数字信号处理原理与方法研究 9787517030508 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘洋 著

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出版社： 中国水利水电出版社

ISBN：9787517030508

商品编码：29691256719

包装：平装

出版时间：2015-07-01

基本信息

书名:数字信号处理原理与方法研究

：76.00元

售价：51.7元,便宜24.3元,折扣68

作者:刘洋

出版社：中国水利水电出版社

出版日期：2015-07-01

ISBN：9787517030508

字数：

页码：343

版次：1

装帧：平装

开本：16

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

《数字信号处理原理与方法研究》共包括10章，主要内容有信号与数字信号处理、离散时间信号与系统、Z变换与离散时间傅里叶变换（DTFT）、离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）、数字滤波器的结构与有限字长效应、IIR数字滤波器的设计、FIR数字滤波器的设计、多采样率数字信号处理、数字信号处理的实现。

目录

作者介绍

文摘

序言

《数字信号处理：理论、算法与应用》 内容简介 本书旨在深入探讨数字信号处理（DSP）的核心理论、关键算法及其广泛的应用。我们从数字信号处理的基本概念出发，循序渐进地构建起一套完整的知识体系，旨在为读者提供一个扎实而全面的DSP学习平台。本书力求在理论深度与实践可操作性之间取得平衡，既能满足学术研究的严谨性要求，又能指导实际工程问题的解决。 第一部分：数字信号处理基础 本部分将为读者打下坚实的理论基础，为后续内容的学习做好铺垫。 第一章：信号与系统概述 1.1 信号的分类与表示： 详细介绍连续时间信号与离散时间信号的区别与联系，包括周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号等多种信号类型。探讨信号在时间和频率域的表示方法，如傅里叶级数、傅里叶变换等，为理解信号的频谱特性奠定基础。 1.2 系统的基本性质： 深入分析线性、时不变（LTI）、因果性、稳定性等系统基本性质的定义、判别方法及其重要性。着重讨论LTI系统在信号处理中的核心地位，为理解卷积运算和系统响应打下基础。 1.3 离散时间卷积： 详细推导并解释离散时间卷积的定义、性质和计算方法。通过丰富的示例，帮助读者理解卷积运算在描述LTI系统输出与输入之间关系中的关键作用。 1.4 采样定理（奈奎斯特定理）： 详述奈奎斯特定理的原理，解释了将连续时间信号离散化的基本条件。深入讨论理想采样、实际采样过程中的混叠现象及其避免方法，如过采样和抗混叠滤波。 第二章：离散傅里叶变换（DFT） 2.1 DFT的定义与性质： 介绍DFT的数学定义，以及其周期性、线性、对称性、循环移位性、卷积定理等重要性质。强调DFT作为傅里叶变换在离散域上的近似，是分析离散信号频谱的重要工具。 2.2 DFT的计算： 详细讲解直接计算DFT的计算复杂度，并引入快速傅里叶变换（FFT）算法。 2.3 快速傅里叶变换（FFT）算法： 深入剖析FFT算法的核心思想，包括按时间抽取（Cooley-Tukey算法）和按频率抽取两种基本思路。通过详细的算法流程和复杂度分析，展示FFT如何将DFT的计算复杂度从O(N^2)降低到O(N log N)，极大地提高了计算效率。 2.4 DFT在频谱分析中的应用： 通过实际案例，演示如何利用DFT/FFT进行信号的频谱分析，包括识别信号的频率成分、分析信号的功率谱密度等。 