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：29692615080

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)

：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

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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

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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

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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

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文摘

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序言

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《现代通信系统导论》 内容简介 本书旨在为信息与通信工程领域的学生及从业人员提供一个全面而深入的现代通信系统基础知识体系。我们深入剖析了通信系统的基本组成部分、关键技术以及当前发展趋势，力求让读者在掌握核心原理的同时，也能洞悉未来通信的发展方向。本书涵盖了从信号的产生、编码、调制到传输、解调、译码的完整链路，并通过大量的实例和案例研究，帮助读者将理论知识应用于实际的工程问题。 第一章：通信系统的基石——信号与信息 本章我们将回归通信的本质，探讨信息在通信系统中的形态。首先，我们将对信号进行分类，区分模拟信号和数字信号，并阐述其各自的特点、优缺点以及在不同通信场景下的适用性。接着，我们将深入研究信号的数学表示方法，包括傅里叶级数和傅里叶变换，以及它们如何揭示信号的频谱特性，这对于理解信号的传输和处理至关重要。同时，我们还将介绍信息熵的概念，量化信息的“不确定性”，为后续的信息编码章节奠定理论基础。此外，本章还将初步介绍采样定理，解释如何将连续的模拟信号离散化，为数字通信打下基础。 第二章：编码的艺术——信源编码与信道编码 信息在传输过程中，需要经过精心的编码才能达到高效、可靠的目的。本章将详细介绍两种主要的编码技术：信源编码和信道编码。 在信源编码部分，我们将探讨如何去除信号中的冗余，实现数据的压缩，从而减少传输带宽和存储空间。我们将深入讲解各种经典的信源编码算法，如霍夫曼编码、算术编码等，并分析它们的性能指标和适用场景。同时，我们还将触及最新的基于模型和预测的压缩技术，为读者展示信源编码的最新进展。 在信道编码部分，我们将聚焦于如何对抗传输过程中可能出现的噪声和干扰，提高通信的可靠性。我们将详细介绍纠错码的基本原理，包括检错和纠错能力。在此基础上，我们将深入讲解线性分组码，如汉明码、循环码等，并解释它们的编码和译码过程。随后，我们将探讨卷积码，分析其在连续数据流传输中的优势。本书还将详细介绍更为先进的Turbo码和LDPC码，它们在现代高速通信系统中扮演着至关重要的角色，并解释它们的设计思想和性能优势。 第三章：信号的变身——调制与解调技术 调制是将数字信息转换成适合在物理信道上传输的信号形式的关键步骤。本章将全面解析各种调制技术，并深入探讨其背后的数学原理和工程实现。 我们首先从经典的模拟调制技术入手，包括调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM），详细阐述它们的原理、优缺点以及在广播、通信等领域的应用。 接着，我们将重点转向数字调制技术，这是现代数字通信系统的核心。我们将深入讲解线性调制方式，如二进制相移键控（BPSK）、四进制相移键控（QPSK）、8-PSK以及正交幅度调制（QAM）系列，分析它们的星座图、功率谱密度和抗噪声能力。随后，我们将介绍非线性调制方式，如最小频移键控（MSK）和高斯最小频移键控（GMSK），分析它们的特点以及在移动通信中的优势。 在调制技术之外，本章还将详细介绍相应的解调技术，包括相干解调和非相干解调，并分析它们在不同调制方式下的实现方式和性能表现。我们将深入讨论误码率（BER）的概念，并分析各种调制解调方案在不同信噪比下的性能差异。 第四章：信道之魅——传输介质与衰减特性 任何通信都离不开传输介质，而介质的特性直接影响着信号的传输质量。本章将带领读者走进各种通信信道，了解它们的物理特性以及信号在其中传播时所面临的挑战。 我们将首先介绍导引型传输介质，如同轴电缆、双绞线和光纤。对于每种介质，我们将详细阐述其工作原理、带宽限制、损耗特性以及在不同通信场景下的适用性，例如光纤通信的高速率和长距离传输能力。 接着，我们将深入探讨无线传输介质，这是现代移动通信和无线局域网的基础。我们将分析电磁波在自由空间传播的特性，包括路径损耗、反射、衍射和散射等现象，以及这些现象如何影响信号的强度和质量。我们将介绍无线信道的统计模型，如瑞利衰落、莱斯衰落等，并解释它们如何描述信号在多径传播下的衰落特性。此外，本章还将讨论信道容量的概念，即在给定信道条件下能够可靠传输的最大信息速率，并介绍香农-哈特利定理。 第五章：数据传输的脉络——多路复用与多址技术 在有限的通信资源下，如何让多个用户或多路信号共享同一信道，是通信系统设计中的一个重要课题。本章将详细介绍各种多路复用和多址技术，它们是实现高效资源利用的关键。 