多速率数字信号处理和滤波器组理论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王光宇著 著

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• 数字信号处理
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• 多速率信号处理
• 信号处理理论
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• 数字滤波
• 采样率变换
• 谱分析
• 多分辨率分析

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030388902

商品编码：29489249978

包装：平装

出版时间：2013-11-01

图书基本信息
图书名称	多速率数字信号处理和滤波器组理论
作者	王光宇著
定价	68.00元
出版社	科学出版社
ISBN	9787030388902
出版日期	2013-11-01
字数
页码
版次	5
装帧	平装
开本	大16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

王光宇编著的《多速率数字信号处理和滤波器组理论》全面系统地论述了多速率数字信号处理和滤波器组的基本原理，包括时变和非时变滤波器组。全书共十章，包括离散时间系统和滤波器、多速率系统的组成单元、多通道滤波器组、多通道滤波器组的相关理论、M通道DFT滤波器组、余弦调制滤波器组、时变滤波器组的基本理论、一般的时变滤波器组、M通道时变滤波器组、时变余弦滤波器组。 　　《多速率数字信号处理和滤波器组理论》可供研究和工程部门从事数字信号处理和通信技术工作的广大科技人员参考，也可供高等学校相关专业的高年级学生、研究生学习参考。

作者简介

目录

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王光宇编著的《多速率数字信号处理和滤波器组理论》全面系统地论述了多速率数字信号处理和滤波器组的基本原理，包括时变和非时变滤波器组。《多速率数字信号处理和滤波器组理论》可供研究和工程部门从事数字信号处理和通信技术工作的广大科技人员参考，也可供高等学校相关专业的高年级学生、研究生学习参考。

