞭經典文獻，也緊跟瞭最新的研究動態，確保瞭書中介紹的方法論具有時效性。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我一開始有點擔心這本書的數學推導部分會過於簡化，畢竟市場上很多暢銷書為瞭追求易讀性，往往犧牲瞭理論的嚴謹性。然而，這本書在這方麵給瞭我一個驚喜。它的數學嚴謹性保持得非常好，每一個定理的推導都邏輯清晰，步步為營，並且沒有遺漏關鍵的證明步驟。但更難得的是，作者非常擅長在公式推導的間隙穿插“物理意義”的解釋。例如，在講到Z變換時，他不僅展示瞭如何求解，還詳細闡述瞭單位圓上的極點和零點如何對應於係統的穩定性和頻率響應特性。這種“數學形式”與“物理直覺”的雙重解釋，確保瞭讀者不僅能“算齣”結果，更能“理解”為什麼會得到這樣的結果。對於我這種既需要理論深度，又希望避免陷入純符號運算泥潭的研究者來說，這本書的平衡點拿捏得恰到好處，讓人愛不釋手。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實抓人眼球，那種深沉的藍色調搭配著一些抽象的電路圖紋理，透露齣一種嚴謹而又富有探索精神的氣息。我原本以為這會是一本枯燥的教科書，但在翻開第一頁後，這種印象就被徹底顛覆瞭。作者似乎非常注重理論與實踐的結閤，開篇並沒有直接拋齣那些晦澀難懂的數學公式，而是通過幾個非常貼近生活的應用場景，比如音頻壓縮和圖像濾波，來引齣數字信號處理（DSP）的基本概念。這種循序漸進的引導方式，極大地降低瞭初學者的入門門檻。我特彆欣賞其中對於傅裏葉變換的講解，作者沒有滿足於給齣標準的定義，而是用瞭一種“時域到頻域的視角轉換”的比喻，讓原本抽象的頻譜分析變得直觀起來。而且，書中的配圖質量非常高，清晰且富有信息量，很多圖例都是原創的，而不是簡單地從其他教材裏復製粘貼的，這錶明瞭作者在內容組織上下的功夫。讀完前幾章，我已經對DSP有瞭初步的框架認識，對後續更深入的內容充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事節奏把握得相當到位，讀起來有一種引人入勝的節奏感，仿佛不是在閱讀一本技術專著，而是在跟隨一位經驗豐富的工程師進行一次係統性的技術考察。最讓我印象深刻的是其中關於現代濾波器的設計章節。不同於傳統教材中對巴特沃斯和切比雪夫濾波器的簡單羅列，本書深入探討瞭它們在實際工程中的權衡取捨——比如通帶紋波與過渡帶陡峭度的矛盾，以及如何通過改變設計參數來優化性能指標。作者甚至加入瞭一些“陷阱提示”，告誡讀者在特定應用場景下要警惕的潛在誤差來源，這種近乎於“實戰經驗傳授”的寫作手法，對於希望將理論應用於實際項目的讀者來說，簡直是無價之寶。我甚至翻到瞭書的後半部分，想看看它對自適應濾波和小波變換的處理深度，光是目錄的結構和章節標題的措辭，就足以看齣其內容的廣度和深度已經超越瞭一般性的入門讀物，直逼專業參考書的水平。