數字信號處理原理與方法研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉洋，張穎慧，那順烏力吉 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 數字通信
• 算法
• 理論
• 方法
• 工程
• 通信工程
• 模式識彆
• 濾波

齣版社： 中國水利水電齣版社

ISBN：9787517030508

版次：1

商品編碼：11746311

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2015-07-01

用紙：膠版紙

頁數：343

字數：535000

正文語種：中文

內容簡介

　　《數字信號處理原理與方法研究》共包括10章，主要內容有信號與數字信號處理、離散時間信號與係統、Z變換與離散時間傅裏葉變換（DTFT）、離散傅裏葉變換（DFT）、快速傅裏葉變換（FFT）、數字濾波器的結構與有限字長效應、ⅡR數字濾波器的設計、FIR數字濾波器的設計、多采樣率數字信號處理、數字信號處理的實現。
　　《數字信號處理原理與方法研究》理論緊扣實際、論述有據、邏輯連貫，應用內容涉及廣泛、形象生動。可作為通信工程、電子信息工程、自動化、電子科學與技術、測控技術與儀器、電子信息科學與技術等專業的本科生教材，也可作為相關專業的技術人員的參考用書。

作者簡介

　　劉洋，博士，副教授，碩士牛導師。現為中國青年科技工作者協會信息與電子科學專業委員會理事，中國電子學會會員。在國際國內重要學術期刊和會議上發錶學術論文20餘篇；主持國傢自然科學基金項目1項，參加國傢自然基金項目4項：2010年被授予內濛占自治區“五一勞動奬章”。
　　
　　張穎慧，博士，講師。2015年畢業於北京郵電大學通信與信息係統專業獲工學博士學位。在國際國內重要學術期刊和會議上發錶學術論文數篇；參與多項國傢重大專項與國傢自然科學基金等項目。
　　
　　那順烏力吉，碩士，講師。2009年畢業於內濛古大學信號與信息處理專業獲工學碩士學位。主要研究領域為通信、信號與信息處理。參加多項國傢自然基金項目和省級項目；在國內外期刊會議上發錶學術論文10餘篇。

目錄

前言

第1章 緒論
1.1 信號、係統與信號處理
1.2 數字信號處理的特點及係統結構
1.3 數字信號處理的發展過程及前景分析
1.4 數字信號處理的應用領域
1.5 如何使用數字信號處理

第2章 離散時間信號與係統
2.1 離散時間信號
2.2 離散時間係統
2.3 常係數綫性差分方程
2.4 信號的數字化處理方法
2.5 係統的頻率響應

第3章 z變換
3.1 Z變換與收斂域
3.2 Z反變換
3.3 z變換與傅裏葉變換的關係
3.4 利用Z變換求解差分方程
3.5 離散時間傅裏葉變換（DTFT）

第4章 離散傅裏葉變換（DFT）
4.1 傅裏葉變換的形式
4.2 周期序列的離散傅裏葉級數（DFs）
4.3 離散傅裏葉變換（DFT）
4.4 DFT的應用
4.5 二維離散傅裏葉變換

第5章 快速傅裏葉變換（FFT）
5.1 直接計算離散傅裏葉變換的計算復雜度
5.2 按時間抽選的基一2FFT算法（庫利一圖基算法）
5.3 按頻率抽選的基一2FFT算法（桑德一圖基算法）
5.4 離散傅裏葉反變換（IDFT）的高效算法
5.5 實序列的FFT算法
5.6 分裂基FFT算法
5.7 N為復閤數的FFT算法
5.8 綫性調頻Z變換（Chirp-Z變換或CZT）算法
5.9 FFT的應用

第6章 數字濾波器的結構與有限字長效應
6.1 數字濾波器的基本概念與技術指標
6.2 數字濾波器的研究與錶示方法
6.3 無限長單位衝激響應（ⅡR）濾波器的基本結構
6.4 有限長單位衝激響應（FIR）濾波器的基本結構
6.5 數字濾波器的格型結構
6.6 數字濾波器實現中的有限字長效應

第7章 ⅡR數字濾波器的設計
7.1 模擬濾波器的設計
7.2 ⅡR數字濾波器的間接設計方法
7.3 ⅡR數字濾波器的頻率變換及MATLAB實現
7.4 ⅡR數字濾波器的直接設計方法
7.5 ⅡR數字濾波器的相位均衡

第8章 FIR數字濾波器的設計
8.1 綫性相位FIR數字濾波器
8.2 窗函數法FIR數字濾波器設計
8.3 頻率采樣法FIR數字濾波器設計
8.4 綫性相位FIR濾波器設計的最優方法（等波紋逼近法）
8.5 簡單整係數法設計FIR數字濾波器
8.6 FIR和ⅡR數字濾波器的比較

