數字信號處理理論及應用基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鍾黎萍 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 通信工程
• 電子工程
• 理論基礎
• 應用
• 算法
• MATLAB
• 濾波
• 譜分析

齣版社： 南京大學齣版社

ISBN：9787305179150

版次：1

商品編碼：12051363

包裝：平裝

叢書名： 地方應用型本科教學內涵建設成果係列叢書

開本：16開

齣版時間：2016-11-01

用紙：膠版紙

頁數：209

正文語種：中文

內容簡介

　　《數字信號處理理論及應用基礎》是校級教學改革項目的階段性成果之一，是為配閤“以問題為中心”的教學方法而編寫的，與彆的教材相比，在體例和結構上都有所突破，彆具特色。
　　教材以專題為基本的組織形式，共分15個專題。
　　每個專題集中闡述數字信號處理中的一個知識點，大概占一次課（兩個課時）的分量，目的是希望每堂課能真正解決一個問題，切實發揮課堂教學的作用，提高教學效率。若乾個專題圍繞一個主題展開，這些專題將組成一章。正因如此，在《數字信號處理理論及應用基礎》中，章的結構是鬆散的，專題纔是核心。
　　專題按照“理論基礎-應用基礎-問題討論-知識運用-實戰演練”五段式結構來編寫。
　　理論基礎介紹每個專題所涉及的基本理論，本著“夠用”的目的，《數字信號處理理論及應用基礎》隻對*基本的理論做瞭介紹，基本不做深入的原理推導。
　　應用基礎介紹相關應用技能，特彆是運用MATLAB進行信號處理的相關函數和命令。
　　問題討論則注重於對理論的理解，圍繞專題中的理論知識，以提問的形式來對理論進行闡釋。值得指齣的是，《數字信號處理理論及應用基礎》所列的問題，僅僅起到拋磚引玉的作用，對於“以問題為中心”的教學模式，多的問題要留待讀者來提齣，並通過課堂討論來解決問題，從而獲得知識。
　　知識運用聚焦於運用理論知識和應用技能來解決實際問題。《數字信號處理理論及應用基礎》著重點在於應用技能的培養，所以這一部分著力較多，用瞭大量篇幅來演示如何實際進行頻譜計算和濾波器設計；而反過來，實際的應用過程，也有助於讀者加深對理論知識的理解。
　　後一部分實戰演練是留給讀者的，希望讀者能學以緻用，在理解的基礎上獨立完成這一部分所留的問題。作為應用技能訓練的一環，希望在解決這些問題的時候，能夠按照工程要求進行，說理清楚，步驟詳細，有數據，有分析，有結論。

目錄

第一章 緒論
專題1 數字信號處理基本概念
理論基礎
1 信號與係統
2 典型的信號處理
3 數字信號處理係統
問題討論

第二章 離散時間信號與係統的時域分析
專題2 序列
理論基礎
1 序列的時域錶示
2 典型序列
3 序列的運算
應用基礎
1 利用MATLAB産生序列
2 利用MATLAB進行序列的基本運算
3 利用MATLAB計算捲積和
問題討論
知識運用
實戰演練
專題3 離散時間係統的時域特性及其描述
理論基礎
1 離散時間係統的時域特性
2 離散時間係統的時域描述方法
應用基礎
1 利用MATLAB求解差分方程
2 利用MATLAB計算單位衝激響應
3 利用MATLAB求解特徵方程
問題討論
知識運用
實戰演練
專題4 模擬信號的采樣與恢復
理論基礎
1 模擬信號的采樣
2 信號的恢復
應用基礎
1 利用sinc函數恢復信號
2 利用MATLAB畫圖函數恢復信號
問題討論
知識運用
實戰演練

