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陈华旺编著 著

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店铺： 文轩网旗舰店

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122247124

商品编码：10017265510

出版时间：2015-10-01

《数字信号处理：理论与实践》 概述 《数字信号处理：理论与实践》是一本深入探讨数字信号处理（DSP）核心概念、算法和应用的书籍。本书旨在为读者提供扎实的理论基础，同时结合丰富的实际案例，帮助读者理解并掌握如何在工程实践中应用DSP技术。全书结构清晰，内容详实，覆盖了DSP领域从基础到进阶的各个重要方面，是电子工程、通信工程、计算机科学以及相关领域研究人员和工程师的理想参考读物。 目标读者 本书适合以下读者群体： 本科生和研究生： 学习数字信号处理课程的学生，需要系统性地理解DSP理论和算法。 通信工程师： 需要在无线通信、音频/视频编码、雷达、声纳等领域应用DSP技术的专业人士。 嵌入式系统工程师： 需要在嵌入式设备中实现信号采集、处理和分析的开发者。 信号处理研究人员： 希望深入了解DSP最新发展趋势和前沿技术的学者。 对数字信号处理感兴趣的爱好者： 希望系统学习DSP基础知识，了解其在现代科技中的广泛应用的个人。 内容详解 第一部分：基础理论与数学工具 本部分为读者构建坚实的理论基础，为后续深入学习DSP打下坚实基础。 1. 信号与系统回顾： 连续时间信号与离散时间信号： 详细介绍信号的类型，包括周期、非周期、能量、功率信号等，以及采样过程的理论基础，如奈奎斯特-香农采样定理。 线性时不变（LTI）系统： 深入讲解LTI系统的定义、特性（叠加性、移不变性），以及卷积运算在描述LTI系统输出中的核心作用。 傅里叶级数与傅里叶变换： 详细阐述傅里叶级数在分析周期信号频谱上的应用，以及傅里叶变换在分析非周期信号频谱上的强大能力。我们将详细推导傅里叶变换的性质，并演示其在信号分解和分析中的应用。 拉普拉斯变换与Z变换： 介绍拉普拉斯变换在分析连续时间系统（尤其是稳定性）中的应用，以及Z变换在分析离散时间系统中的核心地位。我们将重点分析Z变换的收敛域（ROC）对系统稳定性和因果性的影响。 2. 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： DFT的定义与性质： 详细推导DFT的数学表达式，并深入探讨其重要性质，如周期性、对称性、线性性、时移性、频率移性、卷积定理等。 FFT算法： 重点介绍实现DFT计算的两种主要FFT算法：按时间抽取的FFT（Cooley-Tukey算法）和按频率抽取的FFT。我们将通过详细的算法流程图和实例，解释FFT算法如何通过分治策略大幅降低计算复杂度。 DFT/FFT在信号分析中的应用： 讲解如何利用FFT快速有效地计算信号的频谱，包括幅度谱和相位谱。我们将演示如何识别信号中的主要频率成分，分析噪声，以及进行频谱泄漏的初步理解。 第二部分：数字滤波器设计与实现 本部分聚焦于数字滤波器的设计和实现，这是DSP的核心应用之一。 1. 滤波器基本概念： 滤波器的类型： 详细介绍不同类型的滤波器，包括低通、高通、带通、带阻滤波器，以及它们的幅频响应和相频响应特性。 理想滤波器与实际滤波器： 讨论理想滤波器的数学特性，以及在实际设计中需要考虑的非理想因素，如过渡带、阻带衰减、通带纹波等。 滤波器性能指标： 明确定义滤波器的关键性能指标，如截止频率、中心频率、带宽、阻带衰减、通带纹波、群延迟等，并说明这些指标对滤波器性能的影响。 2. 无限冲激响应（IIR）滤波器设计： IIR滤波器结构： 介绍IIR滤波器的基本差分方程和传递函数表示。 模拟滤波器原型： 讲解巴特沃斯、切比雪夫（I型和II型）、椭圆滤波器等模拟滤波器原型，以及它们的幅频响应特性。 从模拟到数字的变换： 详细介绍双线性变换（Bilinear Transform）等方法，如何将模拟滤波器设计转换为数字滤波器设计。 IIR滤波器设计实例： 提供具体设计案例，包括如何根据给定的技术指标选择合适的模拟原型，并进行参数计算和差分方程推导。 3. 有限冲激响应（FIR）滤波器设计： FIR滤波器结构： 介绍FIR滤波器的基本差分方程和传递函数表示，以及其零冲激响应的特性。 FIR滤波器的优点： 强调FIR滤波器在相位响应线性方面的优势，这在许多应用中至关重要。 设计方法： 窗函数法： 详细介绍矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等常用窗函数，以及它们如何通过截断理想滤波器的冲激响应来设计FIR滤波器。分析不同窗函数对频率响应的影响。 频率采样法： 介绍如何直接根据期望的频率响应来设计FIR滤波器。 最优（Remez）算法： 深入讲解Parks-McClellan算法（Remez算法），这是一种迭代算法，能够设计出在通带和阻带上具有最小最大误差的最优FIR滤波器。 