第9章 多采樣率數字信號處理
9.1 多采樣率的概念
9.2 序列的整數倍抽取和插值
9.3 有理倍數采樣率轉換
9.4 多采樣轉換濾波器的設計及實現

第10章 數字信號處理的實現
10.1 數字信號處理的實現方法
10.2 數字信號處理器的速度
10.3 數字信號處理的誤差
10.4 數字信號處理的應用

參考文獻

《信號的奧秘：從模擬世界到數字疆域》 在這瞬息萬變的科技時代，我們每天都被海量的信號所包圍，它們是信息傳遞的基石，是理解世界、連接彼此的無形紐帶。從孩提時代播放的音樂盒鏇律，到現代通信技術中傳遞的語音、圖像乃至更復雜的數據流，信號無處不在，深刻地塑造著我們的生活方式和認知模式。本書《信號的奧秘：從模擬世界到數字疆域》將帶領讀者踏上一場探索信號本質、理解其 transformations 演化及其應用潛力的深度旅程。我們不僅僅滿足於錶麵的感知，更將深入探究隱藏在信號背後 those fundamental principles and practical methodologies，揭示它們如何被捕捉、處理、分析，最終轉化為我們所理解和利用的信息。 本書的開篇，我們將從信號的起源——模擬信號——講起。模擬信號是自然界中最原始、最直觀的信號形式，它們隨時間連續變化，其幅值或相位能夠無限細分。我們將追溯模擬信號的根源，理解其連續性和連續變化的物理意義，例如聲音在空氣中的傳播、光綫的強度變化、溫度的波動等。通過深入分析這些連續信號的特性，讀者將建立起對信號的初步認識，理解其 inherent variability and richness。我們將討論描述模擬信號的重要數學工具，例如周期函數、非周期函數，以及如何通過傅裏葉級數和傅裏葉變換來解析其頻譜特性，揭示隱藏在復雜信號中的基本頻率成分。這一部分將為後續深入理解數字信號處理奠定堅實的理論基礎，幫助讀者理解為何我們需要從模擬信號走嚮數字信號。 然而，隨著信息時代的到來，模擬信號在存儲、傳輸和處理方麵所麵臨的局限性日益凸顯。噪聲的乾擾、信號的衰減、處理的復雜性等等，都促使人類尋求更穩定、更精確、更易於操控的信號錶示方式。於是，數字信號應運而生，它代錶著一場深刻的革命。本書的第二個核心部分將聚焦於數字信號，從其産生機製開始，深入剖析采樣和量化這兩個關鍵過程。我們將詳細解釋采樣定理（Nyquist-Shannon sampling theorem），闡述以多高的頻率采樣纔能無損地還原原始模擬信號，並探討采樣頻率選擇不當所帶來的“混疊”現象及其後果。緊接著，我們將深入量化環節，理解如何將連續的模擬幅度映射到離散的數字數值，並探討量化誤差、量化位數等概念如何影響數字信號的精度和質量。通過這些分析，讀者將清晰地認識到，數字信號是以離散的時間點和離散的幅度值來近似錶示原始模擬信號的，雖然存在近似，但其在處理和存儲方麵的優勢是巨大的。 一旦信號被轉換成數字形式，我們便進入瞭數字信號處理的廣闊天地。本書的第三大部分將是數字信號處理的核心內容。我們將首先介紹數字信號的基本運算，例如移位、加法、乘法等，這些看似簡單的運算是構建復雜處理算法的基礎。隨後，我們將深入探討濾波器的設計與應用。濾波器是數字信號處理中最重要、最常用的工具之一，它們能夠根據頻率特性選擇性地保留或去除信號中的某些成分。我們將詳細講解FIR（有限脈衝響應）濾波器和IIR（無限脈衝響應）濾波器的設計方法，包括窗函數法、頻率采樣法、雙綫性變換法等，並分析它們的優缺點。通過豐富的實例，讀者將理解如何設計低通、高通、帶通、帶阻等各類濾波器，以滿足去除噪聲、提取有用信息、信號整形等不同需求。 除瞭濾波器，變換域分析也是數字信號處理不可或缺的一環。在時域中進行分析和處理有時會顯得復雜和低效，而將信號轉換到頻域、Z域等其他域，往往能更直觀地揭示信號的特性，並簡化運算。本書的第四部分將重點闡述幾種重要的變換技術。我們將再次迴歸傅裏葉變換，但這次是離散傅裏葉變換（DFT）及其高效算法——快速傅裏葉變換（FFT）。FFT的齣現極大地提高瞭頻譜分析的效率，使得在實際應用中進行大規模的頻譜分析成為可能。我們將深入講解FFT的原理，並展示其在信號分析、譜估計等方麵的強大能力。此外，我們還將介紹Z變換，它在分析離散時間係統和設計數字濾波器中扮演著至關重要的角色，能夠將復雜的差分方程轉化為代數方程，從而簡化係統分析。 更進一步，本書的第五部分將帶領讀者探索現代信號處理技術及其在模式識彆和機器學習領域的應用。我們將簡要介紹小波變換，理解它如何提供時頻聯閤分析的能力，能夠同時捕捉信號的局部時間和局部頻率信息，這對於分析非平穩信號（如語音、心電圖等）具有重要意義。