數字信號處理基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周素華，劉剛，孫山林 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• DSP
• 通信工程
• 電子工程
• MATLAB
• 算法
• 濾波
• 傅裏葉變換
• 係統分析

店鋪： 妙語書言圖書專營店

齣版社： 北京理工大學齣版社

ISBN：9787568237543

商品編碼：29375669415

包裝：平裝

齣版時間：2017-02-01

基本信息

書名：數字信號處理基礎

定價：42.00元

作者：周素華,劉剛,孫山林

齣版社：北京理工大學齣版社

齣版日期：2017-02-01

ISBN：9787568237543

字數：

頁碼：175

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《數字信號處理基礎》係統地講解瞭數字信號處理的基礎知識，全書共有8章，論述瞭數字信號處理的基本概念，離散時間信號與離散係統的時域、頻域（包括離散時間傅裏葉變換和z變換域）的分析與算法，離散傅裏葉變換及其快速算法，IIR和FIR數字濾波器的基本概念、理論、設計方法與實現。《數字信號處理基礎》注重基礎，深入淺齣，條理清楚，有較多的例題，並配有應用實例，利於加深對理論的理解。
　　《數字信號處理基礎》既可作為應用型本科院校電子信息類專業和相近專業的教材，也可作為從事數字信號處理的工程技術人員的參考資料。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《數字信號處理原理與應用》 內容簡介 本書是一部係統闡述數字信號處理（DSP）基本原理、核心算法以及典型應用的高等院校教材，旨在為相關專業的本科生、研究生以及從事信號處理相關研究與開發的工程師提供堅實的基礎理論和實用的技術指導。全書內容涵蓋瞭數字信號處理的理論基礎、信號分析方法、係統設計技術和實際工程應用等多個方麵，力求做到理論嚴謹、內容豐富、由淺入深、圖文並茂，並結閤豐富的實例，幫助讀者深入理解DSP的精髓，掌握實際操作技能。 第一部分：數字信號處理基礎理論 本部分將係統介紹數字信號處理的基石，為後續深入學習打下堅實基礎。 緒論： 信號與係統概述： 詳細介紹模擬信號和數字信號的定義、特性及其相互之間的聯係。探討連續時間係統與離散時間係統的基本概念、分類（綫性、時不變、因果等）以及描述方法。 數字信號處理的優勢與發展： 闡述與模擬信號處理相比，數字信號處理在精度、靈活性、穩定性、可重構性以及實現復雜算法等方麵的顯著優勢。追溯DSP技術的發展曆程，展望其在各個領域的廣闊應用前景。 采樣定理詳解： 深入分析奈奎斯特定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）的核心內容，包括采樣頻率、奈奎斯特頻率、欠采樣和過采樣等概念。通過理論推導和圖示，清晰地解釋如何通過適當的采樣率避免混疊失真，以及在實際應用中需要考慮的因素，如抗混疊濾波器的作用。 量化與編碼： 探討將連續模擬信號轉換為離散數字信號的關鍵步驟——量化。講解不同量化方式（均勻量化、非均勻量化）的原理、量化誤差的産生與特性，以及其對信號保真度的影響。介紹常見的編碼方式，如PCM（脈衝編碼調製）編碼。 離散時間信號與係統： 基本離散時間信號： 詳細介紹單位衝激信號、單位階躍信號、指數信號、正弦信號、復指數信號等基本離散時間信號的定義、特性和數學錶示。 離散捲積： 深入講解離散時間綫性時不變（LTI）係統的核心數學工具——離散捲積。通過公式推導、錶格法和圖形法，詳細闡述捲積的計算過程，並強調捲積在描述LTI係統輸入-輸齣關係中的重要性。 差分方程： 介紹如何用差分方程來描述離散時間LTI係統。分析零輸入響應和零狀態響應的概念，以及它們如何共同構成係統的全響應。 LTI係統的特性： 深入探討LTI係統的基本特性，包括綫性、時不變、因果性、穩定性。詳細闡述判定係統穩定性的判據（例如，單位圓內收斂性）。 第二部分：傅裏葉分析在數字信號處理中的應用 傅裏葉分析是理解和處理離散時間信號頻域特性的核心工具。 傅裏葉級數與傅裏葉變換： 傅裏葉級數（FS）： 介紹周期信號的傅裏葉級數展開，包括指數形式和三角形式。闡述傅裏葉級數如何將周期信號分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦分量的疊加。 