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原萍 编

图书标签:

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• 算法
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• 频谱分析
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出版社： 中国铁道出版社

ISBN：9787113141783

版次：1

商品编码：10996123

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-05-01

页数：233

正文语种：中文

内容简介

《数字信号处理》主要介绍离散时间信号与离散时间系统的时域和变换域分析方法。重点在于离散时间傅里叶变换（DTFT）、离散傅里叶级数（DFS）、离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）、Z变换和数字滤波器设计。同时，阐述了模拟信号的数字化处理、数字滤波器结构和相关内容的Matlab实现。全书共7章。第。章主要介绍信号与信号处理的基本概念，以及数字信号系统的组成等一些基本知识；第1章讨论离散时间信号表示、运算，离散时间系统分析以及与之相关的Mat—lab程序；第2章是离散时间信号与系统的变换域分析，主要介绍DTFT、DFS、z变换以及与之相关的Matlab程序；第3章离散傅里叶变换，主要涉及DFT和与之相关的Matlab程序；第4章快速傅里叶变换，主要以基2FFT算法为主予以阐述FFT，并辅以Matlab实现；第5章和第6章是围绕数字滤波器，介绍数字滤波器结构和设计。
《数字信号处理》可作为普通高等院校非电子信息类理工科本科生的教材，也可供从事相关工程技术的人员及其他爱好者使用。

目录

第0章 绪 论
0．1 信号与信号分类
0．2 信号分析与信号处理
0．3 数字信号处理系统
0．4 数字信号处理的应用

第1章 离散时间信号与系统
1．1 离散时间信号
1．2 离散时间系统
1．3 离散时间系统的差分方程描述法
1．4 本章相关的Matlab释义与程序实现
习 题

第2章 离散时间信号与系统的变换域分析
2．1 非周期序列的傅里叶变换（DTFT）
2．2 周期序列的离散傅里叶级数（DFS）
2．3 周期序列的傅里叶变换
2．4 序列的傅里叶变换与模拟信号傅里叶变换之间的关系
2．5 序列的Z变换
2．6 线性时不变系统的Z域分析
2．7 本章相关的Matlab释义与程序实现
习 题

第3章 离散傅里叶变换（DFT）
3．1 离散傅里叶变换（DFT）
3．2 DFT的基本性质
3．3 频域采样
3．4 DFT的应用举例
3．5 本章相关的Matlab释义与程序实现
习题

第4章 快速傅里叶变换（FFT）
4．1 直接计算DFT的运算量
4．2 时间抽取基2 FFT算法
4．3 频率抽取基2FFT算法
4．4 IDFT的高效算法
4．5 进一步减少运算量的措施
4．6 本章相关的Matlab释义与程序实现
习 题

第5章 数字滤波器的网络结构
5．1 概 述
5．2 数字滤波器的实现结构
5．3 IIR网络结构
5．4 FIR网络结构
习 题

第6章 数字滤波器的设计
6．1 基本概念
6．2 IIR滤波器的设计
6．3 FIR滤波器的设计
6．4 本章相关的Matlab释义与程序实现
习 题
参考文献

