數字信號處理 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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☆☆☆☆☆

原萍 編

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• DSP
• 通信工程
• 電子工程
• MATLAB
• 算法
• 濾波
• 頻譜分析
• 圖像處理

齣版社： 中國鐵道齣版社

ISBN：9787113141783

版次：1

商品編碼：10996123

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2012-05-01

頁數：233

正文語種：中文

內容簡介

《數字信號處理》主要介紹離散時間信號與離散時間係統的時域和變換域分析方法。重點在於離散時間傅裏葉變換（DTFT）、離散傅裏葉級數（DFS）、離散傅裏葉變換（DFT）、快速傅裏葉變換（FFT）、Z變換和數字濾波器設計。同時，闡述瞭模擬信號的數字化處理、數字濾波器結構和相關內容的Matlab實現。全書共7章。第。章主要介紹信號與信號處理的基本概念，以及數字信號係統的組成等一些基本知識；第1章討論離散時間信號錶示、運算，離散時間係統分析以及與之相關的Mat—lab程序；第2章是離散時間信號與係統的變換域分析，主要介紹DTFT、DFS、z變換以及與之相關的Matlab程序；第3章離散傅裏葉變換，主要涉及DFT和與之相關的Matlab程序；第4章快速傅裏葉變換，主要以基2FFT算法為主予以闡述FFT，並輔以Matlab實現；第5章和第6章是圍繞數字濾波器，介紹數字濾波器結構和設計。
《數字信號處理》可作為普通高等院校非電子信息類理工科本科生的教材，也可供從事相關工程技術的人員及其他愛好者使用。

目錄

第0章 緒 論
0．1 信號與信號分類
0．2 信號分析與信號處理
0．3 數字信號處理係統
0．4 數字信號處理的應用

第1章 離散時間信號與係統
1．1 離散時間信號
1．2 離散時間係統
1．3 離散時間係統的差分方程描述法
1．4 本章相關的Matlab釋義與程序實現
習 題

第2章 離散時間信號與係統的變換域分析
2．1 非周期序列的傅裏葉變換（DTFT）
2．2 周期序列的離散傅裏葉級數（DFS）
2．3 周期序列的傅裏葉變換
2．4 序列的傅裏葉變換與模擬信號傅裏葉變換之間的關係
2．5 序列的Z變換
2．6 綫性時不變係統的Z域分析
2．7 本章相關的Matlab釋義與程序實現
習 題

第3章 離散傅裏葉變換（DFT）
3．1 離散傅裏葉變換（DFT）
3．2 DFT的基本性質
3．3 頻域采樣
3．4 DFT的應用舉例
3．5 本章相關的Matlab釋義與程序實現
習題

第4章 快速傅裏葉變換（FFT）
4．1 直接計算DFT的運算量
4．2 時間抽取基2 FFT算法
4．3 頻率抽取基2FFT算法
4．4 IDFT的高效算法
4．5 進一步減少運算量的措施
4．6 本章相關的Matlab釋義與程序實現
習 題

第5章 數字濾波器的網絡結構
5．1 概 述
5．2 數字濾波器的實現結構
5．3 IIR網絡結構
5．4 FIR網絡結構
習 題

第6章 數字濾波器的設計
6．1 基本概念
6．2 IIR濾波器的設計
6．3 FIR濾波器的設計
6．4 本章相關的Matlab釋義與程序實現
習 題
參考文獻

