数字信号处理/普通高等教育“十一五”规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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桂志国，楼国红，陈友兴，张权，郝慧艳 著

图书标签:

• 数字信号处理
• 信号处理
• 通信工程
• 电子工程
• 高等教育
• 教材
• 十一五规划教材
• 数字电路
• 数学工具
• 算法

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030260406

版次：1

商品编码：12114623

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”规划教材

开本：16开

出版时间：2010-01-01

用纸：胶版纸

页数：339

字数：518000

正文语种：中文

内容简介

　　《数字信号处理/普通高等教育“十一五”规划教材》全面介绍了数字信号处理与应川的基础理论和分析方法。书中前3章是数字信号处理的暴础，包括离散时间信号与系统的时域分析、z域分析、离散傅里叶变换三部分内容。第4章是快速傅里叶变换及其应用。第5～7章是数字滤波器的基本结构、设汁原理及没计方法。第8章和第9章分别讨论了信号的抽取与插值和有限字长效应。第10章介绍了常用的特殊滤波器。为了加深对基本理论的理解和基本方法的掌握，书中安排了一些Matlab实例。全书各章都有精选例题和不同类型的习题。
　　《数字信号处理/普通高等教育“十一五”规划教材》可作为普通高等院校信息类相关专业本科生或研究生教材，也可供相关科研与工程技术人员参考。

内页插图

目录

前言

第1章 离散时间信号与系统的时域分析
1．1 离散时间信号——序列
1．1．1 常用序列
1．1．2 序列的基本运算
1．2 序列的卷积和
1．2．1 卷积和的定义及计算
1．2．2 卷积和的性质
1．3 线性移不变系统
1．3．1 线性系统
1．3．2 移不变系统
1．3．3 单位抽样响应与卷积和
1．3．4 因果系统
1．3．5 稳定系统
1．4 线性常系数差分方程
1．4．1 线性常系数差分方程的描述
1．4．2 线性常系数差分方程的求解
1．5 连续时间信号的抽样
1．5．1 理想抽样
1．5．2 实际抽样
1．5．3 带通信号的抽样
1．6 离散线性相关
1．6．1 线性相关的定义
1．6．2 线性相关与线性卷积的关系
1．7 离散时间信号与系统的Matlab实现
1．7．1 离散时间信号
1．7．2 卷积和运算
1．7．3 系统响应的求取
1．7．4 信号相关运算
习题

第2章 离散时间信号与系统的z域分析
2．1 z变换的定义及收敛域
2．1．1 z变换的定义
2．1．2 z变换的收敛域
2．1．3 常用序列的z变换
2．2 z反变换
2．2．1 部分分式展开法
2．2．2 幂级数展开法
2．2．3 围线积分法（留数法）
2．3 z变换的性质与定理
2．4 z变换与拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系
2．4．1 z变换与拉普拉斯变换的关系
2．4．2 z变换和傅里叶变换的关系
2．5 序列傅里叶变换的定义及性质
2．5．1 非周期序列傅里叶变换的定义
2．5．2 序列傅里叶变换的性质与定理
2．6 利用z变换求解差分方程
2．7 离散时间系统的系统函数和频率响应
2．7．1 系统函数的定义
2．7．2 系统函数与差分方程的关系
2．7．3 系统的频率响应
2．7．4 利用H（z）的零极点分析系统
2．7．5 无限长单位抽样响应系统与有限长单位抽样响应系统
2．8 离散时间信号与系统z域分析的Matlab实现
2．8．1 求解系统的差分方程
2．8．2 求系统函数的零极点及增益
2．8．3 求解系统函数
2．8．4 z变换的有理分式与部分分式之间的转换
2．8．5 求系统函数的反变换
2．8．6 绘制系统的零极点图及计算频率响应
习题

第3章 离散傅里叶变换
3．1 离散傅里叶级数
3．1．1 周期序列的离散傅里叶级数
3．1．2 DFS的主要性质与定理
3．1．3 周期序列的傅里叶变换表示式
3．2 离散傅里叶变换
3．2．1 傅里叶变换的几种形式
3．2．2 离散傅里叶变换的定义
3．2．3 DFT与z变换以及DTFT之间的关系
3．3 离散傅里叶变换的性质及定理
3．4 频域抽样理论
3．4．1 由X（k）不失真地恢复z（n）的条件
……