文摘

序言

多速率信号处理与滤波器组：信号分析与处理的强大工具 在信息爆炸的时代，对数字信号进行高效、精确的处理至关重要。从音频、视频编码到通信系统，再到医学影像分析，信号处理无处不在。然而，现实世界中的信号往往以不同的速率采样，或者需要以不同的速率进行传输和分析。传统的单速率处理方法在此类场景下显得力不从心，效率低下。正是在这样的背景下，多速率数字信号处理（Multirate Digital Signal Processing, MDSP）与滤波器组（Filter Banks）应运而生，为解决这些挑战提供了强大的理论框架和实用的技术手段。 本书深入探讨了多速率信号处理的核心概念、关键技术以及滤波器组的设计与应用。它不仅梳理了这一领域的理论基础，更侧重于实际问题的解决和工程应用的落地。通过系统性的阐述，本书旨在帮助读者建立对多速率信号处理的深刻理解，掌握滤波器组的设计原则，并能灵活运用这些技术解决复杂的信号处理问题。 第一部分：多速率信号处理的理论基石 本部分将读者引入多速率信号处理的迷人世界，从最基础的采样率变化概念讲起，循序渐进地构建起完整的理论体系。 采样率的变化：升采样与降采样 升采样（Upsampling）: 详细阐述升采样过程，即增加信号的采样点数，从而提高信号的采样率。我们将深入探讨升采样器的结构，包括零值插入和滤波。理解升采样背后的数学原理，例如插值过程，对于后续的应用至关重要。本书将解释升采样如何有效地提高信号的分辨率，以及在信号合成、放大等场景中的作用。 降采样（Downsampling）: 相反，降采样是指减少信号的采样点数，降低信号的采样率。本书将剖析降采样器的工作原理，重点关注其可能导致的混叠（aliasing）问题。我们将详细讲解如何通过合适的抗混叠滤波来避免信息丢失，并确保降采样过程的有效性。降采样是数据压缩、存储优化、以及提高处理速度的关键技术。 多速率滤波器的设计与分析 多速率滤波器的概念: 区别于传统的单速率滤波器，多速率滤波器在设计时需要考虑采样率的变化。本书将介绍不同类型的多速率滤波器，例如多相滤波器（polyphase filters）和级联结构。 多相分解（Polyphase Decomposition）: 这是多速率信号处理中一个非常重要的概念。本书将详细介绍如何将一个滤波器分解成多个子滤波器（相），以及这种分解如何简化多速率系统的设计和分析。我们将展示多相分解在升采样和降采样器实现中的优势。 级联与并行结构: 探讨如何将多个升采样器、降采样器和滤波器组合起来，形成级联或并行结构，以实现更复杂的多速率处理功能。本书将分析不同结构的优缺点，以及其在具体应用中的适用性。 多速率系统的基本理论 采样率变化对系统响应的影响: 深入分析升采样和降采样对滤波器频率响应、相位响应以及系统稳定性的影响。 混叠与抗混叠: 详细阐述降采样过程中混叠的产生机理，并系统性地介绍各种抗混叠滤波器的设计方法，包括FIR和IIR滤波器。 理想采样器与实际采样器: 讨论理想采样与实际采样之间的差异，以及如何在实际系统中进行建模和补偿。 第二部分：滤波器组理论与设计 滤波器组是多速率信号处理的核心组成部分，它能够将一个信号分解成多个子带信号（subbands），然后再将这些子带信号重构回原始信号。本部分将深入探讨滤波器组的理论、设计方法及其在信号分析与处理中的广泛应用。 滤波器组的基本概念与分类 子带分解与重构: 详细阐述滤波器组如何将输入信号通过一组滤波器（分析滤波器组）分解成多个具有不同频带的子带信号，然后通过另一组滤波器（综合滤波器组）将这些子带信号重构回原始信号。 无失真重构（Perfect Reconstruction, PR）: 这是滤波器组设计的核心目标之一。本书将详细介绍无失真重构的条件，即综合滤波器组能够精确地恢复出输入信号，而不会引入任何失真。 不同类型的滤波器组: 正交滤波器组（Orthogonal Filter Banks）: 介绍正交滤波器组的特点，即其综合滤波器组是分析滤波器组的逆。 半正交滤波器组（Biorthogonal Filter Banks）: 探讨半正交滤波器组，其综合滤波器组与分析滤波器组不直接是逆关系，但仍然可以实现无失真重构，并且在设计上更加灵活。 Dyadic滤波器组（Divergent Filter Banks）: 介绍以2为因子进行重复分解的滤波器组，常用于多分辨率分析。 滤波器组的设计方法 无失真重构滤波器组的设计: 基于多相表示的设计: 利用多相表示来推导无失真重构滤波器组的设计方程。 基于镜像滤波器（Alias-Cancellation Filters）的设计: 介绍如何设计满足特定混叠消除条件的滤波器，以实现无失真重构。 基于优化方法的设计: 探讨如何通过优化算法来设计满足特定性能指标（如低失真、高选择性）的滤波器组。 半正交滤波器组的设计: 介绍如何设计具有更广泛选择性的半正交滤波器组，例如基于对偶滤波器（dual filters）的设计。 基于特定应用的设计: 结合实际需求，指导读者如何根据信号特性和处理目标来设计滤波器组。 滤波器组在信号分析中的应用 多分辨率分析（Multiresolution Analysis, MRA）: 详细阐述小波变换（Wavelet Transform）与滤波器组之间的紧密联系。本书将展示如何利用滤波器组实现离散小波变换（DWT），并解释其在信号分解、压缩和去噪等方面的优势。 短时傅里叶变换（Short-Time Fourier Transform, STFT）与滤波器组: 比较STFT与基于滤波器组的分析方法，讨论各自的优缺点以及在时频分析中的应用。 第三部分：多速率数字信号处理与滤波器组的工程应用 本部分将理论与实践相结合，展示多速率数字信号处理和滤波器组在各个领域的具体应用，帮助读者理解这些技术如何解决现实世界中的工程问题。 通信系统中的应用 数字通信中的多速率处理: 讲解在现代数字通信系统中，如何利用升采样和降采样来实现变速率传输，以及如何在接收端进行同步和解调。 多载波通信（Multicarrier Communications）: 深入探讨正交频分复用（OFDM）等技术，解释滤波器组如何用于将宽带信号分解成多个窄带子信号进行传输，从而有效对抗信道衰落和干扰。 信道编码与解码: 分析多速率技术在信道编码和解码中的作用，例如在Turbo码和LDPC码的迭代解码过程中。 音频与视频信号处理 音频压缩: 详细介绍MP3、AAC等音频编码标准中使用的心理声学模型和基于滤波器组的变换编码（例如MDCT），解释它们如何通过去除人耳不易感知的信息来实现高效压缩。 视频编码: 探讨H.264/AVC、H.265/HEVC等视频编码标准中使用的运动估计、变换编码（DCT）以及滤波器组在帧内预测和帧间预测中的作用。 降采样与升采样在图像处理中的应用: 例如图像的缩放、插值以及多分辨率图像的生成。 图像与医学信号处理 图像压缩: 讨论JPEG2000等图像压缩标准中使用的离散小波变换（DWT）和滤波器组，解释它们在图像压缩中的高效率和多分辨率特性。 医学图像分析: 讲解滤波器组在医学图像（如MRI、CT）去噪、增强、分割和特征提取中的应用。 生物信号处理: 分析心电图（ECG）、脑电图（EEG）等生物信号的时频特性，以及滤波器组如何用于信号的滤波、特征提取和异常检测。 其他领域应用 数据采集与传感器网络: 讲解在分布式数据采集系统中，如何利用多速率技术对不同速率的传感器数据进行统一处理。 仪器仪表与测量: 分析多速率信号处理在精密测量和信号分析仪器中的应用。 总结 本书为读者提供了一个全面而深入的学习平台，从多速率信号处理的基本原理到滤波器组的精妙设计，再到实际工程中的广泛应用，力求让读者能够掌握这一强大而灵活的技术。无论您是从事通信、音频、视频、图像处理，还是对信号分析有浓厚兴趣的研究者或工程师，本书都将是您宝贵的参考资料，帮助您在日益复杂的信号处理领域游刃有余。通过本书的学习，您将能够更有效地设计和实现高性能的信号处理系统，应对各种挑战，并推动技术创新。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排堪称教科书级别的典范，它遵循了一种由浅入深、层层递进的逻辑链条。开篇部分对于基本概念的界定非常严谨，为后续的高级主题打下了坚实的基础。随着章节的深入，难度逐步攀升，但作者总能恰到好处地提供必要的过渡和回顾，避免了读者在知识跨越时产生断裂感。我特别喜欢它在介绍新概念时所采用的对比分析法，通过将新的处理方法与已知的传统方法进行横向比较，能立刻凸显出新方法的优越性和适用场景。这种结构不仅有助于知识的系统化整理，也极大地提升了学习效率。对于自学者而言，这意味着可以按照书中的既定路径稳步前进，每一步都有清晰的目标和明确的知识点支撑，让人在阅读过程中充满掌控感和成就感。

