数字信号处理原理及实现(第2版)(高等院校信息与通信工程系列教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王艳芬 等 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302312413

商品编码：29692199449

包装：平装

出版时间：2013-10-01

基本信息

书名:数字信号处理原理及实现(第2版)(高等院校信息与通信工程系列教材)

定价：35.00元

售价：23.8元,便宜11.2元,折扣68

作者:王艳芬 等

出版社：清华大学出版社

出版日期：2013-10-01

ISBN：9787302312413

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大32开

商品重量：0.522kg

编辑推荐

王艳芬编著的《数字信号处理原理及实现(第2版高等院校信息与通信工程系列教材)》系统阐述了数字信号处理的基本原理、算法分析和实现，本书可作为高等院校信息工程、电子信息工程、通信工程、电子科学与技术、电气工程及其自动化、自动化、计算机科学与技术等专业的本科生教材，也可作为从事信息处理、通信工程、电子系统设计等领域的科学研究与工程技术人员的参考用书。数字信号处理原理及实现学习指导 （第2版）（高等学校电子信息类专业系列教材）

内容提要

王艳芬编著的《数字信号处理原理及实现(第2版高等院校信息与通信工程系列教材)》系统阐述了数 字信号处理的基本原理、算法分析和实现，共包括9章内容，即绪论、离散时间信号与系统的时域分析、 离散时间信号与系统的频域分析、离散傅里叶变换(dft)、快速傅里叶变换(fft)、iir数字滤波器的设 计、fir数字滤波器的设计、数字滤波器结构与有限字长效应、多采样率数字信号处理以及数字信号处理 实验等。
本书概念清楚、理论完整、分析透彻，特别是自始至终运用matlab来阐述基本概念和基本原理，将经 典理论与现代技术相结合，使知识点的叙述更加清楚易懂。本书还结合实际给出了matlab上机实验内容， 并配有上机习题，可以作为课程实验练习和上机考试 的复习题。
《数字信号处理原理及实现(第2版高等院校信息与通信工程系列教材)》可作为高等院校信息工程、 电子信息工程、通信工程、电子科学与技术、电气工程及其自动化、自动化、计算机科学与技术等专业的 本科生教材，也可作为从事信息处理、通信工程、电子系统设计等领域的科学研究与工程技术人员的参考 用书。

