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[美] 理查德G.莱昂斯Richard G.Lyon 著

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店铺： 北京群洲文化专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111529866

商品编码：29475385613

包装：平装

出版时间：2016-03-01

基本信息

书名：数字信号处理精要

定价：45.00元

作者：理查德G.莱昂斯(Richard G.Lyons)D.

出版社：机械工业出版社

出版日期：2016-03-01

ISBN：9787111529866

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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数字信号处理与现代人的日常生活息息相关，了解数字信号处理就是了解构成现活方式的重要因素。本书面向非专业读者，以深入浅出的语言，生动简洁的例子介绍数字信号的概念、生成和应用，揭开数字信号处理的神秘面纱，让读者领略一个充满生活气息，轻松有趣的数字信号王国。

目录

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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：原理、算法与应用》 概述 在信息爆炸的时代，理解和处理海量数字信号已成为科学技术各个领域不可或缺的核心能力。从通信系统到医疗成像，从音频视频处理到工业自动化，数字信号处理（DSP）技术无处不在，深刻地影响着我们生活的方方面面。本书旨在系统而深入地介绍数字信号处理的基本原理、核心算法以及在各个领域的实际应用。我们力求以清晰的逻辑、严谨的数学推导和丰富的实例，帮助读者建立扎实的理论基础，掌握实用的分析和设计方法。 本书内容涵盖了离散时间信号与系统、傅里叶变换、Z变换、数字滤波器设计、谱估计、自适应滤波等数字信号处理的关键概念。同时，我们还关注了当今数字信号处理领域的重要发展趋势，如多速率信号处理、小波变换以及在现代通信、生物医学工程和机器学习等前沿领域的应用。本书不仅注重理论的深度，更强调实践的指导意义，力求让读者在掌握理论知识的同时，也能理解其在实际工程问题中的应用价值。 第一部分：基础理论与核心概念 第一章：离散时间信号与系统 本章将从最基础的离散时间信号概念入手，包括单位冲激信号、单位阶跃信号、指数信号等基本信号的定义与性质。我们将深入探讨信号的分类，如周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号。接着，我们将引入离散时间系统的概念，阐述系统的基本性质，如线性、时不变、因果性、稳定性等。特别地，我们将详细介绍线性时不变（LTI）系统的核心特征，并引入卷积运算作为描述LTI系统输入输出关系的数学工具。读者将学习到如何通过卷积运算来预测LTI系统的响应，以及理解卷积在信号处理中的基础性地位。 第二章：傅里叶变换在离散时间信号分析中的应用 傅里叶变换是分析信号频率特性的强大工具。本章将重点介绍离散时间傅里叶变换（DTFT）及其性质，解释如何通过DTFT将时域信号分解为不同频率分量的叠加。我们将详细推导和讨论DTFT的收敛性条件，以及其在分析周期离散时间信号方面的不足。在此基础上，我们将引入周期信号的离散傅里叶级数（DFS），并重点阐述离散傅里叶变换（DFT）及其快速傅里叶变换（FFT）算法。FFT作为DFT的高效实现，是现代数字信号处理不可或缺的计算基石。本章还将介绍DFT在信号频谱分析、混叠现象及其解决方法方面的实际应用。 第三章：Z变换及其性质 Z变换是比傅里叶变换更为通用的分析离散时间信号与系统的方法，它能够处理收敛性较差的信号，并提供更全面的系统分析工具。本章将详细介绍Z变换的定义、收敛域（ROC）的概念及其重要性。我们将推导Z变换的基本性质，如线性、时移、尺度变换、乘法、微分等，并展示如何利用这些性质简化信号与系统的分析。特别地，我们将详细阐述LTI系统在Z域的表示——传递函数H(z)，以及通过H(z)来分析系统的稳定性和因果性。本章还将介绍逆Z变换的方法，从而完成从Z域到时域的转换。 第二部分：数字滤波器设计与实现 第四章：无限冲激响应（IIR）滤波器设计 数字滤波器在去除噪声、提取特征等方面起着至关重要的作用。本章将集中介绍无限冲激响应（IIR）滤波器的设计方法。我们将首先回顾模拟滤波器设计的基础，如巴特沃斯、切比雪夫和椭圆滤波器等经典类型。然后，我们将详细讲解如何通过双线性变换、脉冲不变法等经典离散化技术，将模拟滤波器设计转换为数字滤波器。本章还将介绍IIR滤波器系数的计算，以及如何实现IIR滤波器，包括直接型、级联型和并行型等结构。通过本章的学习，读者将能够根据给定的技术指标，设计出满足要求的IIR滤波器。 第五章：有限冲激响应（FIR）滤波器设计 相比IIR滤波器，有限冲激响应（FIR）滤波器具有线性相位特性，在许多应用中（如通信系统中的数据传输）具有不可替代的优势。本章将深入探讨FIR滤波器的设计原理。我们将介绍窗函数法，包括矩形窗、汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗等不同窗函数的性质及其对滤波器频率响应的影响。在此基础上，我们将重点讲解频率采样法和最优（Parks-McClellan）算法（也称为equiripple算法），这两种方法能够更精确地设计出满足特定技术指标的FIR滤波器。本章还将讨论FIR滤波器的实现结构，如横截型滤波器，并分析其计算复杂度。 第六章：滤波器实现与量化效应 滤波器设计完成后，如何在实际硬件或软件中高效地实现滤波器是关键问题。本章将探讨不同滤波器结构的优缺点，包括其计算复杂度、存储需求以及对量化噪声的敏感性。