前言/序言

《量子纠缠的艺术：超越经典限制的计算与通信》 内容简介 本书并非探讨我们熟悉的数字信号处理领域，而是将读者带入一个颠覆性的全新世界——量子信息科学。在这里，信号不再是0和1的二进制序列，而是由微观粒子的量子态所编码，其信息处理方式和能力远远超越了经典计算机的极限。本书将深入剖析量子纠缠这一核心现象，揭示其如何赋予量子系统强大的并行处理能力，以及如何构建基于量子纠缠的革命性通信网络。 第一部分：量子世界的基石——量子比特与叠加态 在展开量子纠缠的奥秘之前，我们首先需要理解构成量子信息世界的基石：量子比特（qubit）。与经典比特只能处于0或1的确定状态不同，量子比特能够同时处于0和1的叠加态。这种叠加态并非简单的概率分布，而是一种全新的物理实在，允许量子计算机在同一时刻探索指数级的可能性。我们将从最基础的量子力学原理出发，介绍量子比特的物理实现方式，例如超导电路、离子阱、光子等，并探讨如何精确地控制和测量这些量子比特的叠加态。 具体而言，我们将深入研究量子比特的数学描述，引入狄拉克符号（bra-ket notation）来表示量子态。例如，一个量子比特的叠加态可以表示为 $| psi angle = alpha | 0 angle + eta | 1 angle$，其中 $|0 angle$ 和 $|1 angle$ 是计算基态，而 $alpha$ 和 $eta$ 是复数系数，满足 $|alpha|^2 + |eta|^2 = 1$。 $|alpha|^2$ 和 $|eta|^2$ 分别代表测量时得到0和1的概率。本书将详细讲解如何利用激光、微波等外部信号来初始化、操作和测量量子比特的状态，以及如何理解和避免量子比特在操作过程中出现的退相干现象。 此外，我们还会探讨量子比特的动力学演化，介绍量子门（quantum gates）的概念。量子门是量子计算的基本操作单元，类似于经典计算中的逻辑门，但其操作的是量子态。我们将详细介绍几种重要的单量子比特门，如泡利门（X, Y, Z）、哈达玛门（Hadamard gate）以及相位门（S, T gate），并解释它们对量子比特叠加态的作用。例如，哈达玛门可以将一个处于 $|0 angle$ 态的量子比特转化为等幅叠加态 $frac{1}{sqrt{2}}(|0 angle + |1 angle)$。 第二部分：量子纠缠的魔力——超越经典的相关性 量子纠缠是量子信息科学中最令人着迷且最具颠覆性的现象之一。当两个或多个量子比特处于纠缠态时，它们的状态之间存在着一种强烈的、超越经典物理学解释的关联。无论它们相距多远，测量其中一个量子比特的状态会瞬间影响到其他纠缠量子比特的状态。这种“幽灵般的超距作用”为实现高效的量子计算和安全的量子通信提供了可能。 本书将详细阐述量子纠缠的产生机制、数学描述以及其独特的性质。我们将介绍几种典型的纠缠态，例如贝尔态（Bell states），它们是两量子比特纠缠的最基本形式。例如，$Phi^+ = frac{1}{sqrt{2}}(|00 angle + |11 angle)$ 态描述了两个量子比特的状态是完全相关的。本书会深入分析为什么这种关联无法通过任何经典信息传递来实现。 我们将通过一系列具体的例子，展示纠缠态在量子信息处理中的应用。例如，我们将探讨量子隐形传态（quantum teleportation）协议，该协议利用了贝尔态作为通信的“桥梁”，能够将一个未知量子态从一个地点传输到另一个地点，而无需实际传送携带该状态的物理粒子。这个过程依赖于量子纠缠的非局域性，为信息传输提供了一种全新的范式。 本书还将深入探讨多体纠缠，即三个或更多量子比特之间的纠缠。多体纠缠是实现更复杂的量子算法，如量子傅里叶变换（Quantum Fourier Transform）和格罗弗搜索算法（Grover's Search Algorithm）的关键。我们将介绍一些重要的多体纠缠态，例如GHZ态（Greenberger-Horne-Zeilinger state）和W态（W state），并分析它们在量子计算和量子模拟中的作用。 第三部分：量子算法的革命——解决经典难题的利器 正是得益于量子叠加和量子纠缠的强大力量，量子计算机才能够以远超经典计算机的速度解决某些特定类型的问题。本书将介绍几种标志性的量子算法，它们展示了量子计算在解决经典计算难题上的巨大潜力。 我们将详细讲解Shor算法，该算法能够以多项式时间复杂度分解大整数，这对当前广泛使用的RSA公钥加密体系构成了根本性的威胁。我们将逐步拆解Shor算法的原理，包括量子傅里叶变换的应用，以及如何利用量子并行性来寻找周期。 随后，我们将介绍Grover搜索算法，该算法能够以平方根级别的加速比在无序数据库中搜索目标项。我们将解释Grover算法的工作机制，包括振幅放大（amplitude amplification）的原理，并探讨其在数据库搜索、优化问题以及机器学习等领域的潜在应用。 此外，本书还将触及一些其他重要的量子算法，例如HHL算法（Harrow-Hassidim-Lloyd algorithm）用于求解线性方程组，以及量子退火（quantum annealing）和变分量子本征求解器（Variational Quantum Eigensolver, VQE）等用于解决优化问题和模拟量子系统。我们将讨论这些算法的设计思想，分析它们的优势和局限性，并展望它们在科学研究和工业应用中的未来。 第四部分：量子通信的未来——安全与高效的网络 除了强大的计算能力，量子纠缠的非局域性也为构建全新的通信网络提供了基础。本书将深入探讨基于量子纠缠的通信协议，特别是量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD）。 我们将详细介绍BB84协议和E91协议等经典的QKD协议，解释它们如何利用量子力学原理，如不可克隆定理（no-cloning theorem）和测量塌缩，来保证密钥分发的绝对安全性。我们将分析这些协议的安全性证明，以及它们在抵御各种窃听攻击方面的有效性。 本书还将探讨构建量子互联网的愿景，包括量子中继器（quantum repeaters）的概念，它们是克服量子信号在传输过程中损耗和退相干的关键技术。我们将介绍几种不同的量子中继器设计方案，并分析其技术挑战和发展前景。 最后，我们将展望量子通信在未来网络中的作用，包括分布式量子计算、量子传感以及构建更安全、更高效的信息基础设施。我们将讨论量子网络的发展现状、面临的挑战以及未来的发展趋势。 总结 《量子纠缠的艺术：超越经典限制的计算与通信》旨在为读者构建一个全面而深入的量子信息科学图景。本书将从基础的量子力学原理出发，循序渐进地介绍量子比特、叠加态和纠缠态的概念，并通过详尽的数学推导和物理直觉的阐释，让读者深刻理解量子世界的奇妙之处。随后，本书将重点介绍能够颠覆经典计算范式的量子算法，并展望基于量子纠缠的革命性通信网络的未来。本书的目标是启发读者对量子技术的思考，理解其巨大的潜力和深远的意义，为迎接量子时代的到来做好准备。它不是一本关于如何处理传统数字信号的著作，而是一本关于如何 Harnessing the Power of Quantum Mechanics to Revolutionize Computation and Communication 的指南。