第4章 快速傅里叶变换
第5章 数字滤波器的基本结构
第6章 IIR数字滤波器的设计
第7章 有限长单位抽样响应数字滤波器的设计
第8章 信号的抽取与插值
第9章 数字信号处理的有限字长效应
第10章 常用特殊滤波器

参考文献

前言/序言

　　数字信号处理是高等院校电子信息工程、电子信息科学与技术、通信工程、自动化、生物医学工程、测控技术与仪器、电子科学与技术、计算机科学与技术等专业的一门重要的专业基础课程。随着信息时代的发展，数字信号处理理论与技术日益完善，已成为一门重要的学科与技术，其应用领域日益扩大，几乎遍及各个工程技术领域。
　　作者根据当前信号与信息处理技术的发展动态和教学需要，结合十几年教学实践经验，对教材内容进行了精心编排，以期能够更好地为各个高校“数字信号处理”的教学服务。本书系统地讨论了数字信号处理的基本理论、基本分析方法、基本算法和基本实现方法。全书共10章。前3章是数字信号处理的基础，即离散时间信号与系统的时域分析、z域分析、离散傅里叶变换。第4章讨论傅里叶变换的快速算法。第5～7章是数字滤波器的结构、理论和设计方法。第8章讨论信号的抽取与插值。第9章是数字信号处理的有限字长效应。第10章介绍常用的特殊滤波器。通过本书的学习，可以为读者进一步学习有关信号与信息处理方面的课程打下良好的理论基础。
　　本书以数字信号处理基本知识、基本理论为主线，同时将具有强大计算功能的Mat-lab软件引入本书，并给出了典型例题的Matlab程序，有助于读者对课程基本概念的理解和巩固。本书论述深入浅出，数学推导严谨，逻辑性、系统性强，着重基本概念的清楚明确阐述，对相关专业的工程技术人员来说也是一本有益的自学用书和实用的参考书。
　　本书的编写分工如下：郝慧艳编写第1、2章，桂志国编写第3章，张权编写第4、5、7章，陈友兴编写第6、9、10章，楼国红编写第8章。全书由桂志国教授统稿。
　　在本书的编写过程中，韩焱教授、王明泉教授阅读了部分初稿并对编写工作提出了宝贵的建议，李静怡和李化欣两位同事参加了书稿的校对工作，在此一并表示感谢。科学出版社编辑的热情帮助与支持，为本书的顺利出版创造了有利条件，在此表示深深的谢意！
　　由于水平有限，不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正。