第三章：Z变换 3.1 Z变换的定义与收敛域： 介绍Z变换的定义，以及收敛域（ROC）的概念及其对系统稳定性和因果性的重要指示作用。 3.2 Z变换的性质： 讨论Z变换的线性性、时移性、尺度变换、卷积性质、微分性质等。 3.3 逆Z变换： 介绍求解逆Z变换的多种方法，如长除法、部分分式展开法、留数定理法等，以从Z域表达式恢复时域信号。 3.4 Z变换在系统分析中的应用： 探讨如何利用Z变换来描述和分析离散时间LTI系统，包括系统函数的概念、零极点分析及其与系统稳定性的关系。 第二部分：数字滤波器设计 本部分将聚焦于数字滤波器，这是数字信号处理中最核心和最实用的技术之一。 第四章：无限冲激响应（IIR）滤波器 4.1 IIR滤波器概述： 介绍IIR滤波器的结构特点，其冲激响应无限长，通常具有更低的阶数来实现相同的滤波性能，但设计和稳定性分析相对复杂。 4.2 模拟滤波器原型： 详细介绍Butterworth、Chebyshev（Type I和Type II）、Elliptic等经典模拟滤波器原型。分析它们的幅频响应和相频响应特性，以及各自的优缺点。 4.3 模拟滤波器到数字滤波器的转换： 重点介绍双线性变换法，解释其原理、特点以及可能引起的频率畸变。也简要介绍脉冲不变法等其他转换方法。 4.4 IIR滤波器设计步骤： 详细阐述IIR滤波器的设计流程，包括确定滤波器规格（通带、阻带、过渡带、衰减度）、选择滤波器原型、进行频率响应变换、以及最终得到数字滤波器系数。 4.5 IIR滤波器实现结构： 介绍直接型、规范型（并联、串联）等IIR滤波器实现结构，并分析它们的计算复杂度、数值稳定性等。 第五章：有限冲激响应（FIR）滤波器 5.1 FIR滤波器概述： 介绍FIR滤波器的结构特点，其冲激响应有限长，线性相位特性是其突出优点，这对于信号的失真控制至关重要。 5.2 FIR滤波器设计方法： 5.2.1 窗函数法： 详细介绍窗函数法，包括矩形窗、Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗、Kaiser窗等。分析不同窗函数的频谱泄漏特性和旁瓣衰减能力，以及它们对滤波器性能的影响。 5.2.2 频率采样法： 介绍如何通过采样期望的频率响应来设计FIR滤波器。 5.2.3 最优逼近法（Parks-McClellan算法）： 深入讲解Parks-McClellan算法（也称为Remez交换算法），这是一个迭代算法，可以设计出在特定频带内最优的、具有最小最大误差的FIR滤波器，尤其适用于设计等纹波滤波器。 5.3 FIR滤波器实现结构： 介绍直接型、移位寄存器结构（共用乘法器）、多率采样滤波器等FIR滤波器实现结构。 5.4 线性相位FIR滤波器： 重点讨论线性相位FIR滤波器的性质和设计方法，强调其在保证信号幅度和相位失真最小方面的优势。 第三部分：现代数字信号处理技术 本部分将介绍一些更高级、更现代的DSP技术，为读者提供更广阔的视野。 第六章：随机信号与谱估计 6.1 随机信号的基本概念： 介绍随机信号的统计特性，如均值、方差、自相关函数、互相关函数等。 6.2 平稳随机过程： 深入讲解狭义平稳和广义平稳随机过程的定义及其重要性。 6.3 谱估计： 6.3.1 经典谱估计方法： 介绍基于周期图法（Periodogram）的谱估计，分析其方差和分辨率的权衡。 6.3.2 参数化谱估计方法： 介绍基于模型的方法，如AR模型、MA模型、ARMA模型及其相应的谱估计方法，例如Burg算法、Yule-Walker方程等，它们能提供更高的分辨率。 6.3.3 非参数化谱估计方法（ Welch方法）： 介绍Welch方法，通过对信号进行分段平均来降低周期图法的方差。 6.4 信号去噪： 介绍基于谱估计和滤波的信号去噪技术，如何利用信号和噪声在频域上的差异进行分离。 