评分☆☆☆☆☆

当我开始阅读这本书时，我发现它对数学工具的运用达到了炉火纯青的地步，但又非常体贴地保证了可读性。作者并没有简单地堆砌公式，而是巧妙地将高等数学、线性代数等工具融入到信号处理的语境之中，让读者在应用中自然而然地巩固了数学基础。比如，在讨论某些特定的变换时，作者会先用非常直观的物理意义去解释，然后再给出严谨的数学证明，这种“先感性认识，后理性认识”的教学方法我非常受用。此外，书中对于一些经典难题的处理方式也令人拍案叫绝，例如它对不同设计约束下的最优解的探讨，视角独特，深度挖掘，让我对现有的一些设计标准有了更深层次的反思。这本书读下来，感觉自己不仅仅是学到了知识，更是提升了一种分析问题和解决问题的思维框架，这种思维上的提升是无价的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常引人注目，色彩搭配沉稳大气，透露出一种专业和严谨的气质。我是在一个技术论坛上看到有人推荐的，当时就被它厚重的篇幅和扎实的理论基础所吸引。拿到手后，我发现它的装帧质量很高，纸张的质感也很好，阅读起来非常舒适，即使长时间翻阅也不会感到疲劳。作者的行文风格非常清晰，逻辑性极强，对于初学者来说，它就像一个循序渐进的向导，把复杂的概念分解得非常细致，让人很容易跟上思路。我特别欣赏书中那些精心绘制的图表，它们不仅直观地展示了理论模型，更有效地帮助我理解了那些抽象的数学推导过程。整本书的排版布局也十分考究，关键术语的标注和公式的呈现都恰到好处，体现了出版方的专业水准。可以说，仅仅是初步翻阅，我就感受到了这本书在内容深度和制作工艺上的双重用心，对于任何想要深入学习相关领域知识的人来说，这都是一本值得珍藏的参考书。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书的内容密度非常高，需要投入大量的时间和精力去消化。它所涉及的领域知识点驳杂而精深，对读者的专注度和理解力提出了较高的要求。然而，正是这种高密度，保证了其极高的信息价值。阅读过程中，我常常需要停下来，反复揣摩某些关键段落，或者对照其他资料进行交叉验证，这本身就是一种深度学习的过程。书中对算法复杂度和计算效率的探讨也相当深入，这对于在资源受限的环境下进行实际部署的工程师来说，提供了极其宝贵的参考信息。它不只是教你“怎么做”，更深入地探讨了“为什么这样做”以及“怎样才能做得更好”，这种探究精神贯穿全书。总而言之，这是一本需要反复研读、常翻常新的宝典，它所蕴含的知识的广度和深度，足以支撑起未来数年的专业研究和工程实践。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在信号处理领域摸爬滚打多年的工程师，我深知一本好的参考书对于职业发展的重要性。这本书的出现，无疑为我们提供了一个坚实的理论后盾。它的覆盖面非常广，从基础的傅里叶分析到高级的采样理论，再到各种现代滤波器设计方法，几乎涵盖了所有核心知识点。我尤其赞赏作者在阐述复杂算法时所展现出的深刻洞察力，许多我之前感到模糊的地方，通过书中的详细解释茅塞顿开。书中不仅仅停留在理论层面，还穿插了大量具有实际意义的案例分析，这使得枯燥的数学公式立刻变得“活”了起来，让人能够清晰地看到这些理论是如何在实际工程问题中得以应用的。这种理论与实践紧密结合的写法，极大地提升了我的学习兴趣和解决实际问题的能力。这本书的深度绝对不是一般教材所能比拟的，它更像是一本为专业人士量身打造的“武功秘籍”。