数字信号处理原理及实现(第2版)(高等院校信息与通信工程系列教材) 97873023124 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王艳芬 等 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302312413

商品编码：29220648811

包装：平装

出版时间：2013-10-01

基本信息

书名：数字信号处理原理及实现(第2版)(高等院校信息与通信工程系列教材)

定价：35.00元

作者：王艳芬 等

出版社：清华大学出版社

出版日期：2013-10-01

ISBN：9787302312413

字数：532000

页码：

版次：2

装帧：平装

开本：大32开

商品重量：0.522kg

编辑推荐

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王艳芬编著的《数字信号处理原理及实现(第2版高等院校信息与通信工程系列教材)》系统阐述了数字信号处理的基本原理、算法分析和实现，本书可作为高等院校信息工程、电子信息工程、通信工程、电子科学与技术、电气工程及其自动化、自动化、计算机科学与技术等专业的本科生教材，也可作为从事信息处理、通信工程、电子系统设计等领域的科学研究与工程技术人员的参考用书。数字信号处理原理及实现学习指导 （第2版）（高等学校电子信息类专业系列教材）

内容提要

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王艳芬编著的《数字信号处理原理及实现(第2版高等院校信息与通信工程系列教材)》系统阐述了数 字信号处理的基本原理、算法分析和实现，共包括9章内容，即绪论、离散时间信号与系统的时域分析、 离散时间信号与系统的频域分析、离散傅里叶变换(dft)、快速傅里叶变换(fft)、iir数字滤波器的设 计、fir数字滤波器的设计、数字滤波器结构与有限字长效应、多采样率数字信号处理以及数字信号处理 实验等。
本书概念清楚、理论完整、分析透彻，特别是自始至终运用matlab来阐述基本概念和基本原理，将经 典理论与现代技术相结合，使知识点的叙述更加清楚易懂。本书还结合实际给出了matlab上机实验内容， 并配有上机习题，可以作为课程实验练习和上机考试 的复习题。
《数字信号处理原理及实现(第2版高等院校信息与通信工程系列教材)》可作为高等院校信息工程、 电子信息工程、通信工程、电子科学与技术、电气工程及其自动化、自动化、计算机科学与技术等专业的 本科生教材，也可作为从事信息处理、通信工程、电子系统设计等领域的科学研究与工程技术人员的参考 用书。

