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刘洋，张颖慧，那顺乌力吉 著

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• 数字信号处理
• 信号处理
• 数字通信
• 算法
• 理论
• 方法
• 工程
• 通信工程
• 模式识别
• 滤波

出版社： 中国水利水电出版社

ISBN：9787517030508

版次：1

商品编码：11746311

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-07-01

用纸：胶版纸

页数：343

字数：535000

正文语种：中文

内容简介

　　《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。
　　《数字信号处理原理与方法研究》理论紧扣实际、论述有据、逻辑连贯，应用内容涉及广泛、形象生动。可作为通信工程、电子信息工程、自动化、电子科学与技术、测控技术与仪器、电子信息科学与技术等专业的本科生教材，也可作为相关专业的技术人员的参考用书。

作者简介

　　刘洋，博士，副教授，硕士牛导师。现为中国青年科技工作者协会信息与电子科学专业委员会理事，中国电子学会会员。在国际国内重要学术期刊和会议上发表学术论文20余篇；主持国家自然科学基金项目1项，参加国家自然基金项目4项：2010年被授予内蒙占自治区“五一劳动奖章”。
　　
　　张颖慧，博士，讲师。2015年毕业于北京邮电大学通信与信息系统专业获工学博士学位。在国际国内重要学术期刊和会议上发表学术论文数篇；参与多项国家重大专项与国家自然科学基金等项目。
　　
　　那顺乌力吉，硕士，讲师。2009年毕业于内蒙古大学信号与信息处理专业获工学硕士学位。主要研究领域为通信、信号与信息处理。参加多项国家自然基金项目和省级项目；在国内外期刊会议上发表学术论文10余篇。

目录

前言

第1章 绪论
1.1 信号、系统与信号处理
1.2 数字信号处理的特点及系统结构
1.3 数字信号处理的发展过程及前景分析
1.4 数字信号处理的应用领域
1.5 如何使用数字信号处理

第2章 离散时间信号与系统
2.1 离散时间信号
2.2 离散时间系统
2.3 常系数线性差分方程
2.4 信号的数字化处理方法
2.5 系统的频率响应

第3章 z变换
3.1 Z变换与收敛域
3.2 Z反变换
3.3 z变换与傅里叶变换的关系
3.4 利用Z变换求解差分方程
3.5 离散时间傅里叶变换（DTFT）

第4章 离散傅里叶变换（DFT）
4.1 傅里叶变换的形式
4.2 周期序列的离散傅里叶级数（DFs）
4.3 离散傅里叶变换（DFT）
4.4 DFT的应用
4.5 二维离散傅里叶变换

第5章 快速傅里叶变换（FFT）
5.1 直接计算离散傅里叶变换的计算复杂度
5.2 按时间抽选的基一2FFT算法（库利一图基算法）
5.3 按频率抽选的基一2FFT算法（桑德一图基算法）
5.4 离散傅里叶反变换（IDFT）的高效算法
5.5 实序列的FFT算法
5.6 分裂基FFT算法
5.7 N为复合数的FFT算法
5.8 线性调频Z变换（Chirp-Z变换或CZT）算法
5.9 FFT的应用

第6章 数字滤波器的结构与有限字长效应
6.1 数字滤波器的基本概念与技术指标
6.2 数字滤波器的研究与表示方法
6.3 无限长单位冲激响应（ⅡR）滤波器的基本结构
6.4 有限长单位冲激响应（FIR）滤波器的基本结构
6.5 数字滤波器的格型结构
6.6 数字滤波器实现中的有限字长效应

第7章 ⅡR数字滤波器的设计
7.1 模拟滤波器的设计
7.2 ⅡR数字滤波器的间接设计方法
7.3 ⅡR数字滤波器的频率变换及MATLAB实现
7.4 ⅡR数字滤波器的直接设计方法
7.5 ⅡR数字滤波器的相位均衡

第8章 FIR数字滤波器的设计
8.1 线性相位FIR数字滤波器
8.2 窗函数法FIR数字滤波器设计
8.3 频率采样法FIR数字滤波器设计
8.4 线性相位FIR滤波器设计的最优方法（等波纹逼近法）
8.5 简单整系数法设计FIR数字滤波器
8.6 FIR和ⅡR数字滤波器的比较

