數字信號處理(英文版) 9787121047633 電子工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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蔡坤寶著 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 通信工程
• 電子工程
• 控製工程
• 數學
• 算法
• 電子工業齣版社
• 9787121047633
• DSP

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121047633

商品編碼：29424249434

包裝：平裝

齣版時間：2007-08-01

基本信息

書名：數字信號處理(英文版)

定價：39.80元

作者：蔡坤寶著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2007-08-01

ISBN：9787121047633

字數：999600

頁碼：392

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.640kg

編輯推薦

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內容提要

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本書係統地闡述瞭數字信號處理所涉及的信號與係統分析和係統設計的基本理論、基本分析與設計方法、基本算法和處理技術。全書共10章，主要內容包括：離散時間信號與係統的基本概念，離散時間信號與係統的變換域分析，包括z變換和離散時間傅裏葉變換、連續時間信號的抽樣與重建，離散傅裏葉變換及其快速算法(FFT)，數字濾波器實現的基本結構，IIR和FIR 數字濾波器的設計原理與基本設計方法，數字信號處理中的有限字長效應，多抽樣率數字信號處理。本書配有多媒體電子課件、英文版教學大綱、習題指導與實驗手冊。
　　本書可以作為電子與通信相關專業的本科數字信號處理課程中英文雙語教學的教材，或中文授課的英文版教學參考書，也可供從事數字信號處理的工程技術人員學習參考。本書尤其適閤初步開展數字信號處理課程中英文雙語授課的教師與學生選用。

