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钟黎萍 著

图书标签:

• 数字信号处理
• 信号处理
• 通信工程
• 电子工程
• 理论基础
• 应用
• 算法
• MATLAB
• 滤波
• 谱分析

出版社： 南京大学出版社

ISBN：9787305179150

版次：1

商品编码：12051363

包装：平装

丛书名： 地方应用型本科教学内涵建设成果系列丛书

开本：16开

出版时间：2016-11-01

用纸：胶版纸

页数：209

正文语种：中文

内容简介

　　《数字信号处理理论及应用基础》是校级教学改革项目的阶段性成果之一，是为配合“以问题为中心”的教学方法而编写的，与别的教材相比，在体例和结构上都有所突破，别具特色。
　　教材以专题为基本的组织形式，共分15个专题。
　　每个专题集中阐述数字信号处理中的一个知识点，大概占一次课（两个课时）的分量，目的是希望每堂课能真正解决一个问题，切实发挥课堂教学的作用，提高教学效率。若干个专题围绕一个主题展开，这些专题将组成一章。正因如此，在《数字信号处理理论及应用基础》中，章的结构是松散的，专题才是核心。
　　专题按照“理论基础-应用基础-问题讨论-知识运用-实战演练”五段式结构来编写。
　　理论基础介绍每个专题所涉及的基本理论，本着“够用”的目的，《数字信号处理理论及应用基础》只对*基本的理论做了介绍，基本不做深入的原理推导。
　　应用基础介绍相关应用技能，特别是运用MATLAB进行信号处理的相关函数和命令。
　　问题讨论则注重于对理论的理解，围绕专题中的理论知识，以提问的形式来对理论进行阐释。值得指出的是，《数字信号处理理论及应用基础》所列的问题，仅仅起到抛砖引玉的作用，对于“以问题为中心”的教学模式，多的问题要留待读者来提出，并通过课堂讨论来解决问题，从而获得知识。
　　知识运用聚焦于运用理论知识和应用技能来解决实际问题。《数字信号处理理论及应用基础》着重点在于应用技能的培养，所以这一部分着力较多，用了大量篇幅来演示如何实际进行频谱计算和滤波器设计；而反过来，实际的应用过程，也有助于读者加深对理论知识的理解。
　　后一部分实战演练是留给读者的，希望读者能学以致用，在理解的基础上独立完成这一部分所留的问题。作为应用技能训练的一环，希望在解决这些问题的时候，能够按照工程要求进行，说理清楚，步骤详细，有数据，有分析，有结论。

目录

第一章 绪论
专题1 数字信号处理基本概念
理论基础
1 信号与系统
2 典型的信号处理
3 数字信号处理系统
问题讨论

第二章 离散时间信号与系统的时域分析
专题2 序列
理论基础
1 序列的时域表示
2 典型序列
3 序列的运算
应用基础
1 利用MATLAB产生序列
2 利用MATLAB进行序列的基本运算
3 利用MATLAB计算卷积和
问题讨论
知识运用
实战演练
专题3 离散时间系统的时域特性及其描述
理论基础
1 离散时间系统的时域特性
2 离散时间系统的时域描述方法
应用基础
1 利用MATLAB求解差分方程
2 利用MATLAB计算单位冲激响应
3 利用MATLAB求解特征方程
问题讨论
知识运用
实战演练
专题4 模拟信号的采样与恢复
理论基础
1 模拟信号的采样
2 信号的恢复
应用基础
1 利用sinc函数恢复信号
2 利用MATLAB画图函数恢复信号
问题讨论
知识运用
实战演练