我们将深入分析量化误差对数字滤波器性能的影响，包括系数量化和信号量化。本章还将介绍固定点运算和浮点运算的特点，以及在有限字长环境下设计和实现数字滤波器需要考虑的策略，如截断、舍入以及选择合适的滤波器结构来减小量化误差的影响。 第三部分：高级主题与应用 第七章：谱估计 精确地估计信号的功率谱密度（PSD）对于理解信号的频率组成和动态变化至关重要。本章将介绍多种谱估计方法。我们将从经典的方法开始，如周期图法及其改进方法（如Welch法），分析它们的优缺点。接着，我们将深入探讨参数化谱估计方法，如Yule-Walker方法、Burg方法，以及它们在AR模型和ARMA模型下的应用。本章还将简要介绍现代谱估计方法，如多重信号分类（MUSIC）和旋转不变子空间（ESPRIT）等，它们在波束形成和雷达信号处理中具有重要地位。 第八章：自适应滤波 自适应滤波器能够根据输入信号的统计特性自动调整其滤波参数，以达到最优的滤波效果，是许多实际应用中的核心技术。本章将介绍自适应滤波的基本原理。我们将重点讲解最常用的自适应滤波算法——最小均方（LMS）算法及其变种，如归一化LMS（NLMS）和递归最小二乘（RLS）算法。我们将分析这些算法的学习速率、收敛性以及计算复杂度。本章还将展示自适应滤波器在噪声消除、回声消除、信道均衡等典型应用中的实现。 第九章：多速率信号处理 多速率信号处理是指以不同采样率对信号进行处理的技术。它在信号压缩、抽取、插值以及通信系统中具有广泛的应用。本章将介绍多速率信号处理的基本概念，包括抽取（Decimation）和插值（Interpolation）。我们将详细讲解采样率变换器（Sampling Rate Converter）的设计，以及它在实现不同采样率之间信号转换时的重要作用。本章还将介绍多带滤波器组（Filter Banks）的概念，如QMF（Quadrature Mirror Filter）和DCT（Discrete Cosine Transform）等，它们是实现高效多带信号分析和重构的基础。 第十章：小波变换及其应用 小波变换作为一种时频分析工具，能够同时提供信号的时间和频率信息，尤其在处理非平稳信号方面表现出色。本章将介绍小波变换的基本理论，包括连续小波变换（CWT）和离散小波变换（DWT）。我们将讲解尺度函数、小波函数以及它们与傅里叶变换的区别与联系。本章还将介绍小波变换在信号去噪、图像压缩（如JPEG2000）、特征提取以及医学影像分析等领域的应用。 第十一章：数字信号处理在现代通信系统中的应用 本章将聚焦于数字信号处理在现代通信系统中的关键应用。我们将探讨数字信号处理在调制解调、信道编码与解码、均衡、干扰抑制等方面所起的作用。我们将介绍OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术，它是现代无线通信（如4G、5G）的核心，并分析其背后的数字信号处理原理，包括DFT/IDFT、IFFT/FFT等。此外，我们还将讨论信号检测与估计理论在通信系统中的应用，如最大似然检测和最大后验概率检测。 第十二章：数字信号处理在生物医学工程中的应用 数字信号处理技术在生物医学工程领域展现出巨大的潜力，为疾病诊断、治疗监测和医学研究提供了强大的工具。本章将介绍数字信号处理在心电图（ECG）、脑电图（EEG）、肌电图（EMG）信号分析中的应用，包括信号滤波、特征提取和模式识别。我们还将探讨数字信号处理在医学成像领域，如CT、MRI、超声成像中的作用，包括图像重建、图像增强和图像分割。此外，本章还将涉及数字信号处理在生物信号监测与分析、医疗设备设计等方面的应用。 结论 数字信号处理是一个充满活力且快速发展的领域，其理论与技术不断为科学探索和工程实践带来新的突破。本书力求提供一个全面而深入的视角，帮助读者理解数字信号处理的核心概念，掌握关键算法，并认识其在各个技术领域的广泛应用。我们希望通过本书的学习，读者能够建立起扎实的专业知识体系，培养解决复杂工程问题的能力，并能够积极参与到未来的技术创新浪潮中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当专业，那种深蓝色的背景配上简洁的白色字体，一眼就能看出是理工科的严谨风格。我是在备考一个与通信相关的专业资格考试时，经由一位前辈推荐入手的。初次翻阅，最直观的感受是它对基础概念的梳理极为清晰。例如，它对傅里叶变换和Z变换的介绍，不是那种干巴巴的公式堆砌，而是结合了具体的物理意义进行阐述，比如如何通过时域和频域的转换来理解信号的特性变化。对于我这种在理解离散时间系统时经常感到困惑的人来说，这一点尤其宝贵。书中的例题设计得非常巧妙，它们往往能精确地切中理论的难点，通过具体的数值计算，让我切实体会到理论是如何转化为实际应用的。我记得有一章专门讲了滤波器设计，书中从巴特沃斯到切比雪夫，每一种类型的优缺点、设计步骤都交代得一清二楚，图表配合得恰到好处，使得复杂的参数选择过程变得井然有序，极大地增强了我的应试信心。总的来说，它更像是一位经验丰富的导师，耐心地引导你一步步攻克数字信号处理这片“高地”。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种刚接触DSP领域的本科生来说，这本书的阅读体验可以说是“痛并快乐着”。一开始，面对那些差分方程和卷积积分，确实有点摸不着头脑，感觉像是在啃一块硬骨头。但作者的讲解方式非常注重“可视化”，他似乎总能找到一种方法，将抽象的数学概念拉到我们能看得到、摸得着的状态。比如，在解释窗函数对频谱泄露的影响时，书中配的图示清晰地展示了不同窗函数（矩形窗、汉宁窗等）在频域中的主瓣宽度和旁瓣衰减的对比，那种直观的冲击力远胜过单纯背诵公式。我发现，每当我感觉快要被复杂的数学推导压垮时，翻到下一页，总会有一个精心设计的图例或一个简短的总结性段落，像一剂强心针，重新拉回我的思路。这本书的深度足够支撑研究生阶段的学习，同时，其详略得当的编排，也让自学者不会轻易迷失在细节的泥潭中，非常平衡。