目录

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绪论
0.1 信号、系统与信号处理
0.2 数字信号处理系统的基本组成
0.3 数字信号处理的特点
0.4 数字信号处理基本学科分支
o.5 数字信号处理系统的实现方法
0.6 数字信号处理的应用领域
第1章 离散时间信号与系统的时域分析
1.1 引言
1.2 离散时间信号
1.2.1 序列的定义
1.2.2 常用基本序列
1.2.3 序列的基本运算
1.2.4 任意序列的单位脉冲序列表示
1.2.5 matlab实现
1.3 离散时间系统
1.3.1 线性系统
1.3.2 时不变系统
1.3.3 线性时不变离散系统
.1.3.4 线性卷积的计算
1.3.5 系统的因果性和稳定性
1.4 离散时间系统的时域描述——差分方程
1.4.1 常系数线性差分方程的一般表达式
1.4.2 差分方程的求解
1.4.3 matlab实现
1.5 模拟信号数字处理方法
1.5.1 采样的基本概念
1.5.2 理想采样及其频谱
1.5.3 时域采样定理
1.5.4 采样的恢复
1.5.5 采样内插公式
1.5.6 matlab实现
本章 小结
习题
第2章 离散时间信号与系统的频域分析
2.1 序列的傅里叶变换的定义及性质
2.1.1 序列的傅里叶变换的定义
2.1.2 常用序列的傅里叶变换
2.1.3 序列的傅里叶变换的性质
2.1.4 matlab实现
2.2 序列的z变换
2.2.1 z变换的定义及其收敛域
2.2.2 序列特性对z变换收敛域的影响
2.2.3 z反变换
2.2.4 matlab实现
2.2.5 z变换的性质
2.3 系统函数与频率响应
2.3.1 系统函数的定义
2.3.2 系统函数和差分方程
2.3.3 系统函数的收敛域与系统的因果稳定性
2.3.4 频率响应
2.3.5 iir和fir系统
2.3.6 matlab实现
本章 小结
习题
第3章 离散傅里叶变换
3.1 引言
3.2 傅里叶变换的几种形式
3.2.1 连续时间、连续频率——连续傅里叶变换（ft）
3.2.2 连续时间、离散频率——傅里叶级数（fs）
3.2.3 离散时间、连续频率——序列的傅里叶变换（dtft）
3.2.4 离散时间、离散频率——离散傅里叶变换（dft）
3.3 离散傅里叶级数（dfs）
3.3.1 dfs的定义
3.3.2 dfs的性质
3.4 离散傅里叶变换
3.4.1 dft的定义
3.4.2 dft和z变换、dtft的关系
3.4.3 dft的性质
3.4.4 matlab实现
3.5 频域采样理论——抽样z变换
3.5.1 频域采样
3.5.2 频域恢复——频域内插公式
3.6 用dft计算线性卷积和线性相关
3.6.1 线性卷积的dft算法
3.6.2 线性相关的dft算法
3.7 用dft进行频谱分析
3.7.1 利用dft对连续非周期信号进行谱分析
3.7.2 用dft进行谱分析的误差问题
3.7.3 用dft进行谱分析的参数考虑
3.7.4 matlab实现
本章小结
习题
第4章 快速傅里叶变换
4.1 引言
4.2 直接计算dft的问题及改进的途径
4.2.1 直接计算dft的运算量问题
4.2.2 改善途径
4.3 按时间抽取(dit)的基2-fft算法
4.3.1 算法原理
4.3.2 dit-fft算法与直接计算dft运算量的比较
4.3.3 算法特点
4.4 按频率抽取(dif)的基2-fft算法
4.4.1 算法原理
4.4.2 算法特点
4.5 1dft的高效算法
4.5.1 利用fft流图计算ifft
4.5.2 直接调用fft子程序的方法
4.6 实序列的fft算法
4.7 n为复合数的混合基fft算法
4.7.1 算法的基本原理
4.7.2 n为复合数时算法的运算量估计
4.8 线性调频z变换(czt)
4.8.1 算法基本原理
4.8.2 czt的实现
4.8.3 czt的特点
4.8.4 matlab实现
本章小结