第三章 离散时间信号与系统的频域分析
专题5 离散时间傅里叶变换（DTFT）
理论基础
1 非周期序列的傅里叶变换
2 周期序列的傅里叶级数
3 单位冲激响应的傅里叶变换
应用基础
1 利用MATLAB计算序列的DTFT
2 利用MATLAB计算DFS
3 利用MATLAB计算IDFS
问题讨论
知识运用
实战演练
专题6 Z变换
理论基础
1 Z变换
2 Z反变换
3 单位冲激响应的Z变换
应用基础
1 利用MATLAB进行Z变换有理多项式的部分分式展开
2 利用MATLAB计算因果序列的Z反变换
3 利用MATLAB计算Z变换的零极点
4 利用MATLAB实现LTI系统函数表达式的转换
问题讨论
知识运用
实战演练
专题7 离散傅里叶变换（DFT）
理论基础
1 离散傅里叶变换
2 频率采样定理
应用基础
1 利用MATLAB计算DFT和IDFT
2 利用MATLAB计算圆周卷积
问题讨论
知识运用
实战演练
专题8 离散傅里叶变换快速算法（FFT）
理论基础
1 DFT的计算量
2 提高运算速度的途径
3 基2 DFI-FFT算法
4 FFT的运算规律
应用基础
1 码位倒序的MATLAB实现
2 程序运算时间的测定
3 快速傅里叶变换的MATLAB实现
4利用MATLAB求2 的整数次幂
问题讨论
知识运用
实战演练

第四章 IIR数字滤波器的设计
专题9模拟原型滤波器的设计
理论基础
1 模拟低通滤波器的技术指标
2 典型模拟原型滤波器的设计
应用基础
1 利用MATLAB设计butterworth原型滤波器
2 利用MATLAB设计Chebyshev I型原型滤波器
3 利用MATLAB设计ChebyshevⅡ型原型滤波器
4利用MATLAB设计椭圆原型滤波器
问题讨论
知识运用
实战演练
专题10 模拟滤波器到数字滤波器的映射
理论基础
1 IIR数字滤波器设计的一般方法
2 冲激响应不变法
3 双线性变换法
应用基础
1 冲激响应不变法的MATLAB实现
2 双线性变换法的MATLAB实现
问题讨论
知识运用
实战演练
专题11 频率变换
理论基础
1 模拟域频率变换
2 数字域频率变换
应用基础
1 模拟域频率变换的MATLAB实现
2 数字域频率变换的MATLAB实现
3 利用MATLAB直接设计IIR数字滤波器
问题讨论
知识运用
实战演练

第五章 FIR数字滤波器的设计
专题12 线性相位FIR滤波器的特点
理论基础
1 线性相位的定义
2 线性相位FIR滤波器的条件
3 线性相位FIR滤波器的振幅响应
应用基础
1 利用MATLAB计算振幅响应和相位响应
2 利用MATLAB计算相延时和群延时
问题讨论
知识运用
实战演练
专题13 窗函数设计法
理论基础
1 基本思想
2 加窗对频率特性的影响
3 常用窗函数
4窗函数法设计步骤
应用基础
1 利用MATLAB产生窗函数序列
2 利用MATLAB产生理想低通滤波器单位冲激响应
3 窗函数设计法的MATLAB直接实现
问题讨论
知识运用
实战演练
专题14 频率采样设计法
理论基础
1 基本思想
2 线性相位对频率采样的约束
3 频率采样法设计步骤
应用基础
1 利用MATLAB计算单位冲激响应h（n）
2 频率采样法的MATLAB直接实现
问题讨论
知识运用
实战演练

第六章 数字滤波器的实现
专题15 数字滤波器的结构
理论基础
1 基本单元
2 IIR滤波器的结构
3 FIR滤波器的结构
4 数字滤波器的有限字长效应
应用基础
1 级联结构的MATLAB实现
2 IIR滤波器并联结构的MATLAB实现
3 FIR滤波器频率采样结构的MATLAB实现
问题讨论
知识运用
实战演练
附录数字信号处理综合训练课题
课题1 基于MATLAB的语音信号分析与处理-
课题2 信号谐波分析
课题3 信号频分复用的MATLAB实现
课题4噪声污染信号的处理
参考文献