评分☆☆☆☆☆

我最近对人工智能和机器学习产生了浓厚的兴趣，并在学习过程中遇到了许多与信号处理相关的概念。我发现，无论是图像识别、语音识别，还是自然语言处理，其底层都离不开对数据的处理和分析，而数字信号处理正是这其中的关键一环。我希望能在这本书中找到关于如何将现实世界中的传感器数据（如图像像素、音频采样点、传感器读数）转化为数字信号，并进行有效提取特征的指导。例如，在图像识别中，边缘检测、特征提取等操作，是否都属于数字信号处理的范畴？在语音识别中，声学模型是如何构建的，它与信号的傅里叶变换、频谱分析等有什么联系？我特别想了解，在机器学习的语境下，数字信号处理的哪些技术尤为重要，并且是如何被应用于模型的训练和推理过程中的。我希望这本书能够帮助我理解，例如如何有效地对时序信号进行降维和特征提取，如何利用滤波器来去除噪声以提高模型的鲁棒性，以及如何理解一些信号处理算法在神经网络中的应用。这本书对我来说，不仅是关于数字信号处理的知识，更是理解人工智能技术基石的重要一课，希望能从中获得构建更强大AI模型的能力。

评分☆☆☆☆☆

我是一名业余的音乐爱好者，平时喜欢研究一些音频处理的技巧，希望能在自己的作品中加入一些特别的效果。最近我发现，很多专业的音频软件和插件都离不开“数字信号处理”的理论基础。比如，要实现一个高质量的混响效果，需要对音频信号的延迟、衰减等参数进行精密的计算和控制；要制作出个性化的音效，可能涉及到频率的均衡、动态的压缩以及各种滤波器的运用。这本书的出现，简直就像是为我量身定制的。我迫切希望书中能够详细讲解与音频处理相关的数字信号处理技术。例如，如何利用FFT（快速傅里叶变换）来分析音频信号的频谱特性，以便进行更精细的音色调整？如何设计各种类型的数字滤波器（如低通、高通、带通、带阻滤波器）来塑造音频的频率响应？如何理解和应用数字混响、回声等效果的实现原理？我希望书中能提供一些易于理解的数学模型和算法，甚至是一些伪代码，这样我就可以尝试在编程中实现一些简单的音频处理效果。如果书中还能提供一些关于音频编码（如MP3、AAC）和解码的原理介绍，那就更加完美了。我坚信，掌握了数字信号处理的核心知识，将极大地提升我在音乐制作方面的能力和创造力，让我能够更自如地驾驭声音的世界。