目录

绪论
0.1 信号、系统与信号处理
0.2 数字信号处理系统的基本组成
0.3 数字信号处理的特点
0.4 数字信号处理基本学科分支
o.5 数字信号处理系统的实现方法
0.6 数字信号处理的应用领域
章 离散时间信号与系统的时域分析
1.1 引言
1.2 离散时间信号
1.2.1 序列的定义
1.2.2 常用基本序列
1.2.3 序列的基本运算
1.2.4 任意序列的单位脉冲序列表示
1.2.5 matlab实现
1.3 离散时间系统
1.3.1 线性系统
1.3.2 时不变系统
1.3.3 线性时不变离散系统
.1.3.4 线性卷积的计算
1.3.5 系统的因果性和稳定性
1.4 离散时间系统的时域描述——差分方程
1.4.1 常系数线性差分方程的一般表达式
1.4.2 差分方程的求解
1.4.3 matlab实现
1.5 模拟信号数字处理方法
1.5.1 采样的基本概念
1.5.2 理想采样及其频谱
1.5.3 时域采样定理
1.5.4 采样的恢复
1.5.5 采样内插公式
1.5.6 matlab实现
本章 小结
习题
第2章 离散时间信号与系统的频域分析
2.1 序列的傅里叶变换的定义及性质
2.1.1 序列的傅里叶变换的定义
2.1.2 常用序列的傅里叶变换
2.1.3 序列的傅里叶变换的性质
2.1.4 matlab实现
2.2 序列的z变换
2.2.1 z变换的定义及其收敛域
2.2.2 序列特性对z变换收敛域的影响
2.2.3 z反变换
2.2.4 matlab实现
2.2.5 z变换的性质
2.3 系统函数与频率响应
2.3.1 系统函数的定义
2.3.2 系统函数和差分方程
2.3.3 系统函数的收敛域与系统的因果稳定性
2.3.4 频率响应
2.3.5 iir和fir系统
2.3.6 matlab实现
本章 小结
习题
第3章 离散傅里叶变换
3.1 引言
3.2 傅里叶变换的几种形式
3.2.1 连续时间、连续频率——连续傅里叶变换（ft）
3.2.2 连续时间、离散频率——傅里叶级数（fs）
3.2.3 离散时间、连续频率——序列的傅里叶变换（dtft）
3.2.4 离散时间、离散频率——离散傅里叶变换（dft）
3.3 离散傅里叶级数（dfs）
3.3.1 dfs的定义
3.3.2 dfs的性质
3.4 离散傅里叶变换
3.4.1 dft的定义
3.4.2 dft和z变换、dtft的关系
3.4.3 dft的性质
3.4.4 matlab实现
3.5 频域采样理论——抽样z变换
3.5.1 频域采样
3.5.2 频域恢复——频域内插公式
3.6 用dft计算线性卷积和线性相关
3.6.1 线性卷积的dft算法
3.6.2 线性相关的dft算法
3.7 用dft进行频谱分析
3.7.1 利用dft对连续非周期信号进行谱分析
3.7.2 用dft进行谱分析的误差问题
3.7.3 用dft进行谱分析的参数考虑
3.7.4 matlab实现
本章小结
习题
第4章 快速傅里叶变换
4.1 引言
4.2 直接计算dft的问题及改进的途径
4.2.1 直接计算dft的运算量问题
4.2.2 改善途径
4.3 按时间抽取(dit)的基2-fft算法
4.3.1 算法原理
4.3.2 dit-fft算法与直接计算dft运算量的比较
4.3.3 算法特点
4.4 按频率抽取(dif)的基2-fft算法
4.4.1 算法原理
4.4.2 算法特点
4.5 1dft的高效算法
4.5.1 利用fft流图计算ifft
4.5.2 直接调用fft子程序的方法
4.6 实序列的fft算法
4.7 n为复合数的混合基fft算法
4.7.1 算法的基本原理
4.7.2 n为复合数时算法的运算量估计
4.8 线性调频z变换(czt)
4.8.1 算法基本原理
4.8.2 czt的实现
4.8.3 czt的特点
4.8.4 matlab实现
本章小结
习题
第5章 iir数字滤波器的设计
5.1 引言