《现代通信系统基础：原理与实践》 内容简介 《现代通信系统基础：原理与实践》是一本深入探讨现代通信系统核心理论与实际应用的书籍。本书旨在为读者构建一个全面而扎实的通信系统知识框架，从最基本的信号概念出发，逐步深入到现代通信系统中不可或缺的关键技术。全书内容严谨，逻辑清晰，兼顾理论深度与实践指导性，适合通信工程、电子工程、计算机科学等相关专业的学生、研究人员以及从事通信领域工作的工程师阅读。 第一章 信号的表示与变换 本章将带领读者走进信号的奇妙世界。我们将从信号的定义和分类入手，理解模拟信号与数字信号的本质区别，以及它们在通信系统中的作用。随后，将重点介绍信号的时域表示，如何通过波形、幅度、频率和相位等参数来描述一个信号。在此基础上，我们将引入傅里叶变换，这是分析信号频谱特性的强大工具。傅里叶级数将用于分析周期信号，而傅里叶变换则用于分析非周期信号，揭示信号在频域上的构成。读者将学习如何利用傅里叶变换理解信号的带宽、功率谱密度等重要概念。此外，本章还将介绍拉普拉斯变换和Z变换，它们在分析连续时间系统和离散时间系统中的瞬态响应和稳态响应时发挥着至关重要的作用。通过本章的学习，读者将掌握信号的基本数学描述方法，为后续理解更复杂的通信原理奠定坚实基础。 第二章 线性时不变系统（LTI） 线性时不变系统是通信系统中最基本也是最核心的模型。本章将详细阐述LTI系统的定义、性质以及其在信号处理中的关键作用。我们将引入系统的冲击响应（impulse response）的概念，并展示如何利用卷积运算来描述LTI系统对任意输入信号的输出。卷积是一个非常重要的数学运算，理解它对于把握信号在系统中的传输和变换至关重要。本章还将探讨LTI系统的频率响应，即系统对不同频率分量的增益和相移特性。这将帮助我们理解滤波器等 LTI 系统是如何选择性地处理信号的。此外，我们还会讨论LTI系统的稳定性问题，以及如何通过系统的零极点分析来预测其行为。通过本章的学习，读者将深刻理解LTI系统的数学模型，并能够运用卷积和频率响应等概念来分析和设计基本的信号处理模块。 第三章 采样理论与量化 数字通信的核心在于将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。本章将聚焦于这一关键过程。我们将深入讲解奈奎斯特定理（Nyquist criterion），阐述为了无失真地恢复模拟信号，采样率必须至少是信号最高频率的两倍。我们将详细分析采样过程中产生的混叠（aliasing）现象，并介绍抗混叠滤波器（anti-aliasing filter）的设计与应用，以避免信息丢失。随后，我们将转向量化过程，这是将采样后的连续幅度值映射到有限个离散电平的过程。本章将介绍不同量化方案，如均匀量化和非均匀量化，并分析量化误差及其对信号质量的影响。我们将引入信噪比（SNR）的概念，并讨论量化比特数与SNR之间的关系。通过本章的学习，读者将掌握将模拟信号转换为数字信号的关键技术，理解采样和量化过程中的理论限制与实际权衡。 第四章 编码与译码 编码与译码是数字通信中用于提高传输可靠性和效率的关键技术。本章将从纠错编码（error-correcting codes）入手，介绍其基本原理和分类。我们将讲解线性分组码，如海明码（Hamming code），分析其汉明距离和最小距离的概念，以及如何通过添加校验位来检测和纠正传输错误。接着，我们将深入介绍卷积码，它通过滑动窗口的卷积操作实现编码，具有一定的编码效率和纠错能力。此外，本章还将涵盖信道编码中的一些更高级的码型，如Reed-Solomon码，它们在CD、DVD和卫星通信等领域有着广泛应用。在译码方面，我们将介绍软判决和硬判决译码的区别，以及维特比算法（Viterbi algorithm）等用于卷积码高效译码的经典算法。本章的学习将使读者理解通信系统中如何通过编码策略来对抗信道噪声，确保信息准确无误地传输。 