前言/序言

《量子糾纏的藝術：超越經典限製的計算與通信》 內容簡介 本書並非探討我們熟悉的數字信號處理領域，而是將讀者帶入一個顛覆性的全新世界——量子信息科學。在這裏，信號不再是0和1的二進製序列，而是由微觀粒子的量子態所編碼，其信息處理方式和能力遠遠超越瞭經典計算機的極限。本書將深入剖析量子糾纏這一核心現象，揭示其如何賦予量子係統強大的並行處理能力，以及如何構建基於量子糾纏的革命性通信網絡。 第一部分：量子世界的基石——量子比特與疊加態 在展開量子糾纏的奧秘之前，我們首先需要理解構成量子信息世界的基石：量子比特（qubit）。與經典比特隻能處於0或1的確定狀態不同，量子比特能夠同時處於0和1的疊加態。這種疊加態並非簡單的概率分布，而是一種全新的物理實在，允許量子計算機在同一時刻探索指數級的可能性。我們將從最基礎的量子力學原理齣發，介紹量子比特的物理實現方式，例如超導電路、離子阱、光子等，並探討如何精確地控製和測量這些量子比特的疊加態。 具體而言，我們將深入研究量子比特的數學描述，引入狄拉剋符號（bra-ket notation）來錶示量子態。例如，一個量子比特的疊加態可以錶示為 $| psi angle = alpha | 0 angle + eta | 1 angle$，其中 $|0 angle$ 和 $|1 angle$ 是計算基態，而 $alpha$ 和 $eta$ 是復數係數，滿足 $|alpha|^2 + |eta|^2 = 1$。 $|alpha|^2$ 和 $|eta|^2$ 分彆代錶測量時得到0和1的概率。本書將詳細講解如何利用激光、微波等外部信號來初始化、操作和測量量子比特的狀態，以及如何理解和避免量子比特在操作過程中齣現的退相乾現象。 此外，我們還會探討量子比特的動力學演化，介紹量子門（quantum gates）的概念。量子門是量子計算的基本操作單元，類似於經典計算中的邏輯門，但其操作的是量子態。我們將詳細介紹幾種重要的單量子比特門，如泡利門（X, Y, Z）、哈達瑪門（Hadamard gate）以及相位門（S, T gate），並解釋它們對量子比特疊加態的作用。例如，哈達瑪門可以將一個處於 $|0 angle$ 態的量子比特轉化為等幅疊加態 $frac{1}{sqrt{2}}(|0 angle + |1 angle)$。 第二部分：量子糾纏的魔力——超越經典的相關性 量子糾纏是量子信息科學中最令人著迷且最具顛覆性的現象之一。當兩個或多個量子比特處於糾纏態時，它們的狀態之間存在著一種強烈的、超越經典物理學解釋的關聯。無論它們相距多遠，測量其中一個量子比特的狀態會瞬間影響到其他糾纏量子比特的狀態。這種“幽靈般的超距作用”為實現高效的量子計算和安全的量子通信提供瞭可能。 本書將詳細闡述量子糾纏的産生機製、數學描述以及其獨特的性質。我們將介紹幾種典型的糾纏態，例如貝爾態（Bell states），它們是兩量子比特糾纏的最基本形式。例如，$Phi^+ = frac{1}{sqrt{2}}(|00 angle + |11 angle)$ 態描述瞭兩個量子比特的狀態是完全相關的。本書會深入分析為什麼這種關聯無法通過任何經典信息傳遞來實現。 我們將通過一係列具體的例子，展示糾纏態在量子信息處理中的應用。例如，我們將探討量子隱形傳態（quantum teleportation）協議，該協議利用瞭貝爾態作為通信的“橋梁”，能夠將一個未知量子態從一個地點傳輸到另一個地點，而無需實際傳送攜帶該狀態的物理粒子。這個過程依賴於量子糾纏的非局域性，為信息傳輸提供瞭一種全新的範式。 本書還將深入探討多體糾纏，即三個或更多量子比特之間的糾纏。多體糾纏是實現更復雜的量子算法，如量子傅裏葉變換（Quantum Fourier Transform）和格羅弗搜索算法（Grover's Search Algorithm）的關鍵。我們將介紹一些重要的多體糾纏態，例如GHZ態（Greenberger-Horne-Zeilinger state）和W態（W state），並分析它們在量子計算和量子模擬中的作用。 第三部分：量子算法的革命——解決經典難題的利器 正是得益於量子疊加和量子糾纏的強大力量，量子計算機纔能夠以遠超經典計算機的速度解決某些特定類型的問題。本書將介紹幾種標誌性的量子算法，它們展示瞭量子計算在解決經典計算難題上的巨大潛力。 我們將詳細講解Shor算法，該算法能夠以多項式時間復雜度分解大整數，這對當前廣泛使用的RSA公鑰加密體係構成瞭根本性的威脅。我們將逐步拆解Shor算法的原理，包括量子傅裏葉變換的應用，以及如何利用量子並行性來尋找周期。 隨後，我們將介紹Grover搜索算法，該算法能夠以平方根級彆的加速比在無序數據庫中搜索目標項。我們將解釋Grover算法的工作機製，包括振幅放大（amplitude amplification）的原理，並探討其在數據庫搜索、優化問題以及機器學習等領域的潛在應用。 此外，本書還將觸及一些其他重要的量子算法，例如HHL算法（Harrow-Hassidim-Lloyd algorithm）用於求解綫性方程組，以及量子退火（quantum annealing）和變分量子本徵求解器（Variational Quantum Eigensolver, VQE）等用於解決優化問題和模擬量子係統。我們將討論這些算法的設計思想，分析它們的優勢和局限性，並展望它們在科學研究和工業應用中的未來。 第四部分：量子通信的未來——安全與高效的網絡 除瞭強大的計算能力，量子糾纏的非局域性也為構建全新的通信網絡提供瞭基礎。本書將深入探討基於量子糾纏的通信協議，特彆是量子密鑰分發（Quantum Key Distribution, QKD）。 我們將詳細介紹BB84協議和E91協議等經典的QKD協議，解釋它們如何利用量子力學原理，如不可剋隆定理（no-cloning theorem）和測量塌縮，來保證密鑰分發的絕對安全性。我們將分析這些協議的安全性證明，以及它們在抵禦各種竊聽攻擊方麵的有效性。 本書還將探討構建量子互聯網的願景，包括量子中繼器（quantum repeaters）的概念，它們是剋服量子信號在傳輸過程中損耗和退相乾的關鍵技術。我們將介紹幾種不同的量子中繼器設計方案，並分析其技術挑戰和發展前景。 最後，我們將展望量子通信在未來網絡中的作用，包括分布式量子計算、量子傳感以及構建更安全、更高效的信息基礎設施。我們將討論量子網絡的發展現狀、麵臨的挑戰以及未來的發展趨勢。 總結 《量子糾纏的藝術：超越經典限製的計算與通信》旨在為讀者構建一個全麵而深入的量子信息科學圖景。本書將從基礎的量子力學原理齣發，循序漸進地介紹量子比特、疊加態和糾纏態的概念，並通過詳盡的數學推導和物理直覺的闡釋，讓讀者深刻理解量子世界的奇妙之處。隨後，本書將重點介紹能夠顛覆經典計算範式的量子算法，並展望基於量子糾纏的革命性通信網絡的未來。本書的目標是啓發讀者對量子技術的思考，理解其巨大的潛力和深遠的意義，為迎接量子時代的到來做好準備。它不是一本關於如何處理傳統數字信號的著作，而是一本關於如何 Harnessing the Power of Quantum Mechanics to Revolutionize Computation and Communication 的指南。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，凡是能夠簡化復雜問題的工具或方法，都具有非凡的價值。這本書的標題“數字信號處理”，恰恰點齣瞭這樣一個核心——如何將現實世界中連續、模擬的信號，轉化為計算機可以理解和操作的離散、數字形式，並在此基礎上進行各種神奇的操作。我對於這個轉換過程的精妙之處感到由衷的敬佩。例如，我們如何將語音信號數字化，纔能在存儲和傳輸過程中幾乎不失真？又比如，我們看到的照片，其色彩和細節是如何被編碼和解碼的？這些問題都與數字信號處理息息相關。我希望這本書能深入淺齣地解釋這些技術背後的邏輯，例如采樣理論、量化過程，以及數字濾波器的設計原理。尤其想瞭解，為什麼不同的采樣率會影響信號的保真度，以及如何設計齣能夠去除噪聲、增強特定頻率成分的濾波器。如果書中能結閤一些實際的應用場景，比如音頻壓縮、圖像去噪、通信係統中的信號調製與解調等，那就更好瞭。這些具體案例能夠幫助我更好地理解理論知識的實際意義，也能讓我看到數字信號處理在現實世界中的強大生命力。我期待這本書能夠成為我理解現代科技“幕後英雄”的啓濛讀物，為我打開一扇通往更深層次科技理解的大門。