第七章：多速率信号处理 7.1 采样率变换： 详细介绍上采样（插值）和下采样（抽取）的原理和实现方法。 7.2 插值器和抽取器： 讨论如何设计高效的插值器和抽取器，以实现信号采样率的有效改变。 7.3 多速率滤波器的基本结构： 介绍子带滤波器（Filter Banks）的概念，以及它们在信号压缩、信号分析和重构中的应用。 7.4 polyphase分解： 引入polyphase分解的概念，它是设计高效多速率滤波器的关键数学工具。 第八章：自适应信号处理 8.1 自适应滤波器概述： 介绍自适应滤波器的基本原理，即滤波器参数能够根据输入信号的统计特性自动调整，以达到某种最优准则。 8.2 最小均方（LMS）算法： 详细推导LMS算法的原理和更新过程，分析其收敛性和计算复杂度，并介绍其变种，如归一化LMS（NLMS）。 8.3 递归最小二乘（RLS）算法： 介绍RLS算法，它通常比LMS算法收敛更快，但计算复杂度更高。 8.4 自适应滤波器的应用： 讨论自适应滤波器的广泛应用，如噪声抵消、回声消除、信道均衡、系统辨识等。 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技术在现实世界中的具体应用，以加深读者对所学知识的理解和认识。 第九章：数字信号处理在通信系统中的应用 9.1 数字调制与解调： 介绍ASK, FSK, PSK, QAM等基本数字调制技术，以及相应的解调原理。 9.2 信道编码与解码： 讨论纠错码（如海明码、卷积码、Turbo码、LDPC码）在提高通信可靠性方面的作用。 9.3 均衡技术： 介绍如何利用FIR滤波器等技术来补偿信道失真，提高数据传输的准确性。 9.4 语音信号处理： 介绍语音信号的采样、量化、编码（如PCM, ADPCM）以及语音识别、语音合成的基本原理。 第十章：数字信号处理在图像与视频处理中的应用 10.1 图像增强： 介绍点处理（如灰度变换、直方图均衡化）和空间滤波（如平滑、锐化）等图像增强技术。 10.2 图像复原： 讨论图像去模糊、去噪等复原技术。 10.3 图像压缩： 介绍无损压缩（如Huffman编码）和有损压缩（如JPEG标准中的DCT变换）的原理。 10.4 视频处理基础： 介绍视频信号的采样、量化，以及运动估计、帧间预测等视频编码技术。 第十一章：其他应用领域 11.1 生物医学信号处理： 讨论心电图（ECG）、脑电图（EEG）等生物信号的滤波、特征提取和模式识别。 11.2 雷达与声纳信号处理： 介绍脉冲压缩、多普勒处理、目标检测等技术。 11.3 控制系统中的数字信号处理： 讨论数字控制器设计，如PID控制器在离散时间系统中的实现。 11.4 数据采集与实时处理： 强调在实时系统中，DSP芯片的重要性以及高效算法的设计原则。 总结 本书内容涵盖了数字信号处理的从基础到高级的各个方面，力求为读者提供一个全面、深入的学习体验。理论讲解清晰，算法推导严谨，并辅以丰富的示例和实际应用，旨在帮助读者掌握数字信号处理的核心技术，并将其应用于解决实际工程问题。通过本书的学习，读者将能够独立进行数字信号的处理、分析和设计，为他们在通信、控制、图像、音频、医疗等诸多领域的进一步研究和开发奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我一开始有点担心这本书的数学推导部分会过于简化，毕竟市场上很多畅销书为了追求易读性，往往牺牲了理论的严谨性。然而，这本书在这方面给了我一个惊喜。它的数学严谨性保持得非常好，每一个定理的推导都逻辑清晰，步步为营，并且没有遗漏关键的证明步骤。但更难得的是，作者非常擅长在公式推导的间隙穿插“物理意义”的解释。例如，在讲到Z变换时，他不仅展示了如何求解，还详细阐述了单位圆上的极点和零点如何对应于系统的稳定性和频率响应特性。