FIR滤波器设计实例： 提供具体设计案例，演示如何根据技术指标选择窗函数或使用Remez算法设计FIR滤波器。 第三部分：高级数字信号处理技术 本部分将深入探讨一些更高级的DSP技术，这些技术在实际应用中发挥着关键作用。 1. 采样率变换： 上采样（Upsampling）： 讲解上采样器的工作原理，如何通过插入零值来提高采样率，以及低通滤波在防止混叠中的作用。 下采样（Downsampling）： 讲解下采样器的工作原理，如何通过抽取样本来降低采样率，以及低通滤波在防止混叠中的作用。 抽取与插值： 介绍如何结合抽取和插值来实现任意比率的采样率变换，并给出相关应用场景。 2. 自适应滤波器： 自适应滤波器概念： 介绍自适应滤波器的基本思想，即滤波器参数能够根据输入信号的统计特性自动调整。 LMS（最小均方）算法： 详细推导和讲解LMS算法的工作原理，这是最常用和最简单的自适应算法之一。 RLS（递归最小二乘）算法： 介绍RLS算法，它具有更快的收敛速度，但计算复杂度也更高。 自适应滤波器的应用： 重点讲解自适应滤波器在噪声消除（如回声消除、自适应降噪）、系统辨识、均衡器等方面的应用。 3. 多速率信号处理： 多速率信号处理系统： 介绍多速率系统，即信号在不同阶段以不同采样率进行处理的系统。 滤波器组（Filter Banks）： 深入探讨滤波器组的概念，包括QMF（正交镜像滤波器）和子带编码（Subband Coding）。 多速率信号处理在压缩和通信中的应用： 讲解多速率信号处理在音频/视频压缩（如MP3、JPEG）、软件无线电（SDR）等领域的关键作用。 4. 谱估计： 参数化与非参数化谱估计： 介绍两种主要的谱估计方法。 经典谱估计方法： 重新审视周期图法，并分析其局限性。 现代谱估计方法： 介绍Welch方法、Bartlett方法等，以及它们如何通过改进周期图法来提高谱估计的精度和稳定性。 高分辨率谱估计： 简要介绍AR模型、MA模型、ARMA模型以及Music算法、Esprit算法等高分辨率谱估计方法。 第四部分：DSP在工程实践中的应用 本部分将结合实际工程问题，展示DSP技术的强大应用能力。 1. 数字通信系统中的DSP： 调制与解调： 讲解ASK、FSK、PSK、QAM等数字调制解调方式的DSP实现，包括载波同步、定时恢复等关键技术。 信道编码与解码： 介绍卷积码、Turbo码、LDPC码等纠错编码的原理和DSP实现。 均衡技术： 讲解自适应均衡器在补偿信道失真方面的作用。 2. 音频信号处理： 音频编解码： 介绍MP3、AAC等音频压缩标准的DSP原理。 音频效果处理： 演示混响、均衡、压缩等音频效果的DSP实现。 语音识别与合成： 简要介绍语音信号的DSP处理流程。 3. 图像与视频信号处理： 图像增强与复原： 讲解中值滤波、高斯滤波、锐化等图像处理算法的DSP实现。 图像压缩： 介绍JPEG、MPEG等视频压缩标准的DSP原理。 运动检测与跟踪： 演示基于DSP的运动分析技术。 4. 其他应用领域： 雷达与声纳信号处理： 介绍脉冲压缩、多普勒处理等DSP技术。 生物医学信号处理： 讨论心电图（ECG）、脑电图（EEG）等信号的DSP分析。 仪器仪表与控制系统： 演示DSP在数据采集、滤波和控制中的应用。 本书特色 理论与实践并重： 每一章的理论讲解都伴随着详细的数学推导和直观的图示，并辅以丰富的工程案例和算法实现思路，帮助读者将理论知识转化为实际技能。 循序渐进的难度： 内容从基础概念逐步深入到高级算法，适合不同层次的读者。 详实的数学推导： 重要的算法和公式都提供了完整的数学推导过程，确保读者理解其内在逻辑。 丰富的图表和实例： 大量的图表、波形图和具体计算实例，帮助读者直观理解抽象的概念。 算法实现思路： 提供关键算法的伪代码和实现思路，为读者在实际编程中提供指导。 覆盖广泛： 涵盖了DSP领域的核心理论、设计方法和主要应用方向。 结论 《数字信号处理：理论与实践》将带领读者踏上一段全面的DSP探索之旅。本书不仅仅是一本教材，更是工程师和研究人员在应对复杂信号处理挑战时不可或缺的参考工具。通过深入学习本书内容，读者将能够深刻理解数字信号的本质，熟练掌握各种DSP算法，并将其巧妙地应用于各种工程实际问题中，从而在数字信号处理领域取得卓越成就。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是让人眼前一亮！封面大胆采用了富有科技感的渐变色，仿佛将我们带入了浩瀚的信号海洋。封底的简要介绍虽然没有直接点明具体内容，但字里行间透露出的严谨与趣味相结合的风格，瞬间勾起了我探究的兴趣。我尤其喜欢它在排版上的用心，那种留白适度、字体清晰的感觉，读起来一点也不会感到疲惫，即使是像我这样不算专业背景的读者，也能被它温柔地吸引进去。拿到手里，沉甸甸的质感也传递出一种扎实的学术功底，让人感觉这本书绝非泛泛之辈。翻开扉页，那句“致敬每一位在信号边界探索的先行者”的题词，更是让我心头一热，仿佛看到了无数工程师为之奋斗的身影。我曾对通信领域有过初步的接触，但总感觉隔着一层薄膜，难以深入。这本书的出现，恰好填补了我的好奇心。我期待它能够用一种通俗易懂的方式，为我揭开通信世界的神秘面纱，让我能更好地理解那些我们习以为常却又至关重要的技术。