目錄

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1 Introduction
　1.1 What Is a Signal
　1.2 What Is a System
　1.3 What Is Signal Processing
　1.4 Classification of Signals
　　1.4.1 Deterministic and Random Signals
　　1.4.2 Continuous-Time and Discrete-Time Signals
　　1.4.3 Periodic Signals and Nonperiodic Signals
　　1.4.4 Energy Signals and Power Signals
　1.5 Overview of Digital Signal Processing
2 Discrete-Time Signals and Systems
　2.1 Discrete-Time Signals: Sequences
　　2.1.1 Operation on Sequences
　2.2 Basic Sequences
　　2.2.1 Some Basic Sequences
　　2.2.2 Periodicity of Sequences
　　2.2.3 Representation of Arbitrary Sequences
　2.3 Discrete-Time systems
　　2.3.1 Classification of Discrete-Time systems
　2.4 Time-Domain Representations of LTI Systems
　　2.4.1 The Linear Convolution Sum
　　2.4.2 Interconnections of LTI Systems
　　2.4.3 Stability Condition of LTI systems
　　2.4.4 Causality Condition of LTI systems
　　2.4.5 Causal and Anticausal Sequences
　2.5 Linear Constant-Coefficient Difference Equations
　　2.5.1 Recursive Solution of Difference Equations
　　2.5.2 Classical Solution of Difference Equations
　　2.5.3 Zero-Input Response and Zero-State Response
　　2.5.4 The Impulse Response of Causal LTI Systems
　　2.5.5 Recursive Solution of Impulse Responses
　　2.5.6 Classification of LTI Discrete-Time Systems
　　Problems
3 Transform-Domain Analysis of Discrete-Time Signals and Systems
　3.1 The z-Transform
　　3.1.1 Definition of the z-Transform
　　3.1.2 A General Shape of the Region of Convergence
　　3.1.3 Uniqueness of the z-Transform
　3.2 Relation Between the ROCs and Sequence Types
　3.3 The z-Transform of Basic Sequences
　3.4 The Inverse z-Transform
　　3.4.1 Contour Integral Method
　　3.4.2 Partial Fraction Expansion Method
　　3.4.3 Long Division Method
　　3.4.4 Power Series Expansion Method
　3.5 Properties of the z-Transform
　3.6 The Discrete-Time Fourier Transform
　　3.6.1 Definition of the Discrete-Time Fourier Transform
　　3.6.2 Convergence Criteria
　　3.6.3 Properties of the Discrete-Time Fourier Transform
　　3.6.4 Symmetry Properties of the Discrete-Time Fourier Transform
　3.7 Transform-Domain Analysis of LTI Discrete-Time Systems
　　3.7.1 The Frequency Response of Systems
　　3.7.2 The Transfer Function of LTI Systems
　　3.7.3 Geometric Evaluation of the Frequency Response
　3.8 Sampling of Continuous-Time Signals
　　3.8.1 Periodic Sampling
　　3.8.2 Reconstruction of Bandlimited Signals
　3.9 Relations of the z-Transform to the Laplace Transform
　Problems
4 The Discrete Fourier,Transform
　4.1 The Discrete Fourier Series
　4.2 Properties of the Discrete Fourier Series
　　4.2.1 Evaluation of the Periodic Convolution Sum
　4.3 The Discrete Fourier Transform
　4.4 Properties of the Discrete Fourier Transform
　　4.4.1 Circular Convolution Theorems
　4.5 Linear Convolutions Evaluated by the Circular Convolution
　4.6 Linear Time-Invariant Systems Implemented by the DFT
　4.7 Sampling and Reconstruction in the z-Domain
　4.8 Fourier Analysis of Continuous-Time Signals Using the DFT
　　4.8.1 Fourier Analysis of Nonperiodic Continuous-Time Signals
　　4.8.2 Practical Considerations
　　4.8.3 Spectral Analysis of Sinusoidal Signals
　Problems
5 Fast Fourier Transform Algorithms
　5.1 Direct Computation and Efficiency Improvement of the DFT
　5.2 Decimation-in-Time FFT Algorithm with Radix-2
　　5.2.1 Butterfly-Branch Transmittance of the Decimation-in-Time FFT
　　5.2.2 In-Place Computations
　5.3 Decimation-in-Frequency FFT Algorithm with Radix-2
　5.4 Computational Method of the Inverse FFT
　Problems
6 Digital Filtor Structures
　6.1 Description of the Digital Filter Structures
　6.2 Basic Structures for I1R Digital Filters
　　6.2.1 Direct Form
　　6.2.2 Direct Form
　　6.2.3 Cascade Form
　　6.2.4 Parallel Form
　6.3 Basic Structures for FIR Digital Filters
　　6.3.1 Direct Forms
　　6.3.2 Cascade Forms
　　6.3.3 Linear-Phase Forms
　　6.3.4 Frequency Sampling Form
　Problems
7 Design Techniques of Digital IIR Filters
　7.1 Preliminary Considerations
　　7.1.1 Frequency Response of Digital Filters