第三章 離散時間信號與係統的頻域分析
專題5 離散時間傅裏葉變換（DTFT）
理論基礎
1 非周期序列的傅裏葉變換
2 周期序列的傅裏葉級數
3 單位衝激響應的傅裏葉變換
應用基礎
1 利用MATLAB計算序列的DTFT
2 利用MATLAB計算DFS
3 利用MATLAB計算IDFS
問題討論
知識運用
實戰演練
專題6 Z變換
理論基礎
1 Z變換
2 Z反變換
3 單位衝激響應的Z變換
應用基礎
1 利用MATLAB進行Z變換有理多項式的部分分式展開
2 利用MATLAB計算因果序列的Z反變換
3 利用MATLAB計算Z變換的零極點
4 利用MATLAB實現LTI係統函數錶達式的轉換
問題討論
知識運用
實戰演練
專題7 離散傅裏葉變換（DFT）
理論基礎
1 離散傅裏葉變換
2 頻率采樣定理
應用基礎
1 利用MATLAB計算DFT和IDFT
2 利用MATLAB計算圓周捲積
問題討論
知識運用
實戰演練
專題8 離散傅裏葉變換快速算法（FFT）
理論基礎
1 DFT的計算量
2 提高運算速度的途徑
3 基2 DFI-FFT算法
4 FFT的運算規律
應用基礎
1 碼位倒序的MATLAB實現
2 程序運算時間的測定
3 快速傅裏葉變換的MATLAB實現
4利用MATLAB求2 的整數次冪
問題討論
知識運用
實戰演練

第四章 IIR數字濾波器的設計
專題9模擬原型濾波器的設計
理論基礎
1 模擬低通濾波器的技術指標
2 典型模擬原型濾波器的設計
應用基礎
1 利用MATLAB設計butterworth原型濾波器
2 利用MATLAB設計Chebyshev I型原型濾波器
3 利用MATLAB設計ChebyshevⅡ型原型濾波器
4利用MATLAB設計橢圓原型濾波器
問題討論
知識運用
實戰演練
專題10 模擬濾波器到數字濾波器的映射
理論基礎
1 IIR數字濾波器設計的一般方法
2 衝激響應不變法
3 雙綫性變換法
應用基礎
1 衝激響應不變法的MATLAB實現
2 雙綫性變換法的MATLAB實現
問題討論
知識運用
實戰演練
專題11 頻率變換
理論基礎
1 模擬域頻率變換
2 數字域頻率變換
應用基礎
1 模擬域頻率變換的MATLAB實現
2 數字域頻率變換的MATLAB實現
3 利用MATLAB直接設計IIR數字濾波器
問題討論
知識運用
實戰演練

第五章 FIR數字濾波器的設計
專題12 綫性相位FIR濾波器的特點
理論基礎
1 綫性相位的定義
2 綫性相位FIR濾波器的條件
3 綫性相位FIR濾波器的振幅響應
應用基礎
1 利用MATLAB計算振幅響應和相位響應
2 利用MATLAB計算相延時和群延時
問題討論
知識運用
實戰演練
專題13 窗函數設計法
理論基礎
1 基本思想
2 加窗對頻率特性的影響
3 常用窗函數
4窗函數法設計步驟
應用基礎
1 利用MATLAB産生窗函數序列
2 利用MATLAB産生理想低通濾波器單位衝激響應
3 窗函數設計法的MATLAB直接實現
問題討論
知識運用
實戰演練
專題14 頻率采樣設計法
理論基礎
1 基本思想
2 綫性相位對頻率采樣的約束
3 頻率采樣法設計步驟
應用基礎
1 利用MATLAB計算單位衝激響應h（n）
2 頻率采樣法的MATLAB直接實現
問題討論
知識運用
實戰演練

第六章 數字濾波器的實現
專題15 數字濾波器的結構
理論基礎
1 基本單元
2 IIR濾波器的結構
3 FIR濾波器的結構
4 數字濾波器的有限字長效應
應用基礎
1 級聯結構的MATLAB實現
2 IIR濾波器並聯結構的MATLAB實現
3 FIR濾波器頻率采樣結構的MATLAB實現
問題討論
知識運用
實戰演練
附錄數字信號處理綜閤訓練課題
課題1 基於MATLAB的語音信號分析與處理-
課題2 信號諧波分析
課題3 信號頻分復用的MATLAB實現
課題4噪聲汙染信號的處理
參考文獻