5.2 数字滤波器的基本概念
5.2.1 数字滤波原理
5.2.2 数字滤波器的分类
5.2.3 数字滤波器的技术指标
5.2.4 数字滤波器的设计方法
5.3 模拟滤波器的设计
5.3.1 模拟滤波器的技术指标要求
5.3.2 由幅度平方函数来确定传输函数
5.3.3 巴特沃思低通滤波器
5.3.4 切比雪夫低通滤波器
5.3.5 模拟滤波器的频率变换
5.4 脉冲响应不变法设计iir数字滤波器
5.4.1 变换原理
5.4.2 s平面与z平面的映射关系
5.4.3 混叠失真
5.4.4 优缺点
5.4.5 matlab实现
5.5 双线性变换法设计iir数字滤波器
5.5.1 变换原理
5.5.2 s平面与z平面的映射关系
5.5.3 双线性变换法中的频率失真和预畸变
5.5.4 模拟滤波器的数字化方法
5.5.5 matlab实现
5.6 iir数字滤波器的频率变换及matlab实现
5.7 iir数字滤波器的直接设计法
5.7.1 零、极点累试法
5.7.2 小均方误差法
5.8 iir数字滤波器的相位均衡
5.8.1 全通滤波器的群时延特性
5.8.2 iir数字滤波器的群时延均衡
本章小结
习题
第6章 fir数字滤波器的设计
6.1 引言
6.2 线性相位fir数字滤波器的特点
6.2.1 线性相位条件
6.2.2 幅度函数特点
6.2.3 线性相位fir数字滤波器的零点位置
6.3 窗函数法设计fir数字滤波器
6.3.1 设计方法
6.3.2 加窗对fir数字滤波器幅度特性的影响
6.3.3 常用窗函数.
6.3.4 一般设计步骤及matlab实现
6.4 频率采样法设计fir数字滤波器
6.4.1 设计方法
6.4.2 线性相位滤波器的约束条件
6.4.3 逼近误差
6.4.4 过渡带采样的优设计
6.4.5 一般设计步骤及matlab实现
6.5 等波纹逼近法设计fir数字滤波器
6.5.1 等波纹逼近准则.
6.5.2 线性相位fir数字滤波器的设计
6.5.3 matlab实现
6.6 简单整系数法设计fir数字滤波器
6.6.1 设计方法
6.6.2 简单整系数fir数字滤波器的优化设计
6.6.3 参数求解及matlab实现
6.7 fir和iir数字滤波器的比较
本章小结
习题
第7章 数字滤波器结构与有限字长效应
7.1 引言
7.2 基本结构单元
7.3 iir滤波器的基本网络结构
7.3.1 直接型
7.3.2 级联型
7.3.3 并联型
7.3.4 全通系统
7.3.5 小相位系统
7.4 fir滤波器的基本网络结构
7.4.1 直接型(卷积型)
7.4.2 级联型
7.4.3 频率采样结构
7.4.4 线性相位结构
7.5 数字滤波器的格型结构
7.5.1 全零点(fir)系统的格型结构
7.5.2 全极点(fir)系统的格型结构
7.5.3 极零系统的格型结构
7.6 有限字长效应
7.6.1 输入信号的量化效应
7.6.2 数字滤波器的系数量化效应
7.6.3 数字滤波器的运算量化效应
本章小结
习题
第8章 多采样率数字信号处理
8.1 引言
8.2 序列的整数倍抽取和插值
8.2.1 序列的整数倍抽取
8.2.2 序列的整数倍插值
8.3 有理倍数的采样率转换
8.4 多采样转换滤波器的设计
8.4.1 直接型fir滤波器结构
8.4.2 多相滤波器实现
8.5 多采样转换滤波器的matlab实现
本章小结
习题
第9章 数字信号处理实验
9.1 实验开发工具matlab基础
9.1.1 matlab语言
9.1.2 交互式仿真simulink
9.1.3 滤波器分析设计工具fdatool
9.2 实验(1)：fft频谱分析及应用
9.3 实验(2)：iir数字滤波器的设计
9.4 实验(3)：fir数字滤波器的设计
9.5 实验(4)：数字滤波器结构及simulink仿真实现
9.6 实验(5)：立体声延时音效处理
9.7 上机习题
附录 傅里叶变换