　7.2 Discrete-Time Systems Characterized by Phase Properties
　7.3 Allpass Systems
　　7.3.1 Nonminimum-Phase Systems Represented by a Cascade Connection
　　7.3.2 Group Delay of the Minimum-Phase Systems
　　7.3.3 Energy Delay of the Minimum-Phase Systems
　7.4 Analog-to-Digital Filter Transformations
　　7.4.1 Impulse Invariance Transformation
　　7.4.2 Step Invariance Transformation
　　7.4.3 Bilinear Transformation
　7.5 Design of Analog Prototype Filters
　　7.5.1 Analog Butterworth Lowpass Filters
　　7.5.2 Analog Chebyshev Lowpass Filters
　7.6 Design of Lowpass IIR Digital Filters
　　7.6.1 Design of Lowpass Digital Filters Using the Impulse Invariance
　　7.6.2 Design of Lowpass Digital Filters Using the Bilinear Transformation
　7.7 Design of IIR Digital Filters Using Analog Frequency Transformations
　　7.7.1 Design of Bandpass IIR Digital Filters
　　7.7.2 Design of Bandstop I]R Digital Filters
　　7.7.3 Design of Highpass IIR Digital Filters
　7.8 Design of IIR Digital Filters Using Digital Frequency Transformations
　　7.8.1 Lowpass-to-Lowpass Transformation
　　7.8.2 Lowpass-to-Highpass Transformation
　　7.8.3 Lowpass-to-Bandpass Transformation
　　7.8.4 Lowpass-to-Bandstop Transformation
　Problems
8 Design of FIR Digital Filters
　8.1 Properties of Linear Phase FIR Filters
　　8.1.1 The Impulse Response of Linear-Phase FIR Filters
　　8.1.2 The Frequency Response of Linear-Phase FIR Filters
　　8.1.3 Characteristics of Amplitude Functions
　　8.1.4 Constraints on Zero Locations
　8.2 Design of Linear-Phase FIR Filters Using Windows
　　8.2.1 Basic Techniques
　　8.2.2 Window Functions
　　8.2.3 Design of Linear-Phase FIR Lowpass Filters Using Windows
　　8.2.4 Design of Linear-Phase FIR Bandpass Filters Using Windows
　　8.2.5 Design of Linear-Phase FIR Highpass Filters Using Windows
　　8.2.6 Design of Linear-Phase FIR Bandstop Filters Using Windows
　Problems
9 Finite-Wordlength Effects in Digital Signal Processing
　9.1 Binary Number Representation with its Quantization Errors
　　9.1.1 Fixed-Point Binary Representation of Numbers
　　9.1.2 Floating-Point Representation
　　9.1.3 Errors from Truncation and Rounding v
　　9.1.4 Statistical Model of the Quantization Errors
　9.2 Analysis of the Quantization Errors in A/D Conversion
　　9.2.1 Statistical Model of the Quantization Errors
　　9.2.2 Transmission of the Quantization Noise through LTI Systems
　9.3 Coefficient Quantization Effects in Digital Filters
　　9.3.1 Coefficient Quantization Effects in IIR Digital Filters
　　9.3.2 Statistical Analysis of Coefficient Quantization Effects
　　9.3.3 Coefficient Quantization Effects in FIR Filters
　9.4 Round-off Effects in Digital Filters
　　9.4.1 Round-off Effects in Fixed-Point Realizations of ILR Filters
　　9.4.2 Dynamic Range Scaling in Fixed-Point Implementations of IIR Filters
　9.5 Limit-Cycle Oscillations in Realizations of IIR Digital Filters
　　9.5.1 Zero-Input Limit Cycle Oscillations
　　9.5.2 Limit Cycles Due to Overflow
　9.6 Round-off Errors in FFT Algorithms
　　9.6.1 Round-off Errors in the Direct DFT Computation
　　9.6.2 Round-off Errors in Fixed-point FFT Realization
　Problems
10 Multirate Digital Signal Processing
　10.1 Sampling Rate Changed by an Integer Factor
　　10.1.1 Downsampling with an Integer Factor M
　　10.1.2 Decimation by an Integer Factor M
　　10.1.3 Upsampling with an Integer Factor L
　　10.1.4 Interpolation by an Integer Factor L
　10.2 Sampling Rate Conversion by a Rational Factor
　10.3 Efficient Structures for Sampling Rate Conversion
　　10.3.1 Equivalent Cascade Structures
　　10.3.2 Polyphase Depositions
　　10.3.3 Polyphase Realization of Decimation Filters
　　10.3.4 Polyphase Realization of Interpolation Filters
　Problems
Appendix A Tables for the z-Transform
Appendix B Table for Properties of the Discrete-Time Fourier Transform
Appendix C Table for Properties of the Discrete Fourier Series
Appendix D Table for Properties of the Discrete Fourier Transform
Appendix E Table for the Normalized Butterworth Lowpass Filters
Appendix F Answers To Partial Problems
References

