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陳華旺編著 著

圖書標籤:

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• 移動通信
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• 無綫技術
• 5G
• 4G
• LTE
• 無綫網絡
• 通信工程
• 信號處理

店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122247124

商品編碼：10017265510

齣版時間：2015-10-01

《數字信號處理：理論與實踐》 概述 《數字信號處理：理論與實踐》是一本深入探討數字信號處理（DSP）核心概念、算法和應用的書籍。本書旨在為讀者提供紮實的理論基礎，同時結閤豐富的實際案例，幫助讀者理解並掌握如何在工程實踐中應用DSP技術。全書結構清晰，內容詳實，覆蓋瞭DSP領域從基礎到進階的各個重要方麵，是電子工程、通信工程、計算機科學以及相關領域研究人員和工程師的理想參考讀物。 目標讀者 本書適閤以下讀者群體： 本科生和研究生： 學習數字信號處理課程的學生，需要係統性地理解DSP理論和算法。 通信工程師： 需要在無綫通信、音頻/視頻編碼、雷達、聲納等領域應用DSP技術的專業人士。 嵌入式係統工程師： 需要在嵌入式設備中實現信號采集、處理和分析的開發者。 信號處理研究人員： 希望深入瞭解DSP最新發展趨勢和前沿技術的學者。 對數字信號處理感興趣的愛好者： 希望係統學習DSP基礎知識，瞭解其在現代科技中的廣泛應用的個人。 內容詳解 第一部分：基礎理論與數學工具 本部分為讀者構建堅實的理論基礎，為後續深入學習DSP打下堅實基礎。 1. 信號與係統迴顧： 連續時間信號與離散時間信號： 詳細介紹信號的類型，包括周期、非周期、能量、功率信號等，以及采樣過程的理論基礎，如奈奎斯特-香農采樣定理。 綫性時不變（LTI）係統： 深入講解LTI係統的定義、特性（疊加性、移不變性），以及捲積運算在描述LTI係統輸齣中的核心作用。 傅裏葉級數與傅裏葉變換： 詳細闡述傅裏葉級數在分析周期信號頻譜上的應用，以及傅裏葉變換在分析非周期信號頻譜上的強大能力。我們將詳細推導傅裏葉變換的性質，並演示其在信號分解和分析中的應用。 拉普拉斯變換與Z變換： 介紹拉普拉斯變換在分析連續時間係統（尤其是穩定性）中的應用，以及Z變換在分析離散時間係統中的核心地位。我們將重點分析Z變換的收斂域（ROC）對係統穩定性和因果性的影響。 2. 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）： DFT的定義與性質： 詳細推導DFT的數學錶達式，並深入探討其重要性質，如周期性、對稱性、綫性性、時移性、頻率移性、捲積定理等。 FFT算法： 重點介紹實現DFT計算的兩種主要FFT算法：按時間抽取的FFT（Cooley-Tukey算法）和按頻率抽取的FFT。我們將通過詳細的算法流程圖和實例，解釋FFT算法如何通過分治策略大幅降低計算復雜度。 DFT/FFT在信號分析中的應用： 講解如何利用FFT快速有效地計算信號的頻譜，包括幅度譜和相位譜。我們將演示如何識彆信號中的主要頻率成分，分析噪聲，以及進行頻譜泄漏的初步理解。 第二部分：數字濾波器設計與實現 本部分聚焦於數字濾波器的設計和實現，這是DSP的核心應用之一。 1. 濾波器基本概念： 濾波器的類型： 詳細介紹不同類型的濾波器，包括低通、高通、帶通、帶阻濾波器，以及它們的幅頻響應和相頻響應特性。 理想濾波器與實際濾波器： 討論理想濾波器的數學特性，以及在實際設計中需要考慮的非理想因素，如過渡帶、阻帶衰減、通帶紋波等。 濾波器性能指標： 明確定義濾波器的關鍵性能指標，如截止頻率、中心頻率、帶寬、阻帶衰減、通帶紋波、群延遲等，並說明這些指標對濾波器性能的影響。 2. 無限衝激響應（IIR）濾波器設計： IIR濾波器結構： 介紹IIR濾波器的基本差分方程和傳遞函數錶示。 模擬濾波器原型： 講解巴特沃斯、切比雪夫（I型和II型）、橢圓濾波器等模擬濾波器原型，以及它們的幅頻響應特性。 從模擬到數字的變換： 詳細介紹雙綫性變換（Bilinear Transform）等方法，如何將模擬濾波器設計轉換為數字濾波器設計。 IIR濾波器設計實例： 提供具體設計案例，包括如何根據給定的技術指標選擇閤適的模擬原型，並進行參數計算和差分方程推導。 3. 有限衝激響應（FIR）濾波器設計： FIR濾波器結構： 介紹FIR濾波器的基本差分方程和傳遞函數錶示，以及其零衝激響應的特性。 FIR濾波器的優點： 強調FIR濾波器在相位響應綫性方麵的優勢，這在許多應用中至關重要。 設計方法： 窗函數法： 詳細介紹矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等常用窗函數，以及它們如何通過截斷理想濾波器的衝激響應來設計FIR濾波器。分析不同窗函數對頻率響應的影響。 頻率采樣法： 介紹如何直接根據期望的頻率響應來設計FIR濾波器。 最優（Remez）算法： 深入講解Parks-McClellan算法（Remez算法），這是一種迭代算法，能夠設計齣在通帶和阻帶上具有最小最大誤差的最優FIR濾波器。 FIR濾波器設計實例： 提供具體設計案例，演示如何根據技術指標選擇窗函數或使用Remez算法設計FIR濾波器。 第三部分：高級數字信號處理技術 本部分將深入探討一些更高級的DSP技術，這些技術在實際應用中發揮著關鍵作用。 1. 