評分☆☆☆☆☆

我是一名業餘的音樂愛好者，平時喜歡研究一些音頻處理的技巧，希望能在自己的作品中加入一些特彆的效果。最近我發現，很多專業的音頻軟件和插件都離不開“數字信號處理”的理論基礎。比如，要實現一個高質量的混響效果，需要對音頻信號的延遲、衰減等參數進行精密的計算和控製；要製作齣個性化的音效，可能涉及到頻率的均衡、動態的壓縮以及各種濾波器的運用。這本書的齣現，簡直就像是為我量身定製的。我迫切希望書中能夠詳細講解與音頻處理相關的數字信號處理技術。例如，如何利用FFT（快速傅裏葉變換）來分析音頻信號的頻譜特性，以便進行更精細的音色調整？如何設計各種類型的數字濾波器（如低通、高通、帶通、帶阻濾波器）來塑造音頻的頻率響應？如何理解和應用數字混響、迴聲等效果的實現原理？我希望書中能提供一些易於理解的數學模型和算法，甚至是一些僞代碼，這樣我就可以嘗試在編程中實現一些簡單的音頻處理效果。如果書中還能提供一些關於音頻編碼（如MP3、AAC）和解碼的原理介紹，那就更加完美瞭。我堅信，掌握瞭數字信號處理的核心知識，將極大地提升我在音樂製作方麵的能力和創造力，讓我能夠更自如地駕馭聲音的世界。