《数字信号处理（第X版）》：开启信号处理新纪元 在信息爆炸的时代，数据无处不在，而数字信号处理（DSP）技术正是解读这些数据、挖掘其价值的关键。本书《数字信号处理（第X版）》旨在为广大高等院校的师生提供一套系统、深入且与时俱进的教材，帮助读者掌握数字信号处理的核心理论、方法与应用。本书不仅涵盖了DSP领域的经典知识，更紧密结合了当前技术发展的最新趋势，力求引领读者踏上数字信号处理的探索之旅。 为何选择《数字信号处理（第X版）》？ 随着科技的飞速发展，数字信号处理技术已渗透到我们生活的方方面面，从通信、音频、视频到医疗、金融、工业自动化，无不依赖于强大的DSP能力。一本优秀的高等教育教材，不仅要传授基础理论，更要培养学生解决实际问题的能力，并为他们未来的学术研究或职业发展打下坚实基础。 《数字信号处理（第X版）》正是这样一本力求卓越的教材。它精选了DSP领域最核心、最实用的内容，并以清晰、逻辑严谨的结构呈现。本书的编写团队由在DSP领域享有盛誉的专家学者组成，他们不仅理论功底深厚，更拥有丰富的实践经验，能够将复杂的概念用浅显易懂的语言阐述清楚，并通过生动形象的案例进行说明。 本书内容概览： 第一部分：基础理论与数学工具 在深入探讨DSP的奥秘之前，掌握扎实的数学基础和信号处理的基本概念至关重要。本部分将带领读者回顾并深入理解以下内容： 信号与系统基础： 信号的分类与表示： 连续时间信号与离散时间信号、周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号、偶信号与奇信号等。我们将深入探讨各种信号的数学模型和直观理解。 系统与系统性质： 线性时不变（LTI）系统、因果系统、稳定系统、记忆系统、单位增益系统等。重点分析LTI系统的核心特征及其在信号处理中的重要性。 卷积运算： 连续时间卷积与离散时间卷积的数学推导、几何解释和计算方法。深刻理解卷积在LTI系统分析中的核心作用。 傅里叶变换及其应用： 傅里叶级数（FS）： 周期信号的频谱表示，理解信号的频率成分。 傅里叶变换（FT）： 非周期信号的频谱表示，分析信号的连续频谱。 离散时间傅里叶变换（DTFT）： 离散时间信号的频谱表示，为数字信号处理奠定基础。 傅里叶级数（DFS）： 离散时间周期信号的频谱表示。 离散傅里叶变换（DFT）： 计算机处理离散信号的频谱分析工具，引出快速傅里叶变换（FFT）的重要性。 傅里叶变换的性质： 线性、时移、频移、卷积定理、调制定理等，理解其在信号处理中的广泛应用。 拉普拉斯变换与Z变换： 拉普拉斯变换： 连续时间系统分析的有力工具，特别是在稳定性分析和系统响应研究方面。 Z变换： 离散时间系统分析的核心工具，用于描述和分析离散时间LTI系统，包括系统函数、频率响应、稳定性分析等。 第二部分：离散时间信号与系统的分析 本部分将深入探讨离散时间信号和系统的核心理论，为后续的数字滤波和变换打下坚实基础。 离散时间信号的表示与处理： 序列的表示： 单位冲激序列、单位阶跃序列、指数序列、正弦序列等。 序列的运算： 加法、乘法、翻转、移动、求和等。 抽样定理： 理想抽样、实际抽样，理解连续信号到离散信号转换的关键。 量化与编码： 简要介绍数字信号数字化过程中的概念。 离散时间LTI系统的分析： 差分方程： 描述离散时间LTI系统的数学模型。 单位脉冲响应（IR）： LTI系统的核心特征，通过IR可以完全表征一个LTI系统。 系统函数（传递函数）： 利用Z变换分析LTI系统，揭示系统的频率特性和稳定性。 频率响应： 系统对不同频率信号的响应特性，是系统设计和分析的关键。 系统稳定性分析： 利用系统函数零极点位置判断系统的稳定性。 第三部分：数字滤波器的设计 数字滤波器是数字信号处理中最核心的应用之一。本部分将系统介绍两种主要的数字滤波器类型及其设计方法。 无限冲激响应（IIR）滤波器： IIR滤波器结构： 直接型、规范型等。 IIR滤波器设计方法： 模拟滤波器原型设计： 巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）I/II型、椭圆（Elliptic）滤波器等。 