评分☆☆☆☆☆

整本书读下来，给我留下最深刻印象的是它所营造的那种“求真务实”的氛围。虽然我无法用专业术语来评价其内容的准确性，但从作者严谨的逻辑推导和层层递进的论述方式中，我能感受到一种对知识的敬畏和对事实的尊重。它没有故弄玄虚，也没有夸大其词，而是脚踏实地地一步步带领读者去理解通信的奥秘。我尤其赞赏它在解释某些原理时，所展现出的那种“系统性”的思考。它不会孤立地看待一个技术点，而是将其放在整个通信网络的大背景下去分析，使得读者能够更全面地理解事物之间的相互联系。这种“系统性”的训练，对于培养一种解决复杂问题的能力非常有益。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“匠心”体现在了许多细节之中。我注意到，它在论述过程中，并非一成不变的线性叙事，而是穿插了一些历史的视角和未来的展望。这使得整个阅读过程更加立体和生动。有时候，作者会回溯某个技术的起源，讲讲它发展过程中遇到的挑战和突破，这种“故事性”的叙述方式，让我觉得我在学习的不是枯燥的理论，而是人类智慧的结晶。同时，书中在探讨某个现象时，也会适时地抛出一些关于未来发展的猜想，虽然这些猜想可能有些大胆，但却极大地激发了我的想象力，让我对通信技术的未来充满了期待。我尤其喜欢它在阐述复杂问题时，所展现出的那种“全局观”，不会局限于某个细枝末节，而是能够将它置于整个通信体系中进行考察，这种宏观的视野，对于理解技术的本质非常重要。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我最初是抱着一种“了解一下”的心态来翻阅这本书的，但随着阅读的深入，我逐渐被它独特的魅力所吸引。它并没有刻意去强调某一个具体的应用场景，也没有过分渲染某个技术的“高大上”。相反，它用一种更加“接地气”的方式，去描绘通信世界里那些看似平凡却又至关重要的规律。我感受到的是一种“润物细无声”的引导，仿佛作者在悄悄地播撒知识的种子，然后在你不知不觉中，它们就已经生根发芽。我没有发现它重复提及某个已经被广泛宣传的“热门话题”，而是更多地聚焦在那些“基础性”的、支撑整个通信体系运作的“底层逻辑”。这种“返璞归真”的写作风格，让我觉得这本书有着更长久的生命力。

评分☆☆☆☆☆

读完之后，我最大的感受就是它的“易懂性”和“启发性”。虽然我无法准确描述它具体讲了哪些技术细节，但不得不说，作者在知识的传递上做得非常出色。很多复杂的概念，被巧妙地化繁为简，用生动的比喻和贴切的例子来解释，让我这个门外汉也能大致领会其精髓。我特别欣赏它并非一味地堆砌术语，而是更注重逻辑的梳理和知识的脉络构建。读完一章，我总能感觉到自己对某个领域有了更清晰的认知框架，而不是零散的碎片信息。这种循序渐进的学习方式，极大地增强了我继续深入的动力。而且，书中不乏一些引人深思的讨论，它们让我开始思考通信技术发展背后的逻辑，以及它对我们生活产生的深远影响。这种“启发性”远超了我对一本技术类书籍的预期，它不仅教会我“是什么”，更让我思考“为什么”和“将走向何方”。