評分☆☆☆☆☆

我是一名嵌入式係統開發的工程師，日常工作經常需要處理來自各種傳感器的數據。這些傳感器輸齣的往往是模擬信號，而我們的嵌入式處理器隻能處理數字信號，因此，模擬信號的數字化采集和處理就成瞭我們工作中必不可少的一環。我希望這本書能夠為我提供一套係統性的解決方案，幫助我更好地理解和實踐嵌入式係統中的數字信號處理。具體來說，我非常關注書中關於采樣定理（Nyquist-Shannon sampling theorem）的講解，希望能夠深入理解其背後的數學原理以及在實際設計中如何選擇閤適的采樣率。同時，我也希望書中能夠詳細介紹各種數字濾波器（如FIR和IIR濾波器）的設計方法，以及如何在資源受限的嵌入式平颱上高效地實現它們。例如，在低功耗應用中，如何選擇最適閤的濾波器結構？在實時係統中，如何保證信號處理的及時性？此外，如果書中能包含一些關於模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）的工作原理及選型指南，或者介紹一些常見的信號處理算法在嵌入式芯片上的優化實現技巧，例如使用定點運算代替浮點運算，那對我來說將是極大的幫助。我期望通過這本書，能夠提升我在嵌入式信號處理領域的專業能力，從而開發齣更高效、更可靠的嵌入式産品。

評分☆☆☆☆☆

我最近對人工智能和機器學習産生瞭濃厚的興趣，並在學習過程中遇到瞭許多與信號處理相關的概念。我發現，無論是圖像識彆、語音識彆，還是自然語言處理，其底層都離不開對數據的處理和分析，而數字信號處理正是這其中的關鍵一環。我希望能在這本書中找到關於如何將現實世界中的傳感器數據（如圖像像素、音頻采樣點、傳感器讀數）轉化為數字信號，並進行有效提取特徵的指導。例如，在圖像識彆中，邊緣檢測、特徵提取等操作，是否都屬於數字信號處理的範疇？在語音識彆中，聲學模型是如何構建的，它與信號的傅裏葉變換、頻譜分析等有什麼聯係？我特彆想瞭解，在機器學習的語境下，數字信號處理的哪些技術尤為重要，並且是如何被應用於模型的訓練和推理過程中的。我希望這本書能夠幫助我理解，例如如何有效地對時序信號進行降維和特徵提取，如何利用濾波器來去除噪聲以提高模型的魯棒性，以及如何理解一些信號處理算法在神經網絡中的應用。這本書對我來說，不僅是關於數字信號處理的知識，更是理解人工智能技術基石的重要一課，希望能從中獲得構建更強大AI模型的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常吸引人，深邃的藍色背景搭配簡潔的白色字體，仿佛預示著一個知識的海洋等待我去探索。拿到手裏，沉甸甸的紙質感傳遞齣一種踏實和厚重，這讓我對接下來的閱讀充滿瞭期待。我一直對科技的發展和底層原理充滿好奇，而數字信號處理這個概念，在我看來，就像是現代電子設備背後那位默默奉獻的“魔法師”，它無處不在，卻又鮮為人知。我希望通過這本書，能夠揭開它神秘的麵紗，理解那些我們習以為常的便利，比如手機裏的清晰通話、高清視頻的流暢播放，甚至是我們聽到的美妙音樂，背後究竟隱藏著怎樣的科學原理。我特彆期待書中能有詳細的圖示和案例，能夠將抽象的概念具象化，讓我這個非專業讀者也能輕鬆理解，而不是枯燥的公式堆砌。我曾在一些科普文章中零星接觸過傅裏葉變換、濾波器等名詞，但總覺得隔靴搔癢，希望能在這本書裏找到係統性的講解，將這些碎片化的知識點串聯起來，形成一個完整的認知體係。同時，我也對這本書的實用性抱有很大的期望，希望它不僅能讓我增長見識，還能在未來的學習或工作中有所啓發，比如在數據分析、圖像處理等方麵，能否提供一些可以藉鑒的思路和方法。總而言之，這本書在我眼中，是一扇通往數字世界奧秘的大門，我迫不及待地想踏入其中，一探究竟。