评分☆☆☆☆☆

我是一名嵌入式系统开发的工程师，日常工作经常需要处理来自各种传感器的数据。这些传感器输出的往往是模拟信号，而我们的嵌入式处理器只能处理数字信号，因此，模拟信号的数字化采集和处理就成了我们工作中必不可少的一环。我希望这本书能够为我提供一套系统性的解决方案，帮助我更好地理解和实践嵌入式系统中的数字信号处理。具体来说，我非常关注书中关于采样定理（Nyquist-Shannon sampling theorem）的讲解，希望能够深入理解其背后的数学原理以及在实际设计中如何选择合适的采样率。同时，我也希望书中能够详细介绍各种数字滤波器（如FIR和IIR滤波器）的设计方法，以及如何在资源受限的嵌入式平台上高效地实现它们。例如，在低功耗应用中，如何选择最适合的滤波器结构？在实时系统中，如何保证信号处理的及时性？此外，如果书中能包含一些关于模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的工作原理及选型指南，或者介绍一些常见的信号处理算法在嵌入式芯片上的优化实现技巧，例如使用定点运算代替浮点运算，那对我来说将是极大的帮助。我期望通过这本书，能够提升我在嵌入式信号处理领域的专业能力，从而开发出更高效、更可靠的嵌入式产品。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，凡是能够简化复杂问题的工具或方法，都具有非凡的价值。这本书的标题“数字信号处理”，恰恰点出了这样一个核心——如何将现实世界中连续、模拟的信号，转化为计算机可以理解和操作的离散、数字形式，并在此基础上进行各种神奇的操作。我对于这个转换过程的精妙之处感到由衷的敬佩。例如，我们如何将语音信号数字化，才能在存储和传输过程中几乎不失真？又比如，我们看到的照片，其色彩和细节是如何被编码和解码的？这些问题都与数字信号处理息息相关。我希望这本书能深入浅出地解释这些技术背后的逻辑，例如采样理论、量化过程，以及数字滤波器的设计原理。尤其想了解，为什么不同的采样率会影响信号的保真度，以及如何设计出能够去除噪声、增强特定频率成分的滤波器。如果书中能结合一些实际的应用场景，比如音频压缩、图像去噪、通信系统中的信号调制与解调等，那就更好了。这些具体案例能够帮助我更好地理解理论知识的实际意义，也能让我看到数字信号处理在现实世界中的强大生命力。我期待这本书能够成为我理解现代科技“幕后英雄”的启蒙读物，为我打开一扇通往更深层次科技理解的大门。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常吸引人，深邃的蓝色背景搭配简洁的白色字体，仿佛预示着一个知识的海洋等待我去探索。拿到手里，沉甸甸的纸质感传递出一种踏实和厚重，这让我对接下来的阅读充满了期待。我一直对科技的发展和底层原理充满好奇，而数字信号处理这个概念，在我看来，就像是现代电子设备背后那位默默奉献的“魔法师”，它无处不在，却又鲜为人知。我希望通过这本书，能够揭开它神秘的面纱，理解那些我们习以为常的便利，比如手机里的清晰通话、高清视频的流畅播放，甚至是我们听到的美妙音乐，背后究竟隐藏着怎样的科学原理。我特别期待书中能有详细的图示和案例，能够将抽象的概念具象化，让我这个非专业读者也能轻松理解，而不是枯燥的公式堆砌。我曾在一些科普文章中零星接触过傅里叶变换、滤波器等名词，但总觉得隔靴搔痒，希望能在这本书里找到系统性的讲解，将这些碎片化的知识点串联起来，形成一个完整的认知体系。同时，我也对这本书的实用性抱有很大的期望，希望它不仅能让我增长见识，还能在未来的学习或工作中有所启发，比如在数据分析、图像处理等方面，能否提供一些可以借鉴的思路和方法。总而言之，这本书在我眼中，是一扇通往数字世界奥秘的大门，我迫不及待地想踏入其中，一探究竟。