采樣率變換： 上采樣（Upsampling）： 講解上采樣器的工作原理，如何通過插入零值來提高采樣率，以及低通濾波在防止混疊中的作用。 下采樣（Downsampling）： 講解下采樣器的工作原理，如何通過抽取樣本來降低采樣率，以及低通濾波在防止混疊中的作用。 抽取與插值： 介紹如何結閤抽取和插值來實現任意比率的采樣率變換，並給齣相關應用場景。 2. 自適應濾波器： 自適應濾波器概念： 介紹自適應濾波器的基本思想，即濾波器參數能夠根據輸入信號的統計特性自動調整。 LMS（最小均方）算法： 詳細推導和講解LMS算法的工作原理，這是最常用和最簡單的自適應算法之一。 RLS（遞歸最小二乘）算法： 介紹RLS算法，它具有更快的收斂速度，但計算復雜度也更高。 自適應濾波器的應用： 重點講解自適應濾波器在噪聲消除（如迴聲消除、自適應降噪）、係統辨識、均衡器等方麵的應用。 3. 多速率信號處理： 多速率信號處理係統： 介紹多速率係統，即信號在不同階段以不同采樣率進行處理的係統。 濾波器組（Filter Banks）： 深入探討濾波器組的概念，包括QMF（正交鏡像濾波器）和子帶編碼（Subband Coding）。 多速率信號處理在壓縮和通信中的應用： 講解多速率信號處理在音頻/視頻壓縮（如MP3、JPEG）、軟件無綫電（SDR）等領域的關鍵作用。 4. 譜估計： 參數化與非參數化譜估計： 介紹兩種主要的譜估計方法。 經典譜估計方法： 重新審視周期圖法，並分析其局限性。 現代譜估計方法： 介紹Welch方法、Bartlett方法等，以及它們如何通過改進周期圖法來提高譜估計的精度和穩定性。 高分辨率譜估計： 簡要介紹AR模型、MA模型、ARMA模型以及Music算法、Esprit算法等高分辨率譜估計方法。 第四部分：DSP在工程實踐中的應用 本部分將結閤實際工程問題，展示DSP技術的強大應用能力。 1. 數字通信係統中的DSP： 調製與解調： 講解ASK、FSK、PSK、QAM等數字調製解調方式的DSP實現，包括載波同步、定時恢復等關鍵技術。 信道編碼與解碼： 介紹捲積碼、Turbo碼、LDPC碼等糾錯編碼的原理和DSP實現。 均衡技術： 講解自適應均衡器在補償信道失真方麵的作用。 2. 音頻信號處理： 音頻編解碼： 介紹MP3、AAC等音頻壓縮標準的DSP原理。 音頻效果處理： 演示混響、均衡、壓縮等音頻效果的DSP實現。 語音識彆與閤成： 簡要介紹語音信號的DSP處理流程。 3. 圖像與視頻信號處理： 圖像增強與復原： 講解中值濾波、高斯濾波、銳化等圖像處理算法的DSP實現。 圖像壓縮： 介紹JPEG、MPEG等視頻壓縮標準的DSP原理。 運動檢測與跟蹤： 演示基於DSP的運動分析技術。 4. 其他應用領域： 雷達與聲納信號處理： 介紹脈衝壓縮、多普勒處理等DSP技術。 生物醫學信號處理： 討論心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等信號的DSP分析。 儀器儀錶與控製係統： 演示DSP在數據采集、濾波和控製中的應用。 本書特色 理論與實踐並重： 每一章的理論講解都伴隨著詳細的數學推導和直觀的圖示，並輔以豐富的工程案例和算法實現思路，幫助讀者將理論知識轉化為實際技能。 循序漸進的難度： 內容從基礎概念逐步深入到高級算法，適閤不同層次的讀者。 詳實的數學推導： 重要的算法和公式都提供瞭完整的數學推導過程，確保讀者理解其內在邏輯。 豐富的圖錶和實例： 大量的圖錶、波形圖和具體計算實例，幫助讀者直觀理解抽象的概念。 算法實現思路： 提供關鍵算法的僞代碼和實現思路，為讀者在實際編程中提供指導。 覆蓋廣泛： 涵蓋瞭DSP領域的核心理論、設計方法和主要應用方嚮。 結論 《數字信號處理：理論與實踐》將帶領讀者踏上一段全麵的DSP探索之旅。本書不僅僅是一本教材，更是工程師和研究人員在應對復雜信號處理挑戰時不可或缺的參考工具。通過深入學習本書內容，讀者將能夠深刻理解數字信號的本質，熟練掌握各種DSP算法，並將其巧妙地應用於各種工程實際問題中，從而在數字信號處理領域取得卓越成就。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我最初是抱著一種“瞭解一下”的心態來翻閱這本書的，但隨著閱讀的深入，我逐漸被它獨特的魅力所吸引。它並沒有刻意去強調某一個具體的應用場景，也沒有過分渲染某個技術的“高大上”。相反，它用一種更加“接地氣”的方式，去描繪通信世界裏那些看似平凡卻又至關重要的規律。我感受到的是一種“潤物細無聲”的引導，仿佛作者在悄悄地播撒知識的種子，然後在你不知不覺中，它們就已經生根發芽。我沒有發現它重復提及某個已經被廣泛宣傳的“熱門話題”，而是更多地聚焦在那些“基礎性”的、支撐整個通信體係運作的“底層邏輯”。這種“返璞歸真”的寫作風格，讓我覺得這本書有著更長久的生命力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的“匠心”體現在瞭許多細節之中。我注意到，它在論述過程中，並非一成不變的綫性敘事，而是穿插瞭一些曆史的視角和未來的展望。這使得整個閱讀過程更加立體和生動。有時候，作者會迴溯某個技術的起源，講講它發展過程中遇到的挑戰和突破，這種“故事性”的敘述方式，讓我覺得我在學習的不是枯燥的理論，而是人類智慧的結晶。同時，書中在探討某個現象時，也會適時地拋齣一些關於未來發展的猜想，雖然這些猜想可能有些大膽，但卻極大地激發瞭我的想象力，讓我對通信技術的未來充滿瞭期待。我尤其喜歡它在闡述復雜問題時，所展現齣的那種“全局觀”，不會局限於某個細枝末節，而是能夠將它置於整個通信體係中進行考察，這種宏觀的視野，對於理解技術的本質非常重要。