评分☆☆☆☆☆

我是一个偏向于应用层开发的技术人员，对底层理论的钻研兴趣一般，但我对信号预处理的要求很高。这本书在处理实际应用问题上的侧重点让我非常满意。它并没有将重点完全放在理论的严格证明上，而是花了大量篇幅来探讨“如何用”——如何根据不同的噪声环境选择合适的预加重滤波器，如何优化IIR滤波器的稳定性设计。其中关于自适应滤波器的章节，虽然篇幅相对有限，但它对LMS算法的收敛性和误差表现的分析，非常贴合项目实战的需求。我曾经在一个雷达信号的杂波抑制项目中，尝试了书里提到的一种变步长LMS变体，效果比我之前盲目使用的标准LMS算法提升了近3个dB的信噪比。这种能够直接转化为生产力的知识点，才是真正体现一本专业书籍价值所在。它更像是行业专家的“心得体会录”，而不是冷冰冰的教科书。

评分☆☆☆☆☆

从书籍的装帧和印刷质量来看，机械工业出版社的版本确实保持了较高的水准。纸张的选用适中，既不会因为过亮而造成反光干扰阅读，也不会因为太粗糙而影响墨迹的清晰度。在排版上，公式块的缩进和字体选择都非常考究，保证了长篇阅读的舒适性。我尤其注意到，书中对专业术语的定义都采用了粗体或者斜体进行了强调，这对于快速定位和复习关键概念非常有效。尽管内容上涉及了大量的数学推导，但注释和标注的留白处理得当，使得读者可以在不破坏主要阅读流程的情况下，对一些次要的补充说明进行阅读。对于像我这样需要长时间与专业书籍为伴的人来说，这种细节上的用心，直接决定了这本书是否能成为我书架上常客的关键因素之一。它不仅是一本知识的载体，更是一种阅读体验的体现，整体感觉非常扎实、可靠。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我拿到这本书的时候，期望值其实不高，毕竟市面上这类教材汗牛充栋，很多都只是在重复前人的内容，缺乏新意。但这本书的“精要”二字确实名副其实。它的叙述逻辑非常紧凑，每一章节的衔接都像是精密齿轮咬合一样流畅自然，没有丝毫的拖泥带水。我特别欣赏它对算法实现效率的讨论。在讲解快速傅里叶变换（FFT）时，它不仅给出了蝶形运算的结构图，还深入分析了不同分解方式（如按时间抽取和按频率抽取）在计算资源上的细微差别，这对于我们后续想将算法移植到嵌入式系统中的工程师来说，简直是至关重要的信息。书里对量化噪声和溢出的讨论，也体现了作者对实际工程问题的深刻洞察，这在很多纯理论的教科书中是看不到的。我用它来辅助完成我的毕业设计中的实时音频处理模块，书中提供的那些关于谱分析的实用技巧，直接帮我避开了几个可能导致性能瓶颈的设计陷阱。它不是那种束之高阁的学术巨著，而是真正可以放在工作台面上，随时翻阅、随时借鉴的“工具箱”。