作者介紹

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蔡坤寶，博士，重慶大學通信工程學院教授，信號與信息處理碩士學位點負責人。多年來緻力於*信號的産生與處理、生物組織粘彈性波動的有限元分析、現代信號處理及其應用和人工神經網絡等方麵的研究工作。十餘年來，積極探索和實施中英文雙語教學，現任重慶市級精品課程“信

文摘

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序言

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《數字信號處理》 導言 在當今這個信息爆炸的時代，數字信號處理（DSP）已成為一項基礎且至關重要的技術，滲透到我們生活的方方麵麵。從我們手中滑過的智能手機，到驅動現代工業的精密儀器，再到支撐通信網絡和多媒體娛樂的復雜係統，DSP 無處不在，默默地扮演著信息處理的“幕後英雄”。它使得原始的模擬信號能夠被轉換為計算機能夠理解和處理的數字形式，從而實現各種令人驚嘆的功能，如音頻的壓縮與還原、圖像的增強與識彆、語音的閤成與識彆，以及通信信號的調製與解調等。 本書正是為瞭係統地、深入地介紹數字信號處理的核心概念、理論基礎、關鍵算法及其在實際應用中的重要性而編寫。它旨在為讀者構建一個紮實而全麵的DSP知識體係，使其能夠深刻理解數字信號處理的原理，並具備分析和解決實際工程問題的能力。無論您是電子信息、通信工程、計算機科學等相關專業的學生，還是希望在這個領域深耕的工程師或研究人員，本書都將是您寶貴的學習夥伴。 第一部分：基礎理論與數學工具 數字信號處理的基石在於對信號及其數學錶示的深刻理解。本部分將帶領讀者迴顧和鞏固DSP所必需的數學基礎，並建立對數字信號的直觀認識。 信號與係統迴顧： 我們將從連續時間信號和離散時間信號的基本概念入手，區分它們的特點和錶示方法。接著，我們將深入探討綫性時不變（LTI）係統，這是DSP中最核心也是最常遇到的係統模型。通過捲積運算，我們將理解LTI係統如何響應輸入信號，以及其在信號處理中的作用。我們還會介紹係統的穩定性、因果性等重要性質，為後續的係統分析打下基礎。 離散傅裏葉變換（DFT）的引入： 傅裏葉變換是理解信號頻率成分的關鍵工具。本書將重點介紹離散傅裏葉變換（DFT），它將一個有限長度的離散時間信號分解為其等效的頻率成分。我們將詳細闡述DFT的定義、性質，並通過具體算例展示如何計算和解釋DFT結果。這將為我們理解頻率域分析打下堅實的基礎。 快速傅裏葉變換（FFT）： 雖然DFT在理論上非常重要，但直接計算DFT的復雜度很高，難以滿足實時處理的要求。因此，快速傅裏葉變換（FFT）算法的齣現極大地改變瞭DSP的實踐。本部分將介紹幾種常見的FFT算法，如Cooley-Tukey算法，並分析其計算效率的提升。理解FFT不僅是算法上的需要，更是實現高效DSP係統的關鍵。 Z變換： Z變換是離散時間信號和係統分析的強大數學工具，尤其適用於分析離散時間係統，包括其頻率響應和穩定性。我們將詳細講解Z變換的定義、性質，並重點介紹其在求解差分方程、係統穩定性判斷以及設計濾波器方麵的應用。 第二部分：數字濾波器設計與實現 濾波器是DSP中最核心的應用之一，它們能夠選擇性地通過或衰減信號中的特定頻率成分，從而實現信號的增強、噪聲去除、信息提取等功能。本部分將深入探討數字濾波器的設計原理和實現方法。 濾波器概述與分類： 我們將首先介紹濾波器的基本概念，以及其在信號處理中的重要性。然後，我們將對數字濾波器進行分類，主要分為無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器兩大類。我們將分析它們各自的優缺點，以及適用的場景。 有限衝激響應（FIR）濾波器設計： FIR濾波器以其穩定性好、相位響應綫性可控的優點在許多應用中備受青睞。本部分將介紹幾種經典的FIR濾波器設計方法，包括窗函數法（如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等）和頻率采樣法。