习题
第5章 iir数字滤波器的设计
5.1 引言
5.2 数字滤波器的基本概念
5.2.1 数字滤波原理
5.2.2 数字滤波器的分类
5.2.3 数字滤波器的技术指标
5.2.4 数字滤波器的设计方法
5.3 模拟滤波器的设计
5.3.1 模拟滤波器的技术指标要求
5.3.2 由幅度平方函数来确定传输函数
5.3.3 巴特沃思低通滤波器
5.3.4 切比雪夫低通滤波器
5.3.5 模拟滤波器的频率变换
5.4 脉冲响应不变法设计iir数字滤波器
5.4.1 变换原理
5.4.2 s平面与z平面的映射关系
5.4.3 混叠失真
5.4.4 优缺点
5.4.5 matlab实现
5.5 双线性变换法设计iir数字滤波器
5.5.1 变换原理
5.5.2 s平面与z平面的映射关系
5.5.3 双线性变换法中的频率失真和预畸变
5.5.4 模拟滤波器的数字化方法
5.5.5 matlab实现
5.6 iir数字滤波器的频率变换及matlab实现
5.7 iir数字滤波器的直接设计法
5.7.1 零、极点累试法
5.7.2 小均方误差法
5.8 iir数字滤波器的相位均衡
5.8.1 全通滤波器的群时延特性
5.8.2 iir数字滤波器的群时延均衡
本章小结
习题
第6章 fir数字滤波器的设计
6.1 引言
6.2 线性相位fir数字滤波器的特点
6.2.1 线性相位条件
6.2.2 幅度函数特点
6.2.3 线性相位fir数字滤波器的零点位置
6.3 窗函数法设计fir数字滤波器
6.3.1 设计方法
6.3.2 加窗对fir数字滤波器幅度特性的影响
6.3.3 常用窗函数.
6.3.4 一般设计步骤及matlab实现
6.4 频率采样法设计fir数字滤波器
6.4.1 设计方法
6.4.2 线性相位滤波器的约束条件
6.4.3 逼近误差
6.4.4 过渡带采样的优设计
6.4.5 一般设计步骤及matlab实现
6.5 等波纹逼近法设计fir数字滤波器
6.5.1 等波纹逼近准则.
6.5.2 线性相位fir数字滤波器的设计
6.5.3 matlab实现
6.6 简单整系数法设计fir数字滤波器
6.6.1 设计方法
6.6.2 简单整系数fir数字滤波器的优化设计
6.6.3 参数求解及matlab实现
6.7 fir和iir数字滤波器的比较
本章小结
习题
第7章 数字滤波器结构与有限字长效应
7.1 引言
7.2 基本结构单元
7.3 iir滤波器的基本网络结构
7.3.1 直接型
7.3.2 级联型
7.3.3 并联型
7.3.4 全通系统
7.3.5 小相位系统
7.4 fir滤波器的基本网络结构
7.4.1 直接型(卷积型)
7.4.2 级联型
7.4.3 频率采样结构
7.4.4 线性相位结构
7.5 数字滤波器的格型结构
7.5.1 全零点(fir)系统的格型结构
7.5.2 全极点(fir)系统的格型结构
7.5.3 极零系统的格型结构
7.6 有限字长效应
7.6.1 输入信号的量化效应
7.6.2 数字滤波器的系数量化效应
7.6.3 数字滤波器的运算量化效应
本章小结
习题
第8章 多采样率数字信号处理
8.1 引言
8.2 序列的整数倍抽取和插值
8.2.1 序列的整数倍抽取
8.2.2 序列的整数倍插值
8.3 有理倍数的采样率转换
8.4 多采样转换滤波器的设计
8.4.1 直接型fir滤波器结构
8.4.2 多相滤波器实现
8.5 多采样转换滤波器的matlab实现
本章小结
习题
第9章 数字信号处理实验
9.1 实验开发工具matlab基础
9.1.1 matlab语言
9.1.2 交互式仿真simulink
9.1.3 滤波器分析设计工具fdatool
9.2 实验(1)：fft频谱分析及应用
9.3 实验(2)：iir数字滤波器的设计
9.4 实验(3)：fir数字滤波器的设计
9.5 实验(4)：数字滤波器结构及simulink仿真实现
9.6 实验(5)：立体声延时音效处理
9.7 上机习题
附录 傅里叶变换