《現代通信係統基礎：原理與實踐》 內容簡介 《現代通信係統基礎：原理與實踐》是一本深入探討現代通信係統核心理論與實際應用的書籍。本書旨在為讀者構建一個全麵而紮實的通信係統知識框架，從最基本的信號概念齣發，逐步深入到現代通信係統中不可或缺的關鍵技術。全書內容嚴謹，邏輯清晰，兼顧理論深度與實踐指導性，適閤通信工程、電子工程、計算機科學等相關專業的學生、研究人員以及從事通信領域工作的工程師閱讀。 第一章 信號的錶示與變換 本章將帶領讀者走進信號的奇妙世界。我們將從信號的定義和分類入手，理解模擬信號與數字信號的本質區彆，以及它們在通信係統中的作用。隨後，將重點介紹信號的時域錶示，如何通過波形、幅度、頻率和相位等參數來描述一個信號。在此基礎上，我們將引入傅裏葉變換，這是分析信號頻譜特性的強大工具。傅裏葉級數將用於分析周期信號，而傅裏葉變換則用於分析非周期信號，揭示信號在頻域上的構成。讀者將學習如何利用傅裏葉變換理解信號的帶寬、功率譜密度等重要概念。此外，本章還將介紹拉普拉斯變換和Z變換，它們在分析連續時間係統和離散時間係統中的瞬態響應和穩態響應時發揮著至關重要的作用。通過本章的學習，讀者將掌握信號的基本數學描述方法，為後續理解更復雜的通信原理奠定堅實基礎。 第二章 綫性時不變係統（LTI） 綫性時不變係統是通信係統中最基本也是最核心的模型。本章將詳細闡述LTI係統的定義、性質以及其在信號處理中的關鍵作用。我們將引入係統的衝擊響應（impulse response）的概念，並展示如何利用捲積運算來描述LTI係統對任意輸入信號的輸齣。捲積是一個非常重要的數學運算，理解它對於把握信號在係統中的傳輸和變換至關重要。本章還將探討LTI係統的頻率響應，即係統對不同頻率分量的增益和相移特性。這將幫助我們理解濾波器等 LTI 係統是如何選擇性地處理信號的。此外，我們還會討論LTI係統的穩定性問題，以及如何通過係統的零極點分析來預測其行為。通過本章的學習，讀者將深刻理解LTI係統的數學模型，並能夠運用捲積和頻率響應等概念來分析和設計基本的信號處理模塊。 第三章 采樣理論與量化 數字通信的核心在於將連續的模擬信號轉換為離散的數字信號。本章將聚焦於這一關鍵過程。我們將深入講解奈奎斯特定理（Nyquist criterion），闡述為瞭無失真地恢復模擬信號，采樣率必須至少是信號最高頻率的兩倍。我們將詳細分析采樣過程中産生的混疊（aliasing）現象，並介紹抗混疊濾波器（anti-aliasing filter）的設計與應用，以避免信息丟失。隨後，我們將轉嚮量化過程，這是將采樣後的連續幅度值映射到有限個離散電平的過程。本章將介紹不同量化方案，如均勻量化和非均勻量化，並分析量化誤差及其對信號質量的影響。我們將引入信噪比（SNR）的概念，並討論量化比特數與SNR之間的關係。通過本章的學習，讀者將掌握將模擬信號轉換為數字信號的關鍵技術，理解采樣和量化過程中的理論限製與實際權衡。 第四章 編碼與譯碼 編碼與譯碼是數字通信中用於提高傳輸可靠性和效率的關鍵技術。本章將從糾錯編碼（error-correcting codes）入手，介紹其基本原理和分類。我們將講解綫性分組碼，如海明碼（Hamming code），分析其漢明距離和最小距離的概念，以及如何通過添加校驗位來檢測和糾正傳輸錯誤。接著，我們將深入介紹捲積碼，它通過滑動窗口的捲積操作實現編碼，具有一定的編碼效率和糾錯能力。此外，本章還將涵蓋信道編碼中的一些更高級的碼型，如Reed-Solomon碼，它們在CD、DVD和衛星通信等領域有著廣泛應用。在譯碼方麵，我們將介紹軟判決和硬判決譯碼的區彆，以及維特比算法（Viterbi algorithm）等用於捲積碼高效譯碼的經典算法。本章的學習將使讀者理解通信係統中如何通過編碼策略來對抗信道噪聲，確保信息準確無誤地傳輸。 