第五章 基带传输与成型滤波器 本章将聚焦于数字信号在基带（baseband）传输中的基本原理。我们将介绍不同类型的基带脉冲成型（pulse shaping），如矩形脉冲、三角脉冲和升余弦（raised cosine）脉冲。升余弦脉冲因其优良的滤波特性，能够最大程度地减少码间串扰（Intersymbol Interference, ISI），是现代通信系统中最常用的基带脉冲形状之一。本章将详细分析ISI的产生原因，以及如何通过合理的脉冲成型设计来缓解和消除ISI。我们将深入探讨升余弦滤波器（raised cosine filter）的设计，包括其滚降系数（roll-off factor）的含义及其对系统性能的影响。此外，本章还将介绍眼图（eye diagram）这一重要的可视化工具，它能直观地反映基带信号的质量，帮助工程师评估系统性能。通过本章的学习，读者将理解基带信号传输的关键技术，掌握如何设计有效的成型滤波器来提高传输的可靠性。 第六章 调制与解调 调制是将数字基带信号转换成适合在物理信道上传输的高频载波信号的过程。本章将系统介绍各种基本的数字调制技术。我们将从最简单的幅移键控（ASK）和频移键控（FSK）开始，分析它们的原理、优缺点以及在实际应用中的局限性。随后，我们将重点介绍相移键控（PSK），包括二进制相移键控（BPSK）和多进制相移键控（MPSK），以及其在通信系统中的广泛应用。接着，我们将深入探讨正交幅度调制（QAM），它结合了幅度和相位调制，能够实现更高的频谱利用率。本章还将介绍不同调制方案的功率谱密度和带宽效率，帮助读者理解不同调制方式的性能权衡。在解调方面，我们将阐述相干解调和非相干解调的原理，以及匹配滤波器（matched filter）在最优接收中的作用。通过本章的学习，读者将全面掌握数字信号的调制与解调技术，理解它们在现代通信系统中的核心地位。 第七章 多用户接入技术 在一个通信网络中，多个用户常常需要共享有限的通信资源。本章将探讨实现多用户接入的各种关键技术。我们将从最基本的频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）开始，详细分析它们的原理、优缺点以及在不同通信标准中的应用。FDMA将整个带宽划分为多个子信道，TDMA将时间划分为多个时隙，而CDMA则利用不同的编码序列来区分用户。我们将深入介绍CDMA的扩频（spread spectrum）技术，以及直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）的原理。此外，本章还将介绍更先进的多址技术，如正交频分多址（OFDMA），它是4G和5G移动通信系统的核心技术，通过将整个信道划分为大量低速率的子载波来实现高频谱效率和对多径效应的鲁棒性。读者将了解不同多址技术的性能指标，如用户容量、抗干扰能力和频谱效率，并理解它们在构建高效通信网络中的重要作用。 第八章 衰落信道与均衡技术 无线通信中，信号在传输过程中会受到多种不利因素的影响，其中最主要的是衰落（fading）。本章将深入分析导致信号衰落的物理原因，如多径传播（multipath propagation）和多普勒效应（Doppler effect）。我们将介绍不同类型的衰落，如平坦衰落（flat fading）和频率选择性衰落（frequency-selective fading），以及它们对信号传输的影响。为了对抗衰落对通信质量的损害，均衡技术（equalization）应运而生。本章将详细介绍各种均衡器的原理和设计，包括线性均衡器、非线性均衡器以及自适应均衡器。我们将重点介绍最大似然序列估计（MLSE）均衡器，如维特比算法在均衡中的应用。此外，本章还将讨论分集接收（diversity reception）技术，如空间分集和时间分集，它们通过接收多个独立的信号副本，显著提高系统的抗衰落能力。