从模拟到数字的变换： 脉冲不变法、双线性变换法。 直接设计法： 少数情况下的应用。 IIR滤波器性能分析： 频率响应、幅频特性、相频特性、零极点图等。 有限冲激响应（FIR）滤波器： FIR滤波器结构： 直接型、对称/反对称型等。 FIR滤波器设计方法： 窗函数法： 矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等，理解窗函数对频率响应的影响。 频率采样法。 最优设计法（Parks-McClellan算法）： 最小化最大纹波，获得最优的近似性能。 FIR滤波器性能分析： 相位失真小，线性相位滤波器设计，稳定性好等优点。 第四部分：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） DFT是数字信号处理的核心，而FFT是实现DFT高效计算的关键算法。 离散傅里叶变换（DFT）的性质与应用： DFT的定义与计算。 DFT的性质：线性、周期性、对称性、卷积性质等。 DFT在频谱分析、系统分析、卷积计算等方面的应用。 快速傅里叶变换（FFT）算法： FFT的原理： 分治法思想，降低DFT计算复杂度。 按时间抽取的FFT（ Cooley-Tukey 算法）： 基2-DIT FFT。 按频率抽取的FFT。 其他FFT算法简介： 如混合基FFT等。 FFT在信号处理中的实际应用： 快速卷积、频谱分析、系统识别等。 第五部分：数字信号处理的实际应用与进阶主题 本部分将视角拓展到DSP的实际应用领域，并介绍一些进阶主题，帮助读者将所学知识融会贯通，并为未来的深入学习打下基础。 多抽样率信号处理： 抽取（Decimation）与插值（Interpolation）： 改变信号的抽样率，在数据压缩、多速率信号处理系统中至关重要。 多抽样率滤波器的设计与应用。 谱估计： 经典谱估计方法： 周期图法、改进周期图法。 现代谱估计方法： 线性预测法、AR模型、MA模型、ARMA模型等。 自适应信号处理： 自适应滤波器的基本原理： 最小均方（LMS）算法、递归最小二乘（RLS）算法。 自适应滤波器的应用： 回声消除、噪声抑制、信道均衡等。 数字信号处理的应用实例： 通信系统： 调制解调、信道编码、OFDM等。 音频信号处理： 音频压缩（MP3、AAC）、回声消除、降噪、语音识别等。 图像与视频处理： 图像压缩（JPEG、MPEG）、边缘检测、滤波等。 生物医学信号处理： ECG、EEG分析。 其他领域的应用： 雷达、声纳、地震勘探、金融信号分析等。 本书的特色与优势： 1. 内容全面而深入： 涵盖了DSP领域的经典理论与前沿技术，既有深度又不失广度。 2. 结构清晰，逻辑严谨： 各章节之间循序渐进，环环相扣，方便读者理解和掌握。 3. 理论与实践相结合： 大量结合实际应用案例，帮助读者理解理论在工程实践中的价值。 4. 注重数学推导的严谨性： 在清晰解释概念的同时，提供必要的数学推导，帮助读者深入理解原理。 5. 精选习题与实验建议： 每章配有精心设计的习题，并提供相关的实验建议，鼓励读者动手实践，巩固所学知识。 6. 语言通俗易懂： 避免使用过多的专业术语，力求用清晰、生动的语言解释复杂的概念。 7. 紧跟时代发展： 关注DSP领域的新技术、新方法，如机器学习在DSP中的应用等（视具体版本而定，可酌情增减）。 谁适合阅读本书？ 本书适合于高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、计算机科学与技术等相关专业本科生、研究生，以及从事相关领域研究和工程开发的科技人员。对于希望系统学习数字信号处理的自学者，本书也是一本不可多得的优秀教材。 结语： 数字信号处理是一门充满活力和挑战的学科，它为我们打开了理解和塑造数字世界的大门。《数字信号处理（第X版）》将是你在这扇大门前最好的向导。通过学习本书，你将不仅掌握数字信号处理的核心理论与技术，更能培养出分析问题、解决问题的能力，为你在未来的学习和工作道路上打下坚实的基础，助你在这个日新月异的数字时代乘风破浪！