第五章 基帶傳輸與成型濾波器 本章將聚焦於數字信號在基帶（baseband）傳輸中的基本原理。我們將介紹不同類型的基帶脈衝成型（pulse shaping），如矩形脈衝、三角脈衝和升餘弦（raised cosine）脈衝。升餘弦脈衝因其優良的濾波特性，能夠最大程度地減少碼間串擾（Intersymbol Interference, ISI），是現代通信係統中最常用的基帶脈衝形狀之一。本章將詳細分析ISI的産生原因，以及如何通過閤理的脈衝成型設計來緩解和消除ISI。我們將深入探討升餘弦濾波器（raised cosine filter）的設計，包括其滾降係數（roll-off factor）的含義及其對係統性能的影響。此外，本章還將介紹眼圖（eye diagram）這一重要的可視化工具，它能直觀地反映基帶信號的質量，幫助工程師評估係統性能。通過本章的學習，讀者將理解基帶信號傳輸的關鍵技術，掌握如何設計有效的成型濾波器來提高傳輸的可靠性。 第六章 調製與解調 調製是將數字基帶信號轉換成適閤在物理信道上傳輸的高頻載波信號的過程。本章將係統介紹各種基本的數字調製技術。我們將從最簡單的幅移鍵控（ASK）和頻移鍵控（FSK）開始，分析它們的原理、優缺點以及在實際應用中的局限性。隨後，我們將重點介紹相移鍵控（PSK），包括二進製相移鍵控（BPSK）和多進製相移鍵控（MPSK），以及其在通信係統中的廣泛應用。接著，我們將深入探討正交幅度調製（QAM），它結閤瞭幅度和相位調製，能夠實現更高的頻譜利用率。本章還將介紹不同調製方案的功率譜密度和帶寬效率，幫助讀者理解不同調製方式的性能權衡。在解調方麵，我們將闡述相乾解調和非相乾解調的原理，以及匹配濾波器（matched filter）在最優接收中的作用。通過本章的學習，讀者將全麵掌握數字信號的調製與解調技術，理解它們在現代通信係統中的核心地位。 第七章 多用戶接入技術 在一個通信網絡中，多個用戶常常需要共享有限的通信資源。本章將探討實現多用戶接入的各種關鍵技術。我們將從最基本的頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）開始，詳細分析它們的原理、優缺點以及在不同通信標準中的應用。FDMA將整個帶寬劃分為多個子信道，TDMA將時間劃分為多個時隙，而CDMA則利用不同的編碼序列來區分用戶。我們將深入介紹CDMA的擴頻（spread spectrum）技術，以及直接序列擴頻（DSSS）和跳頻擴頻（FHSS）的原理。此外，本章還將介紹更先進的多址技術，如正交頻分多址（OFDMA），它是4G和5G移動通信係統的核心技術，通過將整個信道劃分為大量低速率的子載波來實現高頻譜效率和對多徑效應的魯棒性。讀者將瞭解不同多址技術的性能指標，如用戶容量、抗乾擾能力和頻譜效率，並理解它們在構建高效通信網絡中的重要作用。 第八章 衰落信道與均衡技術 無綫通信中，信號在傳輸過程中會受到多種不利因素的影響，其中最主要的是衰落（fading）。本章將深入分析導緻信號衰落的物理原因，如多徑傳播（multipath propagation）和多普勒效應（Doppler effect）。我們將介紹不同類型的衰落，如平坦衰落（flat fading）和頻率選擇性衰落（frequency-selective fading），以及它們對信號傳輸的影響。為瞭對抗衰落對通信質量的損害，均衡技術（equalization）應運而生。本章將詳細介紹各種均衡器的原理和設計，包括綫性均衡器、非綫性均衡器以及自適應均衡器。我們將重點介紹最大似然序列估計（MLSE）均衡器，如維特比算法在均衡中的應用。此外，本章還將討論分集接收（diversity reception）技術，如空間分集和時間分集，它們通過接收多個獨立的信號副本，顯著提高係統的抗衰落能力。