第9章 多采样率数字信号处理
9.1 多采样率的概念
9.2 序列的整数倍抽取和插值
9.3 有理倍数采样率转换
9.4 多采样转换滤波器的设计及实现

第10章 数字信号处理的实现
10.1 数字信号处理的实现方法
10.2 数字信号处理器的速度
10.3 数字信号处理的误差
10.4 数字信号处理的应用

参考文献

《信号的奥秘：从模拟世界到数字疆域》 在这瞬息万变的科技时代，我们每天都被海量的信号所包围，它们是信息传递的基石，是理解世界、连接彼此的无形纽带。从孩提时代播放的音乐盒旋律，到现代通信技术中传递的语音、图像乃至更复杂的数据流，信号无处不在，深刻地塑造着我们的生活方式和认知模式。本书《信号的奥秘：从模拟世界到数字疆域》将带领读者踏上一场探索信号本质、理解其 transformations 演化及其应用潜力的深度旅程。我们不仅仅满足于表面的感知，更将深入探究隐藏在信号背后 those fundamental principles and practical methodologies，揭示它们如何被捕捉、处理、分析，最终转化为我们所理解和利用的信息。 本书的开篇，我们将从信号的起源——模拟信号——讲起。模拟信号是自然界中最原始、最直观的信号形式，它们随时间连续变化，其幅值或相位能够无限细分。我们将追溯模拟信号的根源，理解其连续性和连续变化的物理意义，例如声音在空气中的传播、光线的强度变化、温度的波动等。通过深入分析这些连续信号的特性，读者将建立起对信号的初步认识，理解其 inherent variability and richness。我们将讨论描述模拟信号的重要数学工具，例如周期函数、非周期函数，以及如何通过傅里叶级数和傅里叶变换来解析其频谱特性，揭示隐藏在复杂信号中的基本频率成分。这一部分将为后续深入理解数字信号处理奠定坚实的理论基础，帮助读者理解为何我们需要从模拟信号走向数字信号。 然而，随着信息时代的到来，模拟信号在存储、传输和处理方面所面临的局限性日益凸显。噪声的干扰、信号的衰减、处理的复杂性等等，都促使人类寻求更稳定、更精确、更易于操控的信号表示方式。于是，数字信号应运而生，它代表着一场深刻的革命。本书的第二个核心部分将聚焦于数字信号，从其产生机制开始，深入剖析采样和量化这两个关键过程。我们将详细解释采样定理（Nyquist-Shannon sampling theorem），阐述以多高的频率采样才能无损地还原原始模拟信号，并探讨采样频率选择不当所带来的“混叠”现象及其后果。紧接着，我们将深入量化环节，理解如何将连续的模拟幅度映射到离散的数字数值，并探讨量化误差、量化位数等概念如何影响数字信号的精度和质量。通过这些分析，读者将清晰地认识到，数字信号是以离散的时间点和离散的幅度值来近似表示原始模拟信号的，虽然存在近似，但其在处理和存储方面的优势是巨大的。 一旦信号被转换成数字形式，我们便进入了数字信号处理的广阔天地。本书的第三大部分将是数字信号处理的核心内容。我们将首先介绍数字信号的基本运算，例如移位、加法、乘法等，这些看似简单的运算是构建复杂处理算法的基础。随后，我们将深入探讨滤波器的设计与应用。滤波器是数字信号处理中最重要、最常用的工具之一，它们能够根据频率特性选择性地保留或去除信号中的某些成分。我们将详细讲解FIR（有限脉冲响应）滤波器和IIR（无限脉冲响应）滤波器的设计方法，包括窗函数法、频率采样法、双线性变换法等，并分析它们的优缺点。通过丰富的实例，读者将理解如何设计低通、高通、带通、带阻等各类滤波器，以满足去除噪声、提取有用信息、信号整形等不同需求。 除了滤波器，变换域分析也是数字信号处理不可或缺的一环。在时域中进行分析和处理有时会显得复杂和低效，而将信号转换到频域、Z域等其他域，往往能更直观地揭示信号的特性，并简化运算。本书的第四部分将重点阐述几种重要的变换技术。我们将再次回归傅里叶变换，但这次是离散傅里叶变换（DFT）及其高效算法——快速傅里叶变换（FFT）。FFT的出现极大地提高了频谱分析的效率，使得在实际应用中进行大规模的频谱分析成为可能。我们将深入讲解FFT的原理，并展示其在信号分析、谱估计等方面的强大能力。此外，我们还将介绍Z变换，它在分析离散时间系统和设计数字滤波器中扮演着至关重要的角色，能够将复杂的差分方程转化为代数方程，从而简化系统分析。 更进一步，本书的第五部分将带领读者探索现代信号处理技术及其在模式识别和机器学习领域的应用。我们将简要介绍小波变换，理解它如何提供时频联合分析的能力，能够同时捕捉信号的局部时间和局部频率信息，这对于分析非平稳信号（如语音、心电图等）具有重要意义。接着，我们将讨论谱估计的各种方法，包括经典谱估计和现代谱估计，了解如何从含噪信号中准确地估计出其频率成分。然后，我们将触及自适应滤波的概念，它能够根据输入信号的统计特性自动调整滤波器参数，以实现最佳的滤波效果，这在噪声消除、回声消除等领域有着广泛应用。最后，我们将初步探讨数字信号处理与模式识别和机器学习的交汇点，例如如何利用提取的信号特征来训练分类器，实现语音识别、图像识别等智能应用。 本书的每一章都力求理论与实践相结合。在讲解理论概念的同时，我们将辅以清晰的数学推导，并穿插生动的实例和应用场景，帮助读者建立直观的理解。虽然本书深入探讨了信号处理的原理和方法，但我们并非旨在将读者培养成专业的信号处理工程师，而是希望为对信号世界充满好奇的读者，以及希望将信号处理技术应用于自身研究或开发的工程师、学生和研究人员，提供一个全面、系统且易于理解的学习路径。 《信号的奥秘：从模拟世界到数字疆域》不仅是一本技术书籍，更是一扇通往更深层次理解我们所处数字世界的窗口。无论您是初涉信号处理领域的学生，还是希望拓展技术视野的专业人士，亦或是对科学探索怀有浓厚兴趣的爱好者，本书都将为您打开一扇全新的大门，让您领略信号的无限魅力，掌握驾驭数字信息的力量。我们相信，通过对本书内容的深入学习和实践，您将能够更加自信地应对信息时代的挑战，并从中发现更多创新的可能。