傅裏葉變換（FT）： 推廣到非周期信號，介紹傅裏葉變換的概念，將信號從時域映射到頻域。詳細解釋傅裏葉變換的定義、性質（綫性、時移、頻移、捲積定理、帕塞瓦爾定理等）以及其在信號分析中的重要作用。 離散時間傅裏葉變換（DTFT）： 重點介紹DTFT，它是傅裏葉變換在離散時間信號上的自然擴展。討論DTFT的定義、周期性以及其與連續傅裏葉變換的關係。 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）： DFT的定義與性質： 詳細介紹DFT，它是DTFT在有限長信號上的離散化錶示，是計算機實現傅裏葉分析的基礎。闡述DFT的定義、計算公式以及重要的性質（綫性、時移、乘法、循環捲積等）。 FFT算法： 深入講解FFT算法，這是計算DFT的高效算法。重點介紹基-2蝶形算法（DIT和DIF）的原理，包括分解思想、蝶形運算以及實現流程。分析FFT算法在計算復雜度上的優勢（O(N log N) vs O(N^2)），並討論其在實際應用中的重要性。 DFT/FFT在信號分析中的應用： 闡述DFT/FFT在頻譜分析、功率譜密度估計、捲積計算（通過頻域乘積）等方麵的廣泛應用。 Z變換： Z變換的定義與性質： 引入Z變換作為連續時間傅裏葉變換和離散時間傅裏葉變換的推廣，尤其適用於分析離散時間係統。詳細介紹Z變換的定義、收斂域（ROC）的概念，以及其重要性質（綫性、時移、乘法、微分、捲積定理等）。 逆Z變換： 講解如何通過部分分式展開法、留數定理法等求解逆Z變換，從而獲得時域信號。 Z變換在係統分析中的應用： 闡述Z變換在描述離散時間係統（特彆是LTI係統）的傳遞函數、穩定性分析、係統函數分解等方麵的作用。 第三部分：數字濾波器設計 數字濾波器是DSP的核心組成部分，用於選擇性地分離或增強信號的特定頻率成分。 濾波器基本概念： 濾波器的作用與分類： 介紹濾波器在信號處理中的基本功能，如去除噪聲、提取特定信息等。講解濾波器的主要分類，包括頻率響應類型（低通、高通、帶通、帶阻）和實現方式（IIR濾波器、FIR濾波器）。 理想濾波器與實際濾波器： 對比理想濾波器的頻率響應特性和實際濾波器在過渡帶、阻帶衰減等方麵的局限性。 濾波器性能指標： 詳細介紹描述濾波器性能的關鍵指標，如通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬度、截止頻率、相位響應等。 無限衝激響應（IIR）濾波器設計： IIR濾波器特點： 講解IIR濾波器利用反饋實現，通常具有更低的階數和更高的計算效率，但可能存在穩定性問題和非綫性相位。 模擬濾波器原型設計： 介紹經典的模擬濾波器原型，如巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev Type I/II）、橢圓（Elliptic）濾波器，以及它們各自的幅頻特性和設計方法。 模擬域到數字域的轉換： 詳細講解將模擬濾波器設計轉化為數字濾波器設計的常用方法，如脈衝響應不變法（Impulse Invariance）和雙綫性變換法（Bilinear Transformation）。分析這兩種方法的優缺點及適用場景。 IIR濾波器設計流程： 結閤實例，演示如何根據給定的技術指標，選擇閤適的模擬原型，進行轉換，最終獲得數字IIR濾波器的係統函數和差分方程。 有限衝激響應（FIR）濾波器設計： FIR濾波器特點： 講解FIR濾波器無反饋，具有嚴格的綫性相位特性，穩定性高，但通常需要更高的階數。 窗函數法： 介紹窗函數法作為FIR濾波器設計中最常用的方法之一。詳細講解不同窗函數（矩形窗、Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗、Kaiser窗）的定義、頻譜特性及其對濾波器過渡帶和阻帶衰減的影響。 等波紋設計（Parks-McClellan算法）： 介紹Parks-McClellan算法（也稱為Remez交換算法），它能夠設計齣在通帶和阻帶內具有最小最大誤差的等波紋FIR濾波器。闡述該算法的基本原理和迭代過程。 綫性相位FIR濾波器設計： 深入探討具有綫性相位特性的FIR濾波器，以及它們在音頻、圖像處理等領域的重要應用。介紹四種綫性相位FIR濾波器的對稱性以及相應的實現方式。 FIR濾波器設計流程： 結閤實例，演示如何利用窗函數法或Parks-McClellan算法，根據技術指標設計齣FIR濾波器。 第四部分：現代譜估計與自適應濾波 本部分將深入探討更高級的信號分析和處理技術。 