通過本章的學習，讀者將深刻理解無綫信道衰落的本質，並掌握有效的均衡與分集技術來提高通信係統的魯棒性。 第九章 現代通信係統實例分析 在前麵幾章的學習基礎上，本章將通過分析幾個典型的現代通信係統實例，來鞏固和深化讀者對前麵所學理論的理解。我們將選取一些具有代錶性的通信係統，例如： Wi-Fi（無綫局域網）： 分析其在物理層采用的OFDM調製技術、QAM調製、載波偵聽多路訪問/衝突避免（CSMA/CA）的媒體訪問控製（MAC）協議，以及其在室內環境下的典型應用場景。 4G LTE（長期演進）： 探討其核心的OFDMA和SC-FDMA（單載波頻分多址）的下行和上行傳輸方案，MIMO（多輸入多輸齣）技術在提高數據速率和鏈路可靠性方麵的作用，以及其在移動通信中的關鍵技術。 藍牙（Bluetooth）： 分析其采用的跳頻擴頻（FHSS）技術、GFSK（高斯頻移鍵控）調製，以及其在短距離無綫通信中的應用，如設備配對、數據傳輸等。 通過對這些實際係統的深入剖析，讀者將能夠看到理論知識如何在實際工程中得到應用，並理解不同技術之間的協同作用。本章旨在 bridging the gap 理論與實踐，使讀者對現代通信係統有一個更清晰、更全麵的認識。 第十章 未來通信發展趨勢展望 隨著科技的飛速發展，通信領域也正經曆著深刻的變革。本章將對未來通信的發展趨勢進行展望，引發讀者的思考。我們將探討諸如5G以及未來6G網絡的核心技術，包括更高速率、更低延遲、更大連接數的需求，以及由此催生的新概念，如毫米波通信、超大規模MIMO（Ultra-Massive MIMO）、人工智能在通信係統中的應用、邊緣計算等。此外，我們還將觸及物聯網（IoT）通信、車聯網（V2X）通信、衛星通信的演進方嚮，以及對更智能化、更泛在化的通信網絡的需求。本章旨在為讀者描繪一個激動人心的未來通信圖景，激勵他們在這個充滿活力和機遇的領域中探索和創新。 全書特色 《現代通信係統基礎：原理與實踐》的顯著特點在於其內容的係統性、理論的嚴謹性以及對實踐應用的關注。本書不僅深入闡述瞭通信係統的核心理論，如信號分析、係統模型、調製解調、編碼譯碼等，更將這些理論與實際的工程應用緊密結閤。書中穿插瞭大量的實例分析，並通過對現代通信係統實例的解讀，幫助讀者理解理論知識的實際價值。此外，本書還注重數學推導的清晰性，同時盡量以直觀的方式解釋復雜的概念，力求讓讀者在掌握核心原理的同時，也能培養分析和解決實際工程問題的能力。本書的語言風格力求自然流暢，避免生硬的術語堆砌，讓讀者在閱讀過程中能夠輕鬆理解並深入體會通信科學的魅力。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最直觀的印象是其內容的深度和廣度。從“數字信號處理”這個主題本身來看，它就涵蓋瞭從基礎理論到高級應用的巨大範疇。我希望這本書能夠提供一個全麵且深入的視角，讓我能夠理解數字信號處理的強大之處。特彆是“理論及應用基礎”這幾個字，暗示著它不會僅僅停留在一些錶麵現象的描述，而是會深入到數學原理的推導和工程實現的細節。我期待書中能夠詳細講解諸如離散傅裏葉變換（DFT）的數學原理，以及如何通過快速傅裏葉變換（FFT）算法來高效計算。此外，我希望它能詳細闡述各種濾波器（如FIR和IIR濾波器）的設計思想、性能指標以及實際應用中的注意事項。如果書中能夠包含一些實際的案例研究，例如在通信係統、生物醫學信號處理、或者多媒體技術中的具體應用，那麼它將對我的學習和工作産生極大的幫助。我對那些能夠將抽象概念與具體實踐緊密結閤的書籍尤為青睞，因為這有助於我建立起完整的知識體係。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛剛接觸數字信號處理的初學者，我最擔心的是技術術語的晦澀難懂以及數學公式的復雜繁瑣。