评分☆☆☆☆☆

作为一本高等教育的规划教材，这本书在体系的完整性和内容的广度上，确实展现了其应有的水准。它涵盖了数字信号处理的各个核心领域，从基本的离散时间信号与系统，到傅里叶变换、Z变换，再到滤波器设计，以及一些更进阶的应用，如自适应信号处理和谱估计，几乎囊括了我们学习数字信号处理需要掌握的所有关键知识点。而且，书中的内容组织结构非常合理，章节之间的过渡自然，能够帮助读者构建一个完整的知识框架。我印象深刻的是，书中在介绍不同算法时，不仅仅列出了算法的步骤，还会分析其优缺点，以及适用的场景，这对于我们在实际工程中选择合适的算法非常有指导意义。书中的例子也十分丰富，涵盖了通信、控制、医疗等多个领域，这些实际应用的引入，让原本抽象的理论变得生动而有价值。对我而言，这本书就像一个全能的工具箱，为我提供了解决各种数字信号处理问题的理论基础和方法论。

评分☆☆☆☆☆

从实际应用的角度来看，这本书提供的内容对我来说非常有启发。它不仅仅停留在理论层面，而是深入到了许多实际工程问题的解决方案。例如，在讲解离散傅里叶变换时，书中详细介绍了FFT算法的实现细节，以及在实际应用中可能遇到的精度问题和优化方法。书中关于数字滤波器实现的章节，给出了多种设计方法的比较，并分析了它们在计算量、滤波器性能等方面的差异，这对于我们在实际项目中选择合适的滤波器类型至关重要。我特别喜欢书中关于谱分析和参数估计的内容，这部分知识在许多领域都至关重要，比如通信系统中的信号检测，或者环境监测中的异常信号识别。书中通过大量的案例分析，展示了如何将这些理论知识应用于解决实际问题，这让我对数字信号处理的应用前景有了更深刻的认识。对于那些希望将所学知识转化为实际生产力的读者，这本书绝对是一个不可多得的参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书在信号处理的理论深度上，我觉得做得非常到位。它不仅仅停留在概念的介绍，而是深入到了很多理论的推导过程，对于那些希望深入理解信号处理背后原理的学生来说，这本书绝对是个宝藏。书中关于采样定理的讲解，不仅仅是罗列公式，而是通过对信号频谱的分析，清晰地展示了为什么需要按照奈奎斯特率进行采样，以及过采样和欠采样的后果。我特别喜欢它在讲解Z变换时，对收敛域的详细阐述，这对于理解系统稳定性至关重要。而且，书中还涉及了一些更高级的主题，比如随机信号的处理，这部分内容对于理解实际系统中的噪声和不确定性非常有帮助。作者在处理这些复杂概念时，仍然保持着严谨的数学推导，但又不失清晰的逻辑，使得整个阅读过程既具有挑战性，又充满了成就感。它在很多细节上的处理都体现了编者的用心，比如公式的排版、符号的统一，都使得阅读体验更加顺畅。对于有一定数学基础，或者希望将信号处理知识用于复杂工程问题的读者，这本书绝对能够满足他们的需求。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最直观的感受就是它的“实战性”。在阅读的过程中，我发现作者非常注重将理论知识与实际操作相结合。比如，在讲解了基本的信号处理概念后，书中会立刻给出相应的算法实现思路，甚至是伪代码，这让我感觉自己仿佛在跟着老师一步步地动手实践。特别是在介绍数字滤波器设计时，书中不仅仅讲解了各种设计方法，还给出了如何在实际系统中进行实现的详细步骤，包括参数的选取、实现上的注意事项等等，这些都极大地缩短了我从理论到实践的距离。书中的许多例子都非常贴近实际工程中的需求，比如噪声的抑制、信号的增强等，这些都是我们在实际工作中经常会遇到的问题。而且，书中还讨论了一些在实际应用中可能遇到的挑战，并提出了相应的解决方案，这对于初学者来说，无疑是宝贵的经验财富。总而言之，这本书的编写风格让我觉得非常实用，它不仅仅是知识的传授，更是技能的培养。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字信号处理》着实让我眼前一亮，对于我这样一个初涉数字信号处理领域的学习者来说，它就像一座灯塔，指引着我前进的方向。书中内容由浅入深，概念的引入非常自然，不会让人感到突兀。特别是关于离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）的部分，作者用了大量的图示和通俗易懂的语言来解释这些抽象的概念，让我这个之前对数学公式感到头疼的人，竟然也能逐渐领悟其中的奥妙。书中还穿插了许多实际应用的例子，比如音频信号的处理、图像压缩等，这些都让理论知识变得鲜活起来，不再是枯燥的文字堆砌。我尤其喜欢它在讲解滤波器设计时的步骤性指导，从理论推导到实际应用，每一步都衔接得很紧密，让我感觉自己真的能够动手去实现一个滤波器。而且，书后的习题也很有代表性，涵盖了各个章节的重点难点，做完这些习题，我感觉自己对这部分知识的掌握程度有了质的飞跃。总的来说，这本书的叙述风格清晰流畅，逻辑性强，非常适合作为入门教材，能够帮助学习者建立起扎实的理论基础，并且激发对这个领域更深入探索的兴趣。