通过本章的学习，读者将深刻理解无线信道衰落的本质，并掌握有效的均衡与分集技术来提高通信系统的鲁棒性。 第九章 现代通信系统实例分析 在前面几章的学习基础上，本章将通过分析几个典型的现代通信系统实例，来巩固和深化读者对前面所学理论的理解。我们将选取一些具有代表性的通信系统，例如： Wi-Fi（无线局域网）： 分析其在物理层采用的OFDM调制技术、QAM调制、载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）的媒体访问控制（MAC）协议，以及其在室内环境下的典型应用场景。 4G LTE（长期演进）： 探讨其核心的OFDMA和SC-FDMA（单载波频分多址）的下行和上行传输方案，MIMO（多输入多输出）技术在提高数据速率和链路可靠性方面的作用，以及其在移动通信中的关键技术。 蓝牙（Bluetooth）： 分析其采用的跳频扩频（FHSS）技术、GFSK（高斯频移键控）调制，以及其在短距离无线通信中的应用，如设备配对、数据传输等。 通过对这些实际系统的深入剖析，读者将能够看到理论知识如何在实际工程中得到应用，并理解不同技术之间的协同作用。本章旨在 bridging the gap 理论与实践，使读者对现代通信系统有一个更清晰、更全面的认识。 第十章 未来通信发展趋势展望 随着科技的飞速发展，通信领域也正经历着深刻的变革。本章将对未来通信的发展趋势进行展望，引发读者的思考。我们将探讨诸如5G以及未来6G网络的核心技术，包括更高速率、更低延迟、更大连接数的需求，以及由此催生的新概念，如毫米波通信、超大规模MIMO（Ultra-Massive MIMO）、人工智能在通信系统中的应用、边缘计算等。此外，我们还将触及物联网（IoT）通信、车联网（V2X）通信、卫星通信的演进方向，以及对更智能化、更泛在化的通信网络的需求。本章旨在为读者描绘一个激动人心的未来通信图景，激励他们在这个充满活力和机遇的领域中探索和创新。 全书特色 《现代通信系统基础：原理与实践》的显著特点在于其内容的系统性、理论的严谨性以及对实践应用的关注。本书不仅深入阐述了通信系统的核心理论，如信号分析、系统模型、调制解调、编码译码等，更将这些理论与实际的工程应用紧密结合。书中穿插了大量的实例分析，并通过对现代通信系统实例的解读，帮助读者理解理论知识的实际价值。此外，本书还注重数学推导的清晰性，同时尽量以直观的方式解释复杂的概念，力求让读者在掌握核心原理的同时，也能培养分析和解决实际工程问题的能力。本书的语言风格力求自然流畅，避免生硬的术语堆砌，让读者在阅读过程中能够轻松理解并深入体会通信科学的魅力。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在职的电子工程师，工作中经常会遇到需要处理音频、图像或者通信信号的需求。虽然接触过一些相关的应用，但总觉得自己的理论基础不够扎实，很多时候只能依赖现有的库函数或者别人的经验，遇到复杂的问题时就显得力不从心。这本书的书名《数字信号处理理论及应用基础》正是我目前最需要的。我期望它能够系统地梳理数字信号处理的理论体系，从采样、量化这些基础环节开始，深入讲解离散傅里叶变换、快速傅里叶变换（FFT）以及各种滤波器的设计和实现原理。同时，我更看重“应用”这个部分，希望书中能够结合实际工程场景，给出一些典型的应用案例，比如音频信号的降噪、图像的边缘检测、通信信号的调制解调等。如果书中能够提供一些代码示例，哪怕是伪代码，来演示算法的实现过程，那就更棒了，这样我就可以将学到的理论知识直接转化为解决实际问题的能力，提升工作效率和技术水平。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题“数字信号处理理论及应用基础”让我眼前一亮，因为它准确地捕捉了我目前在学习和工作中遇到的痛点。