作者介绍

文摘

序言

《数字信号处理原理及实现（第2版）》：勾勒信号世界的数字脉络 在信息爆炸的时代，对海量数据进行高效、精准的处理已成为核心竞争力。数字信号处理（DSP）作为连接现实世界模拟信号与数字信息世界的桥梁，其重要性不言而喻。本书，《数字信号处理原理及实现（第2版）》（高等院校信息与通信工程系列教材），正是为有志于深入理解这一关键技术，并掌握其实现方法的读者量身打造的，它不仅是一本教材，更是一本引领你走进信号处理数字领域的指南。 本书旨在系统地阐述数字信号处理的基本原理，并结合实际应用，深入浅出地讲解各种核心算法的设计与实现。不同于市面上仅侧重理论推导或仅罗列代码的图书，本书力求在理论深度与工程实践之间找到完美的平衡点，使读者既能透彻理解“为什么”这么做，又能清晰掌握“如何”实现。 贯穿全书的核心理念：从连续到离散，从模拟到数字 本书的叙事逻辑始于对连续时间信号和系统的深刻认识。在对模拟信号和系统的基本性质进行回顾后，本书将读者带入数字信号处理的核心——离散时间信号与系统的概念。我们将探讨离散时间信号的表示方式、基本运算，以及线性时不变（LTI）系统的核心特性。对傅里叶级数和傅里叶变换的深入剖析，将帮助读者理解信号的频率域特性，这是进行各种信号处理操作的基础。 数字信号处理的基石：采样理论与量化 如何将连续的模拟信号转化为数字信号，是数字信号处理的第一步，也是至关重要的一步。本书将详尽介绍采样定理，揭示其背后的Nyquist-Shannon采样理论，并解释为什么采样频率的选择直接关系到信息能否无损恢复。在此基础上，本书还将深入探讨信号的量化过程，分析量化误差的来源及其对信号质量的影响，并介绍一些常用的量化技术。对于信号处理工程师而言，深刻理解采样和量化是避免信息失真、保证处理效果的前提。 时域与频域的转换：Z变换与离散傅里叶变换 Z变换是分析离散时间系统和信号的有力工具，它如同拉普拉斯变换在连续时间系统分析中的地位一样重要。本书将系统地讲解Z变换的定义、性质，以及其在系统稳定性分析、系统函数表示等方面的应用。通过Z变换，我们可以将复杂的差分方程系统转化为代数方程，极大地简化了分析过程。 离散傅里叶变换（DFT）则是对有限长序列进行频域分析的核心工具。本书将详细阐述DFT的定义、性质，并通过介绍快速傅里叶变换（FFT）算法，揭示如何高效地计算DFT。FFT的出现是数字信号处理领域的一大飞跃，极大地提高了信号处理的实时性和效率。本书将深入剖析FFT的原理，并介绍多种常用的FFT算法，使读者不仅知其然，更知其所以然。 滤波器：塑造信号的关键工具 滤波器是数字信号处理中最常见的应用之一，它能够有选择地允许某些频率分量的信号通过，同时抑制另一些频率分量的信号。本书将把滤波器设计作为重点章节进行讲解，并将其分为两大类：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。 对于IIR滤波器，我们将介绍其设计的基本原理，包括 Butterworth、Chebyshev I/II、Elliptic等经典逼近法的原理和设计流程。本书将带领读者理解如何根据滤波器规格（如通带、阻带、过渡带的衰减要求）来选择合适的滤波器类型和设计参数，并演示如何将连续时间模拟滤波器原型转换为数字滤波器。 对于FIR滤波器，我们将重点介绍窗函数法和频率采样法等常用的设计方法。FIR滤波器具有相位响应线性（即无相移）的优点，这在许多对信号相位敏感的应用中尤为重要。本书将深入分析不同窗函数（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）的特性及其对滤波器频率响应的影响，并指导读者如何根据应用需求选择最优的窗函数。 多速率信号处理：高效利用数字资源 在许多实际应用中，我们需要以不同的采样率处理信号，例如音频信号在压缩时会涉及到降采样，而在恢复时会涉及到升采样。多速率信号处理技术正是解决这一问题的关键。本书将深入介绍上采样（插值）和下采样（抽取）的基本原理，以及相关的滤波器设计问题。我们将探讨多速率处理在信号压缩、信号分析以及通信系统中的应用，并分析其带来的效率提升。 离散傅里叶变换的进阶应用：谱分析与卷积 除了作为计算DFT的工具，DFT及其快速算法FFT在信号分析领域有着广泛的应用。本书将深入探讨谱分析，包括功率谱密度（PSD）的估计方法，如周期图法、Welch法等，这些方法对于理解信号的频率成分和能量分布至关重要。 卷积是线性时不变系统分析的核心运算。本书将详细讲解离散卷积的定义和计算方法，并重点介绍利用FFT进行快速卷积的方法。通过FFT加速卷积，可以极大地提高系统响应计算的效率，这对于实时系统设计尤为关键。 自适应滤波器：动态调整，智能优化 在许多信号处理场景中，信号的统计特性会随时间发生变化，或者存在未知的噪声干扰。此时，自适应滤波器就展现出其强大的优势。本书将介绍几种经典的自适应滤波器算法，如最小均方（LMS）算法及其变种（如NLMS），以及递归最小二乘（RLS）算法。我们将深入分析这些算法的工作原理，探讨它们在信号均衡、噪声抵消、系统辨识等方面的应用，并分析它们的收敛性能和计算复杂度。 本书的特色与优势 理论与实践并重： 本书在讲解核心概念的同时，注重理论推导的严谨性，并辅以丰富的工程实例和算法实现思路。读者不仅能理解数学原理，更能掌握将其转化为实际工程应用的路径。 由浅入深，循序渐进： 章节安排科学合理，从基础概念到高级主题，层层递进，确保读者能够稳步建立起对数字信号处理的全面认识。 紧扣高等院校教学需求： 作为高等院校信息与通信工程系列教材，本书内容全面，结构清晰，符合相关专业的教学大纲要求，是提升学生理论水平和实践能力的重要参考。 详实的数学推导与直观的图形解释： 在必要之处，本书会提供详细的数学推导，帮助读者理解公式的由来；同时，大量的图示将抽象的信号和系统概念可视化，降低理解难度。 面向未来的思考： 在系统介绍经典理论的同时，本书也对数字信号处理在当前和未来发展中的重要性进行了强调，鼓励读者将所学知识应用于解决更复杂的实际问题。 适合读者群体 本书适合高等院校电子工程、通信工程、自动化、计算机科学与技术等相关专业的高年级本科生、研究生，以及从事信号处理、通信系统、嵌入式系统、语音图像处理、控制系统等领域的工程技术人员。对于希望系统学习数字信号处理知识，并将其应用于实际开发的读者而言，本书将是不可或缺的资源。 总结 《数字信号处理原理及实现（第2版）》不仅仅是一本关于算法和公式的书籍，它是一扇通往理解和塑造数字世界信号的窗口。通过对本书的学习，你将掌握分析、设计和实现数字信号处理系统的必备知识和技能，为你在信息与通信工程领域的深入研究和职业发展打下坚实的基础。本书将引导你发现数字信号处理的奥秘，并让你有能力驾驭它，去解决现实世界中各种与信号相关的问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的优势，我认为很大程度上体现在它对“实现”二字的重视程度上。很多信号处理的书籍，讲到最后都停留在理论层面，读者读完后感觉像是掌握了一堆数学工具，但就是不知道该如何将它们转化为实际可运行的代码。然而，这本教材在这方面做得相当出色。它不仅仅停留在算法的数学描述，还经常会配有伪代码或者基于某种特定平台（虽然没有深入到具体的芯片级代码，但提供了很好的思路框架）的实现建议。比如，在讲解FFT算法时，它不仅解释了蝶形运算的原理，还探讨了数据重排的必要性，这些细节在实际编程中至关重要。我记得我第一次尝试用C语言实现一个IIR滤波器时，就是参考了书中对直接型和级联型的结构对比分析，才决定了用哪种结构来优化运算量。这种理论与实践紧密结合的编排方式，极大地缩短了从“知道”到“做到”的距离，非常实用。