許多教材往往一開始就拋齣大量的數學公式，對於沒有相關背景知識的人來說，簡直是一場噩夢。我希望這本書能夠展現齣一種循序漸進的教學方式，從最基本的信號概念、數字化的過程開始，逐步引入離散時間係統、捲積、Z變換等核心概念。我特彆看重“基礎”這個詞，因為它意味著這本書會更加注重對根本原理的闡釋，而不是僅僅停留在一些高級算法的介紹上。如果書中能夠有大量的圖例和示意圖來輔助理解，比如信號的時域和頻域錶示、濾波器的工作原理圖等等，那將極大地降低學習門檻。另外，對於初學者來說，一個清晰的學習路徑和反饋機製也很重要，例如每章末尾的習題是否具有代錶性，能否幫助檢驗學習效果。我渴望找到一本能夠讓我建立起對數字信號處理全局認識的書，而不是碎片化的知識點堆砌。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題“數字信號處理理論及應用基礎”讓我眼前一亮，因為它準確地捕捉瞭我目前在學習和工作中遇到的痛點。我一直對信號處理充滿興趣，但發現市麵上很多書籍要麼過於偏重理論，充斥著復雜的數學公式，令人生畏；要麼過於偏重應用，但缺乏對底層原理的深入剖析，導緻知其然不知其所以然。我渴望找到一本能夠將理論深度與實踐廣度完美結閤的書籍。我希望這本書能夠從最基礎的信號概念講起，比如信號的分類、基本信號的性質，然後逐步深入到離散化、采樣定理、量化等關鍵步驟。更重要的是，我期待它能清晰地闡述傅裏葉變換、Z變換等核心理論，並解釋這些理論是如何支撐起各種信號處理算法的。在應用層麵，我希望書中能夠提供一些貼近實際的例子，比如如何利用數字信號處理技術來提高音頻質量、進行圖像識彆、或者實現通信係統的優化。如果書中能包含一些算法的僞代碼或實現思路，那將是錦上添花，讓我能夠更好地將理論知識轉化為實踐技能。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔大氣，封底的介紹也十分吸引人，讓我在拿到它的第一眼就充滿瞭好奇。翻開目錄，密密麻麻的章節標題和概念名詞，預示著這是一本內容厚重、嚴謹的學術專著。我一直對信號處理領域很感興趣，但苦於沒有係統學習過，總是在各種技術資料中看到一些似懂非懂的術語，比如傅裏葉變換、采樣定理、濾波器等等，這些詞匯就像一層迷霧，阻礙瞭我深入理解。我希望這本書能夠為我揭開這些神秘的麵紗，帶領我從最基礎的概念講起，一步步構建起紮實的理論框架。尤其是“理論及應用基礎”這幾個字，讓我看到瞭它既有深度又有廣度的潛力，既能打牢理論根基，又能觸及實際應用，這正是我所需要的。我期待它能用清晰易懂的語言，配閤恰當的數學推導和圖示，將那些抽象的概念形象化，讓我能夠真正理解它們背後的原理和邏輯。如果它能包含一些經典的案例分析，展示這些理論在實際工程中是如何發揮作用的，那就更完美瞭。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在職的電子工程師，工作中經常會遇到需要處理音頻、圖像或者通信信號的需求。雖然接觸過一些相關的應用，但總覺得自己的理論基礎不夠紮實，很多時候隻能依賴現有的庫函數或者彆人的經驗，遇到復雜的問題時就顯得力不從心。這本書的書名《數字信號處理理論及應用基礎》正是我目前最需要的。我期望它能夠係統地梳理數字信號處理的理論體係，從采樣、量化這些基礎環節開始，深入講解離散傅裏葉變換、快速傅裏葉變換（FFT）以及各種濾波器的設計和實現原理。同時，我更看重“應用”這個部分，希望書中能夠結閤實際工程場景，給齣一些典型的應用案例，比如音頻信號的降噪、圖像的邊緣檢測、通信信號的調製解調等。如果書中能夠提供一些代碼示例，哪怕是僞代碼，來演示算法的實現過程，那就更棒瞭，這樣我就可以將學到的理論知識直接轉化為解決實際問題的能力，提升工作效率和技術水平。