我們將詳細講解每種方法的原理、設計步驟以及如何選擇閤適的窗函數以達到預期的頻率響應。 無限衝激響應（IIR）濾波器設計： IIR濾波器由於其能夠用較低的階數實現陡峭的頻率選擇性而廣泛應用。我們將介紹將模擬濾波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器）轉換為數字濾波器的常用方法，包括脈衝響應不變法和雙綫性變換法。我們將分析這些方法的原理、適用性以及設計過程中的注意事項。 濾波器實現： 設計齣濾波器後，關鍵在於如何有效地在硬件或軟件中實現它。我們將討論直接型、級聯型、並聯型等FIR和IIR濾波器的實現結構，並分析它們的計算復雜度、對量化誤差的敏感度等問題。 第三部分：采樣與量化 數字信號處理的核心在於將連續的模擬信號轉換為離散的數字信號。采樣和量化是這一轉換過程中至關重要的兩個環節。 采樣定理（奈奎斯特-香農采樣定理）： 采樣定理是DSP的基礎，它規定瞭從連續信號中提取離散樣本以無失真地重構原始信號的最低采樣率。我們將深入闡述采樣定理的原理，探討過采樣和欠采樣的影響，並討論如何避免混疊現象。 量化與量化誤差： 模擬信號轉換為數字信號時，幅度也需要被離散化，這個過程稱為量化。我們將分析量化噪聲的産生，探討均勻量化和非均勻量化，並討論如何通過選擇閤適的量化步長和位數來控製量化誤差，以及最小化其對信號的影響。 過采樣與噪聲整形： 為瞭在有限的量化位數下獲得更高的信噪比，我們將介紹過采樣和噪聲整形技術。這些技術能夠將量化噪聲推移到高頻區域，從而在高頻區域獲得更高的分辨率。 第四部分：數字信號處理的高級主題 在掌握瞭基礎理論和濾波器設計後，本部分將進一步拓展讀者的視野，介紹DSP領域的一些高級主題和重要算法。 自適應濾波： 自適應濾波器能夠根據輸入信號的統計特性自動調整其濾波器係數，以達到最佳的濾波效果。我們將介紹其基本原理，並探討其在噪聲消除、迴聲消除、信道均衡等方麵的典型應用。 譜分析： 除瞭傅裏葉變換，我們還將介紹一些更先進的譜分析方法，如功率譜密度估計。這將幫助讀者更全麵地理解信號在頻率域的特性。 多速率信號處理： 多速率信號處理研究信號在不同采樣率之間的轉換，例如升采樣和降采樣。我們將介紹其基本概念、算法以及在通信、音頻編碼等領域的應用。 數字信號處理在通信係統中的應用： DSP在現代通信係統中扮演著核心角色。我們將探討數字信號在調製解調、信道編碼、均衡等方麵的應用，以及如何利用DSP技術實現高效可靠的通信。 數字信號處理在圖像與音頻處理中的應用： 本部分還將簡要介紹DSP在圖像增強、去噪、特徵提取，以及音頻信號的壓縮、編碼、閤成等方麵的廣泛應用，讓讀者感受到DSP技術的強大生命力。 結論 數字信號處理是一門博大精深的學科，它不僅提供瞭強大的理論工具，更驅動著無數現代科技的進步。本書力求以清晰的邏輯、嚴謹的論述和豐富的實例，引領讀者一步步深入理解DSP的核心。掌握瞭本書的內容，您將能夠更好地理解和分析涉及數字信號處理的各種工程問題，為您的學習和職業生涯打下堅實的基礎。我們鼓勵讀者在閱讀過程中積極思考，勤加練習，將理論知識與實踐相結閤，從而真正成為一名優秀的數字信號處理工程師。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀簡直是一場視覺的盛宴，每一個章節的布局都經過瞭深思熟慮，讓人在閱讀過程中感到無比的愉悅。作者在處理復雜概念時，總能找到一種優雅而直觀的錶達方式，即便是初學者也能迅速抓住核心要點。我尤其欣賞它在理論與實踐之間的精妙平衡，書中穿插的大量實際案例分析，讓那些抽象的數學公式瞬間變得生動起來，仿佛我正在親手操作一個真實的信號處理係統。對於那些希望將所學知識應用於工程實踐的讀者來說，這本教材無疑是架起理論與實際應用之間最好的橋梁。翻閱起來，那種厚重卻不失精緻的手感，也讓我在深夜閱讀時，多瞭一份沉靜與專注。它不僅僅是一本教科書，更像是一位經驗豐富的導師，耐心地引導著我一步步揭開數字信號處理的神秘麵紗。書中對最新技術趨勢的關注也令人印象深刻，顯示齣作者緊跟時代步伐的專業素養。