评分☆☆☆☆☆

如果让我用一个词来形容阅读这本书的体验，那可能是“严谨的学术氛围”。这本书的行文风格非常正式，几乎没有使用任何口语化的表达，所有概念的定义都力求精确无误。这无疑保证了知识的准确性，但对于习惯了轻松阅读的读者来说，初期可能会觉得有些枯燥。书中大量的公式和符号，需要读者高度集中注意力去辨识。比如，在讨论随机信号处理和功率谱估计时，它对高斯白噪声、维纳-霍夫方程的引入非常到位，但同时也要求读者对概率论和随机过程有基本的了解。我个人体会是，这本书更像是大学高年级或研究生阶段的参考书，它假设读者已经具备了扎实的数学功底，并准备好迎接更深层次的理论挑战。它不是一本“速成秘籍”，而是一部需要你沉下心来，反复研读才能领悟其中精髓的经典著作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就给人一种沉稳、专业的印象，厚厚的篇幅也让人对内容的深度充满期待。我当初选择它，主要是因为身边几位学长都强烈推荐，说它是打好数字信号处理（DSP）基础的“圣经”。实际翻阅下来，感觉它确实名不虚传。作者在绪论部分对离散时间信号和系统的基本概念梳理得极为清晰，即便是初学者，也能比较顺畅地跟上节奏。特别是傅里叶分析那几章，详略得当，不仅仅停留在公式推导，还非常注重与实际应用场景的结合。我记得有一节专门讲了频谱泄露问题，图文并茂地解释了窗函数的作用，这对于我后来做实际的频谱分析项目帮助太大了。很多教材在讲到Z变换时，要么过于抽象，要么就是罗列公式，而这本则花了大篇幅去讲解收敛域的概念及其重要性，这种对基本原理的深挖，让我在理解更复杂的滤波器设计时，找到了坚实的支撑点。可以说，它为我后续学习高级的自适应滤波和语音处理奠定了非常扎实的理论基础，很少有教材能做到如此面面俱到又重点突出的。

评分☆☆☆☆☆

从教材的排版和图示质量来看，这套书的编辑工作做得非常用心。在处理复杂的二维或三维图形，比如Z平面上的轨迹图、滤波器幅频响应图时，线条清晰，标识明确，极大地降低了视觉上的理解难度。尤其是那些表示信号流图的章节，抽象的结构通过简洁的方框和箭头展示出来，即便公式看起来复杂，配合图形也能迅速抓住其内在的联系。我特别欣赏它在章节末尾设置的习题部分。这些习题的难度梯度设计得很好，从基础概念的巩固到复杂的系统分析与设计都有覆盖，而且很多题目都不是简单的计算，而是需要对所学知识进行综合运用和分析的开放性问题。我做完一部分习题后，感觉对知识点的掌握程度有了质的飞跃，这比单纯阅读内容本身更有助于构建完整的知识体系，让那些原本孤立的理论点串联了起来。

评分☆☆☆☆☆

初次接触这本教材时，我的第一感觉是“内容密度有点大”。这不是一本能让你轻松读完的消遣读物，更像是一本需要你拿出笔记本、演算纸去啃的硬核技术手册。书中涉及的数学推导非常详尽，几乎每一步中间过程都有交代，这对于理解推导的逻辑链条至关重要，但也意味着阅读速度会比较慢。我印象深刻的是，它在讲解FIR和IIR滤波器设计时，不仅介绍了经典的窗函数法和双线性变换法，还穿插了频率采样法等相对少见的优化方法，这显示出编著者在内容取舍上的广博视野。不过，说实话，对于零基础的读者来说，第一次接触到那些复杂的矩阵运算和多项式操作时，可能会感到有些吃力。我个人采取的策略是，先跳过一些过于繁琐的证明，把重点放在理解算法的核心思想和框图实现上，等对整体流程有了概念后再回头深挖细节，这样效率会高很多。总体而言，这本书更适合那些有一定线性代数和微积分基础，想深入钻研DSP理论的工科生或工程师。