作者介绍

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文摘

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序言

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《数字信号处理：理论与实践》 内容简介 本书旨在系统性地介绍数字信号处理（DSP）的基本原理、核心技术以及在实际工程中的应用。作为一本面向高等院校信息与通信工程专业及相关领域学生的教材，本书力求在理论深度和实践指导之间取得平衡，帮助读者建立坚实的DSP知识体系，并掌握将理论转化为工程解决方案的能力。 第一部分：数字信号处理基础 本部分将为读者构建数字信号处理的理论基石。我们将从最基本的概念入手，深入浅出地阐述数字信号的特性、采样定理、量化以及数字信号与模拟信号之间的转换过程。 信号的分类与表示：详细介绍离散时间信号和离散幅度信号的定义，以及它们在时域和频域的表示方法。重点讲解信号的周期性、能量、功率等基本属性。 线性时不变（LTI）系统：深入分析LTI系统的核心特性，包括卷积的概念和计算，以及其在信号处理中的重要作用。我们将通过大量的实例，展示如何利用LTI系统对信号进行滤波、变换等操作。 傅里叶分析：傅里叶分析是理解信号频谱特性的关键工具。本书将从离散时间傅里叶变换（DTFT）、离散傅里叶变换（DFT）到快速傅里叶变换（FFT），层层深入地介绍傅里叶分析的理论和计算方法。我们将详细讲解DFT与DTFT的关系，以及FFT算法的原理和优势，为后续的频谱分析和设计奠定基础。 Z变换：Z变换是分析离散时间系统频率响应和稳定性的重要数学工具。本书将全面介绍Z变换的定义、性质，以及如何利用它来分析LTI系统的频率响应、相频响应等关键指标。我们将探讨Z变换在系统稳定性判据、零极点分析等方面的应用。 离散卷积与系统分析：在掌握了LTI系统的基本理论后，本部分将重点讲解离散卷积的计算方法，以及如何利用卷积来求解系统的输出。同时，我们将深入分析系统的频率响应，探讨如何通过频率响应来理解和设计滤波器。 第二部分：数字滤波器设计 数字滤波器是数字信号处理中最基本也是最重要的工具之一，用于去除信号中的噪声、提取特定频率成分等。本部分将详细介绍两种主要的数字滤波器设计方法：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。 IIR滤波器设计：介绍IIR滤波器的基本结构和设计原理。我们将从模拟滤波器的原型（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）出发，通过双线性变换等方法将其转换为数字滤波器。详细讲解幅频响应、相频响应的要求，以及如何根据这些要求选择合适的原型和设计参数。重点阐述不同原型滤波器的特性和优缺点，以及在实际设计中需要注意的问题。 FIR滤波器设计：介绍FIR滤波器的基本结构和设计原理。我们将重点介绍窗函数法和频率采样法等常用的FIR滤波器设计方法。详细讲解各种窗函数（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、凯塞窗）的特性和应用场景，以及如何选择合适的窗函数以满足设计指标。同时，也将介绍更高级的Parks-McClellan算法，用于设计最优的equiripple FIR滤波器。 滤波器性能评估：本部分还将介绍如何评估数字滤波器的性能，包括通带纹波、阻带衰减、过渡带宽、相位失真等关键指标，以及如何根据这些指标来选择和优化滤波器设计。 第三部分：采样理论与重构 采样是连接模拟世界和数字世界的关键桥梁。本部分将深入探讨采样定理的精髓，以及如何从采样数据中准确地恢复原始信号。 采样定理（Nyquist-Shannon采样定理）：详细阐述采样定理的数学原理，解释奈奎斯特频率的概念，并讨论欠采样和过采样的影响。我们将通过理论推导和实例分析，帮助读者深刻理解采样定理的不可或缺性。 信号重构：介绍几种常见的信号重构方法，包括插值法（如线性插值、Sinc插值）。重点讲解Sinc插值作为理论上完美的重构方法，以及在实际应用中的限制和近似方法。 混叠（Aliasing）：深入分析混叠现象的产生机理，以及它对信号完整性的破坏。讲解在采样前进行抗混叠滤波（Anti-aliasing filter）的重要性，以及如何选择合适的抗混叠滤波器。 第四部分：数字信号处理的应用 本部分将展示数字信号处理在各个工程领域中的实际应用，帮助读者理解理论知识的价值和广阔的应用前景。 谱分析：介绍谱分析的基本概念和常用方法，包括周期图法、Welch法等。讲解如何利用谱分析来识别信号中的频率成分、噪声特性等。 自适应信号处理：介绍自适应滤波器的基本原理，包括LMS（最小均方）算法和RLS（递归最小二乘）算法。重点讲解自适应滤波器在噪声消除、回声消除、信道均衡等方面的应用。 多速率信号处理：介绍多速率信号处理的概念，包括抽取（Decimation）和插值（Interpolation）。讲解多速率信号处理在提高系统效率、降低计算复杂度等方面的优势，以及在语音编码、图像处理等领域的应用。 其他应用：简要介绍数字信号处理在通信系统（如调制解调、信道编码）、图像处理（如图像增强、压缩）、音频处理（如音频编码、降噪）等领域的应用实例。 学习目标 通过学习本书，读者将能够： 1. 理解数字信号处理的基本概念和理论框架：掌握离散时间信号、LTI系统、傅里叶分析、Z变换等核心概念。 2. 掌握数字滤波器设计的基本方法：能够设计和分析IIR和FIR数字滤波器，并理解它们在信号处理中的作用。 3. 深入理解采样理论和信号重构：掌握采样定理的原理，并能够进行基本的信号重构。 4. 熟悉数字信号处理的典型应用：了解谱分析、自适应信号处理、多速率信号处理等技术在实际工程中的应用。 5. 培养解决实际问题的能力：能够将所学的理论知识应用于分析和解决实际的数字信号处理问题。 学习建议 本书提供了扎实的理论基础和丰富的实践指导。建议读者在学习过程中，积极动手进行数学推导和计算，利用MATLAB、Python等工具进行仿真实验，加深对理论概念的理解，并逐步掌握实际工程应用的能力。书末附带的习题将有助于巩固所学知识。 本书的编写力求严谨、清晰，并结合工程实际。我们希望通过本书的学习，能够帮助广大师生在数字信号处理这一重要领域打下坚实的基础，并为未来的学习和研究提供有力的支持。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉就像是在一个非常专业的实验室里，一位经验丰富的科学家正在耐心细致地向我展示各种神奇的信号处理技术。它让我体会到了数字信号处理的“美妙”。书中对数学公式的运用非常严谨，但又不会让人感到枯燥乏味。作者巧妙地将复杂的数学概念融入到对信号本质的探索中。例如，在讲解Z变换时，书中不仅给出了其数学定义，还深入剖析了其在系统稳定性分析中的作用，并通过画出收敛域，形象地展示了系统稳定性的几何判据，这种图文并茂的讲解方式，让我对抽象的数学概念有了更直观的理解。我特别喜欢书中关于“自适应滤波器”的部分，它让我了解到了如何让滤波器“自己学习”来适应变化的信号环境，这在很多现代通信和控制系统中都至关重要。书中对LMS算法的推导和分析非常透彻，并给出了多种应用场景的实例，让我看到了数字信号处理在解决复杂动态问题中的巨大潜力。感觉这本书不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的启迪。