評分☆☆☆☆☆

作為一個在業界摸爬滾打瞭幾年，但仍想係統性迴顧和提升理論深度的工程師，我發現這本書的價值遠超齣瞭普通的參考書範疇。它的深度足以讓資深專傢進行知識的再審視，而其清晰的講解結構又不會讓有一定基礎的人感到過於晦澀。書中的習題設計非常巧妙，它們並非那種純粹的機械計算，而是巧妙地融入瞭設計和分析的思考過程，迫使讀者去權衡不同算法的優劣和適用場景。我特彆喜歡它在某一章節末尾對“選擇何種濾波器的決策樹”的討論，那簡直就是將經驗總結成瞭清晰的流程圖。這種將理論知識轉化為決策工具的能力，是許多教材所欠缺的。這本書更像是一份職場進階的秘密武器，幫你從“會做”提升到“精通”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的覆蓋麵廣度令人稱奇，它並沒有將自己局限於傳統的DSP範疇，而是巧妙地引入瞭諸如自適應濾波、小波分析等前沿話題，並給予瞭足夠的篇幅進行介紹和初步探討。這使得它在保持經典理論深度的同時，也具備瞭極強的“前瞻性”。我特彆欣賞作者在描述算法復雜度分析時所采取的對比方法，他不僅僅給齣瞭大O錶示法，還結閤現代計算平颱的特性，討論瞭算法在實際執行時間上的差異，這種細節的把控，充分體現瞭作者深厚的工程背景。閱讀此書的過程，就像是與一位經驗豐富的大學教授進行一對一的深度交流，他不僅告訴你“是什麼”，更重要的是告訴你“為什麼是這樣”，以及“在什麼情況下應該換一種思路”。總而言之，這是一部值得反復研讀的經典之作。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格帶著一種獨特的英式學術的精確與剋製，每一個詞匯的選擇都仿佛經過瞭精確的權衡，力求在準確性上達到極緻。對於那些習慣於接觸直白、口語化教材的讀者來說，初期可能需要適應這種略顯正式的學術腔調，但一旦適應，你就會發現這種精確性帶來的巨大好處——極少齣現歧義，概念定義清晰到容不下任何含糊不清的解釋。它在引入新的數學工具時，總是先給齣其在信號處理中的具體應用場景，再進行深入的數學推導，這種“應用驅動理論”的編排方式，極大地激發瞭我的學習興趣，讓我始終保持著“我為什麼要學這個”的明確目標感。這本教材的嚴謹，讓我對它所涵蓋的所有知識點都充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘述風格極其嚴謹且邏輯縝密，幾乎找不到任何可以挑剔的邏輯漏洞。作者似乎對數字信號處理領域的每一個角落都進行瞭深入的挖掘和梳理，知識體係的構建層次分明，從最基礎的離散時間係統分析，到高級的濾波器設計和快速傅裏葉變換（FFT）的應用，銜接得天衣無縫。我發現，很多我之前在其他資料中感到晦澀難懂的地方，通過這本書的闡述後，豁然開朗。特彆是對Z變換和傅裏葉分析的深度剖析，簡直是教科書級彆的範本。它要求讀者投入相當的精力去理解每一個推導過程，但所有的付齣都是值得的，因為它為你打下瞭極其堅實的基礎。讀完它，我感覺自己對信號的本質有瞭更深層次的理解，不再是簡單地套用公式，而是真正理解瞭它們背後的數學原理和物理意義。