我一直对信号处理充满兴趣，但发现市面上很多书籍要么过于偏重理论，充斥着复杂的数学公式，令人生畏；要么过于偏重应用，但缺乏对底层原理的深入剖析，导致知其然不知其所以然。我渴望找到一本能够将理论深度与实践广度完美结合的书籍。我希望这本书能够从最基础的信号概念讲起，比如信号的分类、基本信号的性质，然后逐步深入到离散化、采样定理、量化等关键步骤。更重要的是，我期待它能清晰地阐述傅里叶变换、Z变换等核心理论，并解释这些理论是如何支撑起各种信号处理算法的。在应用层面，我希望书中能够提供一些贴近实际的例子，比如如何利用数字信号处理技术来提高音频质量、进行图像识别、或者实现通信系统的优化。如果书中能包含一些算法的伪代码或实现思路，那将是锦上添花，让我能够更好地将理论知识转化为实践技能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大气，封底的介绍也十分吸引人，让我在拿到它的第一眼就充满了好奇。翻开目录，密密麻麻的章节标题和概念名词，预示着这是一本内容厚重、严谨的学术专著。我一直对信号处理领域很感兴趣，但苦于没有系统学习过，总是在各种技术资料中看到一些似懂非懂的术语，比如傅里叶变换、采样定理、滤波器等等，这些词汇就像一层迷雾，阻碍了我深入理解。我希望这本书能够为我揭开这些神秘的面纱，带领我从最基础的概念讲起，一步步构建起扎实的理论框架。尤其是“理论及应用基础”这几个字，让我看到了它既有深度又有广度的潜力，既能打牢理论根基，又能触及实际应用，这正是我所需要的。我期待它能用清晰易懂的语言，配合恰当的数学推导和图示，将那些抽象的概念形象化，让我能够真正理解它们背后的原理和逻辑。如果它能包含一些经典的案例分析，展示这些理论在实际工程中是如何发挥作用的，那就更完美了。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚刚接触数字信号处理的初学者，我最担心的是技术术语的晦涩难懂以及数学公式的复杂繁琐。许多教材往往一开始就抛出大量的数学公式，对于没有相关背景知识的人来说，简直是一场噩梦。我希望这本书能够展现出一种循序渐进的教学方式，从最基本的信号概念、数字化的过程开始，逐步引入离散时间系统、卷积、Z变换等核心概念。我特别看重“基础”这个词，因为它意味着这本书会更加注重对根本原理的阐释，而不是仅仅停留在一些高级算法的介绍上。如果书中能够有大量的图例和示意图来辅助理解，比如信号的时域和频域表示、滤波器的工作原理图等等，那将极大地降低学习门槛。另外，对于初学者来说，一个清晰的学习路径和反馈机制也很重要，例如每章末尾的习题是否具有代表性，能否帮助检验学习效果。我渴望找到一本能够让我建立起对数字信号处理全局认识的书，而不是碎片化的知识点堆砌。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最直观的印象是其内容的深度和广度。从“数字信号处理”这个主题本身来看，它就涵盖了从基础理论到高级应用的巨大范畴。我希望这本书能够提供一个全面且深入的视角，让我能够理解数字信号处理的强大之处。特别是“理论及应用基础”这几个字，暗示着它不会仅仅停留在一些表面现象的描述，而是会深入到数学原理的推导和工程实现的细节。我期待书中能够详细讲解诸如离散傅里叶变换（DFT）的数学原理，以及如何通过快速傅里叶变换（FFT）算法来高效计算。此外，我希望它能详细阐述各种滤波器（如FIR和IIR滤波器）的设计思想、性能指标以及实际应用中的注意事项。如果书中能够包含一些实际的案例研究，例如在通信系统、生物医学信号处理、或者多媒体技术中的具体应用，那么它将对我的学习和工作产生极大的帮助。我对那些能够将抽象概念与具体实践紧密结合的书籍尤为青睐，因为这有助于我建立起完整的知识体系。