这种“数学形式”与“物理直觉”的双重解释，确保了读者不仅能“算出”结果，更能“理解”为什么会得到这样的结果。对于我这种既需要理论深度，又希望避免陷入纯符号运算泥潭的研究者来说，这本书的平衡点拿捏得恰到好处，让人爱不释手。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实抓人眼球，那种深沉的蓝色调搭配着一些抽象的电路图纹理，透露出一种严谨而又富有探索精神的气息。我原本以为这会是一本枯燥的教科书，但在翻开第一页后，这种印象就被彻底颠覆了。作者似乎非常注重理论与实践的结合，开篇并没有直接抛出那些晦涩难懂的数学公式，而是通过几个非常贴近生活的应用场景，比如音频压缩和图像滤波，来引出数字信号处理（DSP）的基本概念。这种循序渐进的引导方式，极大地降低了初学者的入门门槛。我特别欣赏其中对于傅里叶变换的讲解，作者没有满足于给出标准的定义，而是用了一种“时域到频域的视角转换”的比喻，让原本抽象的频谱分析变得直观起来。而且，书中的配图质量非常高，清晰且富有信息量，很多图例都是原创的，而不是简单地从其他教材里复制粘贴的，这表明了作者在内容组织上下的功夫。读完前几章，我已经对DSP有了初步的框架认识，对后续更深入的内容充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事节奏把握得相当到位，读起来有一种引人入胜的节奏感，仿佛不是在阅读一本技术专著，而是在跟随一位经验丰富的工程师进行一次系统性的技术考察。最让我印象深刻的是其中关于现代滤波器的设计章节。不同于传统教材中对巴特沃斯和切比雪夫滤波器的简单罗列，本书深入探讨了它们在实际工程中的权衡取舍——比如通带纹波与过渡带陡峭度的矛盾，以及如何通过改变设计参数来优化性能指标。作者甚至加入了一些“陷阱提示”，告诫读者在特定应用场景下要警惕的潜在误差来源，这种近乎于“实战经验传授”的写作手法，对于希望将理论应用于实际项目的读者来说，简直是无价之宝。我甚至翻到了书的后半部分，想看看它对自适应滤波和小波变换的处理深度，光是目录的结构和章节标题的措辞，就足以看出其内容的广度和深度已经超越了一般性的入门读物，直逼专业参考书的水平。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧也绝对是同类书籍中的佼佼者。很多技术书籍为了节省成本，内文的字体和间距都非常拥挤，读起来眼睛很容易疲劳。但这本则采用了非常舒适的字体大小和合理的行距，页边距也留得足够宽裕，方便读者在空白处进行批注和记录自己的思考。更值得称赞的是，书中对专业术语的定义和首次出现时都做了清晰的标注，并且在书的最后似乎还附带了一个详细的术语索引，这对于需要频繁查阅特定概念的读者来说，极大地提升了工具书的使用价值。我甚至留意到，书中引用的参考文献列表非常详尽且具有时代前沿性，这说明作者在写作过程中不仅参考了经典文献，也紧跟了最新的研究动态，确保了书中介绍的方法论具有时效性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的独特价值在于它对“方法论”的强调，而不是仅仅停留在“是什么”的层面。在讲解完基础算法后，作者往往会设置一个“工程实践反思”的小节，专门讨论这些理论模型在实际硬件平台（比如FPGA或DSP芯片）上实现时会遇到的量化误差、流水线延迟和功耗优化等问题。这部分内容对于渴望成为独立系统工程师的读者来说，简直是醍醐灌顶。它将原本停留在纸面上的完美模型拉回到了受限的物理世界，教会我们如何在“理想”与“可行”之间做出明智的妥协。这种关注系统级实现的视角，是很多纯理论书籍所欠缺的，也正因如此，这本书不仅仅是一本学习资料，更像是一本陪伴工程师成长的技术手册，随时可以翻阅并从中汲取解决实际问题的灵感。