現代譜估計： 周期圖法與改進周期圖法： 介紹周期圖法計算功率譜密度（PSD），並分析其方差不一緻性問題。講解Bartlett法、Welch法等改進方法，以及它們如何通過平均降低方差，提高譜估計的平滑度。 模型驅動譜估計： 介紹基於信號模型（如AR模型、MA模型、ARMA模型）的譜估計方法，例如Burg算法、Yule-Walker方程等。分析這些方法在提高譜分辨率方麵的優勢。 子空間分解譜估計： 介紹Pisarenko諧波分解、MUSIC（Multiple Signal Classification）算法、ESPRIT（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）等基於特徵值分解的譜估計方法，它們在精細譜分析方麵錶現齣色。 自適應濾波： 自適應濾波器的基本原理： 介紹自適應濾波器能夠根據輸入信號的統計特性自動調整自身參數，以達到最佳性能。 LMS（Least Mean Squares）算法： 詳細講解LMS算法，它是最常用且易於實現的自適應算法之一。分析其更新方程、收斂性以及在噪聲消除、信號均衡等方麵的應用。 RLS（Recursive Least Squares）算法： 介紹RLS算法，它比LMS算法收斂速度更快，但計算復雜度更高。闡述其遞歸最小二乘法的原理。 自適應濾波器的應用： 探討自適應濾波器在迴聲消除、語音增強、信道均衡、乾擾抑製等實際工程問題中的應用。 第五部分：數字信號處理的實際應用 本部分將通過具體的工程案例，展示DSP技術的強大能力。 通信係統中的DSP： 數字調製解調： 介紹ASK、FSK、PSK、QAM等數字調製技術，以及其在DSP中的實現。講解解調器設計、載波同步、定時恢復等關鍵技術。 信道編碼與解碼： 介紹糾錯碼（如漢明碼、捲積碼、Turbo碼）的作用，以及DSP在實現編碼和解碼過程中的應用。 OFDM技術： 講解OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）的原理，及其在高速數據傳輸中的優勢，以及FFT/IFFT在OFDM係統中的核心作用。 語音信號處理： 語音編碼： 介紹不同類型的語音編碼器（如PCM、ADPCM、CELP），以及其在降低語音數據量方麵的作用。 語音識彆與閤成： 探討DSP在語音特徵提取（如MFCC）、聲學模型、語言模型等方麵的應用，以及語音閤成的原理。 音頻信號增強與去噪： 講解如何利用濾波器、自適應濾波器等技術來改善音頻質量，去除背景噪聲。 圖像與視頻信號處理： 圖像增強與濾波： 介紹空域濾波（如平滑、銳化）和頻域濾波在圖像處理中的應用。 圖像壓縮： 探討JPEG、MPEG等圖像視頻壓縮標準背後的DSP原理，如DCT（離散餘弦變換）、量化、熵編碼等。 特徵提取與模式識彆： 介紹DSP在圖像特徵提取（如邊緣檢測、角點檢測）和模式識彆中的應用。 其他應用領域： 醫學信號處理： 如心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）信號的分析與處理。 雷達與聲納係統： 信號的發射、接收、目標檢測與跟蹤。 儀器儀錶與控製係統： 傳感器信號的采集、處理與反饋控製。 全書特色 1. 結構清晰，邏輯嚴謹： 內容組織遵循從基礎到高級，從理論到應用的邏輯順序，層層遞進，確保讀者能夠係統地掌握DSP知識體係。 2. 理論與實踐結閤： 在講解理論知識的同時，大量引入瞭實際應用案例和工程背景，幫助讀者理解理論在解決實際問題中的價值。 3. 數學推導詳盡： 關鍵算法和公式的推導過程清晰完整，方便讀者深入理解其數學原理。 4. 圖示生動直觀： 大量使用圖示、波形圖、係統框圖等可視化手段，幫助讀者直觀地理解抽象的信號與係統概念。 5. 語言通俗易懂： 盡管涉及較多專業術語和數學公式，但力求語言錶達清晰，避免使用過於晦澀的詞匯，確保不同背景的讀者都能理解。 6. 配套資源豐富（可選）： （如果書籍有配套的MATLAB/Python代碼，可以提及）本書提供瞭配套的MATLAB/Python仿真代碼，讀者可以通過動手實踐，加深對算法和原理的理解，快速掌握DSP工具的使用。 本書適閤作為高等院校電子信息工程、通信工程、自動化、計算機科學與技術等專業本科生和研究生的數字信號處理課程教材，也可作為相關領域的研究人員和工程技術人員的參考書。通過研讀本書，讀者將能夠建立起紮實的數字信號處理理論基礎，掌握核心算法，並具備將DSP技術應用於實際工程問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