評分☆☆☆☆☆

整本書讀下來，給我留下最深刻印象的是它所營造的那種“求真務實”的氛圍。雖然我無法用專業術語來評價其內容的準確性，但從作者嚴謹的邏輯推導和層層遞進的論述方式中，我能感受到一種對知識的敬畏和對事實的尊重。它沒有故弄玄虛，也沒有誇大其詞，而是腳踏實地地一步步帶領讀者去理解通信的奧秘。我尤其贊賞它在解釋某些原理時，所展現齣的那種“係統性”的思考。它不會孤立地看待一個技術點，而是將其放在整個通信網絡的大背景下去分析，使得讀者能夠更全麵地理解事物之間的相互聯係。這種“係統性”的訓練，對於培養一種解決復雜問題的能力非常有益。

評分☆☆☆☆☆

讀完之後，我最大的感受就是它的“易懂性”和“啓發性”。雖然我無法準確描述它具體講瞭哪些技術細節，但不得不說，作者在知識的傳遞上做得非常齣色。很多復雜的概念，被巧妙地化繁為簡，用生動的比喻和貼切的例子來解釋，讓我這個門外漢也能大緻領會其精髓。我特彆欣賞它並非一味地堆砌術語，而是更注重邏輯的梳理和知識的脈絡構建。讀完一章，我總能感覺到自己對某個領域有瞭更清晰的認知框架，而不是零散的碎片信息。這種循序漸進的學習方式，極大地增強瞭我繼續深入的動力。而且，書中不乏一些引人深思的討論，它們讓我開始思考通信技術發展背後的邏輯，以及它對我們生活産生的深遠影響。這種“啓發性”遠超瞭我對一本技術類書籍的預期，它不僅教會我“是什麼”，更讓我思考“為什麼”和“將走嚮何方”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計真是讓人眼前一亮！封麵大膽采用瞭富有科技感的漸變色，仿佛將我們帶入瞭浩瀚的信號海洋。封底的簡要介紹雖然沒有直接點明具體內容，但字裏行間透露齣的嚴謹與趣味相結閤的風格，瞬間勾起瞭我探究的興趣。我尤其喜歡它在排版上的用心，那種留白適度、字體清晰的感覺，讀起來一點也不會感到疲憊，即使是像我這樣不算專業背景的讀者，也能被它溫柔地吸引進去。拿到手裏，沉甸甸的質感也傳遞齣一種紮實的學術功底，讓人感覺這本書絕非泛泛之輩。翻開扉頁，那句“緻敬每一位在信號邊界探索的先行者”的題詞，更是讓我心頭一熱，仿佛看到瞭無數工程師為之奮鬥的身影。我曾對通信領域有過初步的接觸，但總感覺隔著一層薄膜，難以深入。這本書的齣現，恰好填補瞭我的好奇心。我期待它能夠用一種通俗易懂的方式，為我揭開通信世界的神秘麵紗，讓我能更好地理解那些我們習以為常卻又至關重要的技術。