评分☆☆☆☆☆

这本书的风格让我眼前一亮，它不像许多传统教材那样拘泥于理论公式的堆砌，而是更注重培养读者的“直觉”和“洞察力”。书中的语言非常生动，常常会用一些生动的比喻来解释复杂的概念，比如在讲解“卷积”时，就用到了“信号在时间上的滑动和叠加”的比喻，让我一下子就抓住了其核心思想。我非常喜欢书中关于“相关函数”的讲解，它让我理解了信号之间的相似度是如何被度量的，以及它在目标检测、模式识别等领域的广泛应用。书中还对“功率谱密度”进行了深入的剖析，让我明白了信号的频率成分是如何分布的，以及它在信号分析和去噪中的重要性。更让我惊喜的是，书中还涉及了一些前沿的信号处理技术，比如稀疏信号处理和压缩感知，虽然篇幅不多，但足以让我对这些新兴领域有一个初步的认识，激发了我进一步学习的兴趣。总而言之，这本书给我带来的不仅仅是知识的增长，更是一种学习的乐趣和对数字信号处理领域更深层次的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我量身定做的！作为一名初入通信领域的研究生，我对数字信号处理的概念总是觉得有些抽象，理论推导也常常让我头疼。但翻开这本书，我立刻被它清晰的逻辑和循序渐进的讲解所吸引。作者没有一开始就抛出复杂的公式，而是从最基本的声音、图像等信号的数字化过程讲起，非常生动有趣。比如，在介绍采样定理时，书中用了很多生动的图示和类比，让我一下子就理解了奈奎斯特准则的精髓，告别了死记硬背。更让我惊喜的是，书中不仅仅停留在理论层面，还非常注重实际实现。每个章节后面都配有大量的代码示例，从MATLAB到Python，涵盖了主流的实现工具。我按照书中的代码，亲手在电脑上运行，观察信号在不同处理过程中的变化，这种“动手做”的学习方式让我对理论知识的理解更加深刻，也大大增强了我解决实际问题的信心。特别是书中关于滤波器设计的部分，讲解得非常细致，从FIR到IIR，从窗函数法到频率采样法，每一种方法的原理、优缺点以及实现步骤都讲得明明白白，甚至还对比了不同设计方法的性能差异，这对于我后续的课程设计和论文研究来说，实在是太有价值了！感觉这本书不仅教会了我“是什么”，更教会了我“怎么做”。

评分☆☆☆☆☆

作为一名工作多年的工程师，我在实际工作中经常会遇到各种信号处理的问题，也接触过不少相关的书籍，但这本书给我带来的触动是前所未有的。它最大的亮点在于其“工程导向”的设计。书中并没有回避那些复杂的数学推导，但作者非常聪明地将它们与实际的应用场景紧密联系起来。比如，在讲解完各种调制解调技术后，书中会立即给出相应的仿真代码，并分析不同参数设置对误码率的影响，这种“理论先行，实践紧随”的模式，让我能够迅速将学到的知识应用到实际工作中。我尤其欣赏书中关于“降采样”和“升采样”的讲解，这在实际通信系统中是绕不开的话题，书中对其中的混叠和栅栏效应的成因及解决办法进行了详尽的阐述，并给出了具体的代码实现，让我对这些看似基础却至关重要的概念有了全新的认识。此外，书中还对一些常用的信号处理算法的计算复杂度进行了分析，这对于我们在资源受限的嵌入式系统开发中选择最优算法具有重要的指导意义。感觉这本书不像是教材，更像是一本“工程师手册”，里面充满了解决实际问题的智慧和方法。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本优秀的教材，不仅要传授知识，更要激发读者的学习热情。这本书无疑做到了这一点。它给我最深的感受就是“厚重而又不失灵动”。虽然是高等院校的系列教材，但它并没有给人一种高高在上的学术感。相反，作者在讲解过程中，常常会穿插一些行业内的应用案例，比如在介绍FFT算法时，就详细解释了它在雷达信号处理、音频编码等领域的关键作用，让我看到了理论与实践紧密结合的力量。书中的插图和图表也做得非常精美，逻辑性强，能够直观地展现信号的变换过程，相比于纯文字的描述，效率高了很多。在学习过程中，我发现书中对于一些容易混淆的概念，比如离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）之间的区别，讲解得非常到位，而且通过不同场景的对比，让我彻底搞清楚了它们的适用范围和数学联系。更难得的是，书中还提供了大量的习题，这些习题不仅仅是简单的计算，很多都涉及到了对算法的深入理解和分析，有些题目甚至需要我查阅更多的资料来解答，这极大地锻炼了我的独立思考能力和解决问题的能力。感觉这本书就像一位循循善诱的老师，在引导我一步步探索数字信号处理的奥秘。