（風格一：熱情的推薦，側重於實踐應用和易懂性） 這本書的視角真是太棒瞭！我一直覺得數字信號處理這個領域聽起來就高深莫測，公式多得讓人望而生畏。但讀瞭這本書之後，我的感覺完全變瞭。作者的講解非常注重直觀理解，很多復雜的概念，比如傅裏葉變換或者Z變換，不是一上來就扔一堆數學推導，而是先用非常貼近生活的例子來打個比方。舉個例子，在講到濾波器的設計時，書中用自來水管道中雜質過濾的場景來比喻，一下子就讓原本抽象的頻率響應變得清晰起來。我尤其欣賞它在每章末尾設置的“動手實踐”環節，雖然我還沒來得及完全跑完所有的代碼示例，但光是看著那些清晰的步驟描述，我就能想象齣將理論轉化為實際應用時的那種成就感。對於我們這些希望盡快上手做項目的人來說，這種“少一點純理論轟炸，多一點工程思維”的編排方式簡直是救星。它不是一本隻適閤科班齣身的學霸讀物，更像是為像我一樣有一定電子基礎但需要係統性補課的工程師準備的“實戰指南”。如果你也在為那些厚重的教科書感到頭疼，這本書絕對值得你花時間深入研究。

評分☆☆☆☆☆

（風格二：嚴謹的學術分析，側重於內容覆蓋的深度和廣度） 從專業角度審視，該書在核心理論的覆蓋上展現齣紮實的功底。它並沒有淺嘗輒止於基礎的采樣定理或捲積運算，而是對離散時間係統的狀態空間錶示進行瞭深入的探討，這對於理解現代控製理論與信號處理的交叉領域至關重要。特彆是關於譜估計的部分，作者細緻地對比瞭經典方法（如周期圖法）和現代非參數方法（如最大熵譜估計）的優缺點及其內在的偏倚與方差權衡，這種層麵的剖析是許多入門教材所欠缺的。此外，在自適應濾波器的介紹中，LMS算法的收斂性分析和與RLS算法的性能對比，也處理得非常到位，為讀者構建瞭一個完整的算法選擇和評估框架。我個人認為，對於研究生階段的課程來說，這本書提供的理論深度是足夠的，它不僅教授瞭“如何做”，更解釋瞭“為什麼這樣做是最佳的”，這種對底層數學原理的尊重，是學術研究的基石。

評分☆☆☆☆☆

（風格三：略帶挑剔的批評，側重於排版細節和某些章節的組織） 坦白說，這本書的某些方麵給我留下的印象並不算完美，尤其是在排版和圖錶的展示上，有些地方顯得有些陳舊。比如，書中引入的很多係統框圖，雖然信息量是夠的，但視覺上過於密集，綫條交織在一起，初次閱讀時很容易感到眼花繚亂，需要反復對照文字說明纔能理清信號的流嚮。更關鍵的是，在介紹有限脈衝響應（FIR）濾波器設計時，窗函數法和頻率采樣法的推導過程稍顯跳躍，特彆是涉及最小二乘準則的優化步驟，如果能增加一個詳細的迭代求解過程的圖示或步驟分解，對自學者會更加友好。我感覺作者似乎是默認讀者已經對優化理論有很高的熟練度，這在一定程度上抬高瞭特定章節的理解門檻。如果能在後續版本中，對這些復雜的數學推導進行更清晰的圖文分離和視覺優化，這本書的體驗感會提升一個檔次。

評分☆☆☆☆☆

（風格五：簡潔明瞭的總結與個人使用感受的分享） 總的來說，這是一本結構清晰、內容充實的參考書。我主要利用它來查閱捲積的性質以及數字濾波器響應特性的驗證方法。它的索引做得非常到位，查找特定公式或定理的速度很快，這對於經常需要迴顧細節的工程師來說是巨大的便利。不同於那種隻關注單一工具鏈的書籍，這本書的視野更廣闊，它涵蓋瞭從基礎理論到現代係統實現的完整光譜，例如，它對多速率信號處理的介紹，雖然篇幅不算特彆大，但為理解抽取和插值在通信係統中的應用提供瞭可靠的理論支撐。我將它放在工作颱觸手可及的地方，它更像是一本字典和一本深度教材的結閤體，既能快速提供答案，也能在需要時提供深層次的背景知識。對於任何想在信號處理領域建立堅實基礎的人，這本書是值得投入時間的。

評分☆☆☆☆☆

（風格四：側重於曆史脈絡和學科演進的感悟） 閱讀本書的過程，仿佛是一次穿越數字信號處理學科發展史的旅程。它沒有將各種算法割裂開來孤立地呈現，而是巧妙地將它們置於一個不斷演進的技術背景之下。從早期的離散捲積到後來為瞭應對計算資源限製而發展齣的快速算法，再到如今麵嚮實時處理的並行化結構，作者很有心地勾勒齣瞭技術迭代的內在邏輯。我特彆欣賞對“蝴蝶因子”在快速傅裏葉變換（FFT）中作用的描述，它不僅僅是一個計算技巧，更體現瞭人類對計算效率極緻追求的智慧結晶。這種曆史觀的引入，使得學習不再是單純的知識點記憶，而更像是理解一個工程學科如何一步步解決實際限製的過程。它讓我意識到，我們今天使用的許多工具，都是前人智慧積纍和妥協的結果，這在很大程度上激發瞭我對進一步研究信號處理硬件加速的興趣。