我们将首先阐述频分复用（FDM）和时分复用（TDM）的基本原理，以及它们在固定通信和早期的移动通信系统中的应用。 随着通信技术的飞速发展，更先进的多址技术应运而生。我们将深入讲解码分多址（CDMA），分析其扩频原理，以及如何通过不同的扩频码实现用户之间的隔离，并探讨其在3G通信中的重要作用。 接着，我们将重点介绍正交频分复用（OFDM），这是一种在4G LTE和Wi-Fi等现代无线通信系统中得到广泛应用的关键技术。我们将详细解释OFDM的原理，如何将高速数据流分割成多个低速的子载波进行传输，从而有效对抗多径干扰。 此外，本章还将触及时分多址（TDMA）和其在GSM等系统中的演进，以及基于OFDM的各种多址技术，如OFDMA（正交频分多址），它们共同构成了现代通信系统高效资源分配的基石。 第六章：网络通信的桥梁——分组交换与路由 现代通信的核心是信息的有效传输和到达。本章将深入探讨分组交换的原理，以及数据在网络中如何被路由到目的地。 我们将首先解释电路交换和分组交换的根本区别，并分析分组交换的优势，如高效的资源利用率和灵活性。我们将详细介绍数据包（Packet）的概念，以及数据在网络中是如何被分割、封装和传输的。 接着，我们将深入讲解路由的概念，即数据包在网络中选择路径的过程。我们将介绍静态路由和动态路由的区别，并详细阐述各种动态路由协议，如距离矢量路由协议（如RIP）和链路状态路由协议（如OSPF），分析它们的算法和工作机制。 此外，本章还将讨论路由表的作用，以及路由器在转发数据包过程中的关键功能，包括地址解析、流量控制和拥塞避免等。我们还将简要介绍网络层协议，如IP协议，它是实现全球互联网互联互通的核心。 第七章：通信系统的性能评估与优化 理解通信系统的性能至关重要，这有助于我们选择合适的技术、设计高效的系统并解决实际问题。本章将聚焦于通信系统的性能评估指标以及优化策略。 我们将从基础的误码率（BER）开始，详细阐述其定义、测量方法以及它与信噪比（SNR）等关键参数的关系。我们将深入分析不同调制解调方式在不同信噪比下的BER性能曲线，为实际系统设计提供依据。 接着，我们将介绍信道容量的概念，即信道能够可靠传输的最大信息速率，并回顾香农-哈特利定理。我们将探讨吞吐量、时延、抖动等重要的性能指标，并分析它们如何影响用户的通信体验。 在性能评估的基础上，本章还将介绍各种通信系统的优化策略。我们将讨论功率控制、自适应调制编码（AMC）、干扰抑制技术以及分集接收等方法，它们都旨在提高通信系统的频谱效率、可靠性和用户容量。 第八章：通信系统的未来展望 通信技术日新月异，本书的最后一章将带领读者展望未来通信的发展趋势。我们将探讨5G及其后续技术的发展方向，包括更高的带宽、更低的时延以及海量设备的连接能力。 我们将讨论软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）等新兴技术，它们如何改变网络的架构和管理方式。此外，我们还将关注物联网（IoT）、人工智能（AI）在通信领域的应用，以及它们如何驱动通信系统的智能化和个性化。 最后，我们将对当前面临的挑战和未来的机遇进行总结，鼓励读者在理解通信基本原理的基础上，积极探索新的技术和应用，为通信科学的进步贡献力量。 本书力求以清晰的逻辑、严谨的数学推导和丰富的工程实例，帮助读者构建起扎实的通信系统知识体系。我们相信，通过学习本书，读者将能够更好地理解现代通信的运作原理，为未来的学习和工作奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一个已经工作几年的工程师，我更看重教材的实用性和可操作性。这本书在这方面做得相当出色。虽然它有着深厚的理论基础，但穿插在各个章节末尾的“工程实践要点”和“MATLAB/Simulink 案例分析”部分，是真正让我感到物超所值的地方。我用书中的滤波器设计方法，对照着实际采集到的环境噪声数据进行仿真验证，发现其设计的性能指标与理论预测值高度吻合。尤其是关于谱估计的部分，对周期图法、Welch法以及更高阶谱估计方法的优缺点进行了详尽的对比，并给出了如何在有限数据长度和计算资源下做出最佳选择的指导意见。这种‘知其然，更知其所以然’的教学方法，让我在实际工作中遇到棘手信号处理问题时，能够迅速定位到最适合的算法模型，而不是盲目套用代码库。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格和叙述节奏对我个人而言，提供了一种难得的沉浸式学习体验。它的行文非常严谨，但又避免了那种枯燥的学术腔调，更像是一位经验丰富、耐心细致的导师在耳边娓娓道来。作者似乎非常理解初学者在面对傅里叶级数展开到傅里叶变换过渡时的困惑，处理这个知识断层时，运用了一种层层递进的“极限”思想，把连续时间信号与离散时间信号的联系建立得非常自然。阅读过程中，我能感受到作者在知识构建上的匠心。它不是简单地把知识点堆砌起来，而是构建了一个逻辑自洽、环环相扣的知识体系，每一个新概念的引入，都建立在之前章节已学知识的坚实基础之上。这种结构上的完美闭环，让学习过程充满了“原来如此”的顿悟感。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，我之前也接触过几本号称“全面”的DSP教材，但很多都是大而全，结果是什么都没讲透。这本书的优势在于它的“取舍”和“聚焦”。它没有试图囊括所有领域的所有算法，而是将数字信号处理的核心——从时域到频域的变换、滤波理论、采样定理的实际应用——打磨到了极致的清晰度。我注意到，它对有限脉冲响应（FIR）滤波器的设计，特别是窗函数法和频率采样法的细节处理，比我之前看的任何资料都要细致和准确。它清晰地指出了每种方法的适用范围和计算复杂度，这对于资源受限的嵌入式系统开发至关重要。这本书给我的感觉是，它精炼地提炼了领域内最重要的知识和最实用的工具，然后用最精准的方式呈现出来，避免了不必要的知识冗余，真正做到了高效学习。