评分☆☆☆☆☆

这本书带来的冲击力，远超我的预期！我本以为它会是一本枯燥的学术专著，充斥着难以理解的数学公式和专业术语，但事实并非如此。《数字信号处理原理与方法研究》以一种非常易于理解的方式，将复杂的数字信号处理概念呈现在我面前。我之前对“信号”这个概念的理解非常模糊，甚至觉得它和我的生活没什么关系，但这本书让我看到了数字信号处理在现代社会无处不在的应用，从手机通信到医疗影像，从音频处理到金融分析，它简直是构建现代信息社会的一块重要基石。书中对各种算法的解释，不仅仅是给出了推导过程，更重要的是，它深入浅出地阐释了这些算法背后的逻辑和思想。我尤其喜欢书中关于“频谱分析”的章节，它让我明白了为什么我们能够通过不同的“频率”来区分和处理不同的信息。而且，这本书的语言风格非常灵活，时而严谨，时而又带有一点点启发性的引导，让我在学习的过程中不会感到疲惫，反而能保持高度的兴趣。它就像一个经验丰富的老师，一边耐心讲解，一边时不时抛出一些引导性的问题，激发我独立思考。

评分☆☆☆☆☆

这本书我确实挺期待的，毕竟“数字信号处理”这个概念听起来就挺高大上的。我之前接触过一些基础的信号理论，大概知道它在图像识别、通信系统甚至音频处理等方面都有广泛应用。但《数字信号处理原理与方法研究》这个书名，让我感觉它不仅仅是介绍一些皮毛，而是要深入挖掘其背后的原理和各种精妙的方法。我设想这本书会像一个经验丰富的向导，带我一步步揭开数字信号处理神秘的面纱。比如，它应该会从最基础的采样定理讲起，解释为什么要把连续的模拟信号转化为离散的数字信号，以及在这个过程中会发生什么（奈奎斯特率什么的），还会不会涉及到一些抗混叠滤波器的设计思路。然后，肯定会讲到傅里叶变换，这是信号处理的核心吧？从离散傅里叶变换（DFT）到快速傅里叶变换（FFT），估计会详细讲解它们的推导过程、计算复杂度以及在实际中的应用，比如频谱分析。另外，“方法研究”这个词让我对这本书的期待值更高了，它会不会介绍各种不同的滤波方法，比如FIR滤波器和IIR滤波器，它们各自的优缺点是什么？在实际设计中又该如何选择？会不会有关于窗函数、极点零点配置等方面的详细讨论？甚至，会不会涉及到一些更高级的主题，比如小波变换，它在信号的时频分析方面有什么独到之处？我非常希望这本书能够理论与实践并重，既有严谨的数学推导，又能通过丰富的实例和代码示例来帮助我理解和掌握这些概念。总之，我希望这本书能让我对数字信号处理有一个全面、深入且实用的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，简直是我在信号处理领域摸索多年的及时雨！我之前一直是那种“知道有这么个东西，但具体怎么回事就两眼一抹黑”的状态。看了《数字信号处理原理与方法研究》之后，我才真正明白，原来数字信号处理并非只是冷冰冰的公式堆砌，它背后蕴含着如此精妙的数学思想和工程智慧。我印象最深刻的是书中关于“采样”和“重建”的章节，它用生动形象的比喻，解释了为什么不能随意采样，以及如何通过插值等技术将离散信号还原成连续信号，这让我瞬间茅塞顿开。