评分☆☆☆☆☆

这本书拿到手里的时候，我就被它厚重的质感和扎实的封面设计吸引住了。我当时正在寻找一本能系统梳理数字信号处理基础，并且在理论深度和工程实践之间找到平衡点的教材。很多同类的书籍要么过于理论化，公式推导堆砌得让人望而却步，要么就是流于表面的应用介绍，对底层原理挖掘不够。这本书的章节编排非常合理，从最基础的离散时间信号和系统开始，逐步深入到Z变换、傅里叶分析，再到滤波器设计和快速傅里叶变换（FFT）。我特别欣赏作者在引入新概念时，总是会用清晰直观的图示配合严谨的数学推导，这对于我这种需要将理论快速转化为实际问题的学习者来说，简直是福音。特别是关于窗函数和滤波器结构的讨论，讲解得非常透彻，让我对IIR和FIR滤波器的设计有了更深刻的理解，不再是停留在“会用”的层面，而是真正理解了它们背后的权衡取舍。这本书的排版也很优秀，公式和文字之间的间距恰到好处，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我抱着试一试的心态开始阅读这本书的，毕竟市面上的“第二版”教材更新速度有时候跟不上技术发展的步伐。然而，这本书在内容上的“新”不仅仅体现在紧跟时代的技术名词上，更在于它对经典理论的阐释方式进行了优化。例如，在涉及到随机信号处理的部分，作者并没有简单地罗列公式，而是结合了实际的通信场景和噪声抑制的例子，让抽象的维纳滤波和卡尔曼滤波变得生动起来。我印象最深的是它对多相子带分解（Polyphase filter bank）的讲解，这在现代的软件定义无线电（SDR）和多载波通信系统中是核心技术。讲解路径极其流畅，从信号的过采样到滤波器的分解结构，每一步的逻辑关系都交代得清清楚楚，我甚至不需要频繁地翻阅参考资料就能跟上思路。这种将前沿算法融入经典框架的编排方式，极大地提升了学习的效率和兴趣。