还有关于“滤波”的部分，我以前总觉得滤波器就是个黑盒子，加进去一段信号，出来一段“干净”的信号，至于怎么“干净”的，完全不知所以。这本书让我了解了各种滤波器（FIR, IIR）的设计原则、传递函数，甚至还涉及到不同设计方法的权衡与取舍。它不仅仅是教我“怎么做”，更重要的是教我“为什么这么做”，以及“这样做会有什么后果”。书中还穿插了大量的例子，比如如何用数字信号处理来去除音频中的噪声，如何提取图像中的边缘信息，这些实例让理论知识变得触手可及，我感觉自己已经能够开始尝试解决一些实际问题了。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受就是它提供了一个非常系统和完整的学习框架。我之前接触过一些零散的关于信号处理的知识点，但总是感觉像是一堆散落的拼图，不知道如何将它们有机地联系起来。《数字信号处理原理与方法研究》这本书，恰恰填补了我在这方面的空白。它不仅仅是罗列了各种算法和公式，更重要的是，它清晰地梳理了数字信号处理的逻辑脉络。从信号的离散化过程，到各种变换（如傅里叶变换、Z变换）的引入，再到滤波器设计、谱估计等实际应用，整本书的结构非常紧凑，过渡自然。我特别喜欢书中对一些经典算法的剖析，比如FFT的实现细节，以及它如何大大提高了计算效率。在滤波器设计的部分，它详细介绍了FIR和IIR滤波器的结构、设计方法（如窗函数法、频率采样法、双线性变换法等），并对比了它们的性能特点，这对于我选择和设计合适的滤波器非常有指导意义。此外，书中还触及了一些进阶内容，比如自适应滤波、谱分析以及小波变换等，这让我对数字信号处理的应用前景有了更广阔的视野。作者在讲解过程中，似乎总是能够预见到读者可能产生的疑问，并提前给出详细的解答，这种“知心”的写作风格，让我在阅读过程中少走了很多弯路。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉非常厚重，不是那种轻飘飘的科普读物，而是实打实地在“研究”数字信号处理的原理和方法。我一直觉得，要真正掌握一门技术，就得深入到它的底层逻辑。《数字信号处理原理与方法研究》恰恰满足了我的这种需求。它不像某些教材那样，仅仅列出一些定理和公式，而是对每一个概念都进行了深入的剖析。比如，在讲解傅里叶变换的时候，它不仅仅给出了数学表达式，还详细解释了其物理意义，以及它如何将信号从时域转换到频域，从而揭示信号的频率成分。在谈到Z变换的时候，它也深入讲解了它与傅里叶变换的关系，以及它在分析离散时间系统中的重要作用。我特别欣赏书中对各种算法的推导过程的详尽展示，这让我能够理解算法的来源和演进，而不是仅仅记住一个现成的结论。书中提到的“研究”二字，也暗示了它不仅仅是介绍已有的知识，可能还包含了一些作者在这一领域的研究心得和独到见解，这对于渴望进一步探索的读者来说，无疑是极大的吸引力。它就像一本武林秘籍，虽然篇幅不小，但里面蕴含的都是真功夫。