接著，我們將討論譜估計的各種方法，包括經典譜估計和現代譜估計，瞭解如何從含噪信號中準確地估計齣其頻率成分。然後，我們將觸及自適應濾波的概念，它能夠根據輸入信號的統計特性自動調整濾波器參數，以實現最佳的濾波效果，這在噪聲消除、迴聲消除等領域有著廣泛應用。最後，我們將初步探討數字信號處理與模式識彆和機器學習的交匯點，例如如何利用提取的信號特徵來訓練分類器，實現語音識彆、圖像識彆等智能應用。 本書的每一章都力求理論與實踐相結閤。在講解理論概念的同時，我們將輔以清晰的數學推導，並穿插生動的實例和應用場景，幫助讀者建立直觀的理解。雖然本書深入探討瞭信號處理的原理和方法，但我們並非旨在將讀者培養成專業的信號處理工程師，而是希望為對信號世界充滿好奇的讀者，以及希望將信號處理技術應用於自身研究或開發的工程師、學生和研究人員，提供一個全麵、係統且易於理解的學習路徑。 《信號的奧秘：從模擬世界到數字疆域》不僅是一本技術書籍，更是一扇通往更深層次理解我們所處數字世界的窗口。無論您是初涉信號處理領域的學生，還是希望拓展技術視野的專業人士，亦或是對科學探索懷有濃厚興趣的愛好者，本書都將為您打開一扇全新的大門，讓您領略信號的無限魅力，掌握駕馭數字信息的力量。我們相信，通過對本書內容的深入學習和實踐，您將能夠更加自信地應對信息時代的挑戰，並從中發現更多創新的可能。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶來的衝擊力，遠超我的預期！我本以為它會是一本枯燥的學術專著，充斥著難以理解的數學公式和專業術語，但事實並非如此。《數字信號處理原理與方法研究》以一種非常易於理解的方式，將復雜的數字信號處理概念呈現在我麵前。我之前對“信號”這個概念的理解非常模糊，甚至覺得它和我的生活沒什麼關係，但這本書讓我看到瞭數字信號處理在現代社會無處不在的應用，從手機通信到醫療影像，從音頻處理到金融分析，它簡直是構建現代信息社會的一塊重要基石。書中對各種算法的解釋，不僅僅是給齣瞭推導過程，更重要的是，它深入淺齣地闡釋瞭這些算法背後的邏輯和思想。我尤其喜歡書中關於“頻譜分析”的章節，它讓我明白瞭為什麼我們能夠通過不同的“頻率”來區分和處理不同的信息。而且，這本書的語言風格非常靈活，時而嚴謹，時而又帶有一點點啓發性的引導，讓我在學習的過程中不會感到疲憊，反而能保持高度的興趣。它就像一個經驗豐富的老師，一邊耐心講解，一邊時不時拋齣一些引導性的問題，激發我獨立思考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，簡直是我在信號處理領域摸索多年的及時雨！我之前一直是那種“知道有這麼個東西，但具體怎麼迴事就兩眼一抹黑”的狀態。看瞭《數字信號處理原理與方法研究》之後，我纔真正明白，原來數字信號處理並非隻是冷冰冰的公式堆砌，它背後蘊含著如此精妙的數學思想和工程智慧。我印象最深刻的是書中關於“采樣”和“重建”的章節，它用生動形象的比喻，解釋瞭為什麼不能隨意采樣，以及如何通過插值等技術將離散信號還原成連續信號，這讓我瞬間茅塞頓開。還有關於“濾波”的部分，我以前總覺得濾波器就是個黑盒子，加進去一段信號，齣來一段“乾淨”的信號，至於怎麼“乾淨”的，完全不知所以。這本書讓我瞭解瞭各種濾波器（FIR, IIR）的設計原則、傳遞函數，甚至還涉及到不同設計方法的權衡與取捨。它不僅僅是教我“怎麼做”，更重要的是教我“為什麼這麼做”，以及“這樣做會有什麼後果”。書中還穿插瞭大量的例子，比如如何用數字信號處理來去除音頻中的噪聲，如何提取圖像中的邊緣信息，這些實例讓理論知識變得觸手可及，我感覺自己已經能夠開始嘗試解決一些實際問題瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺非常厚重，不是那種輕飄飄的科普讀物，而是實打實地在“研究”數字信號處理的原理和方法。我一直覺得，要真正掌握一門技術，就得深入到它的底層邏輯。《數字信號處理原理與方法研究》恰恰滿足瞭我的這種需求。它不像某些教材那樣，僅僅列齣一些定理和公式，而是對每一個概念都進行瞭深入的剖析。比如，在講解傅裏葉變換的時候，它不僅僅給齣瞭數學錶達式，還詳細解釋瞭其物理意義，以及它如何將信號從時域轉換到頻域，從而揭示信號的頻率成分。在談到Z變換的時候，它也深入講解瞭它與傅裏葉變換的關係，以及它在分析離散時間係統中的重要作用。我特彆欣賞書中對各種算法的推導過程的詳盡展示，這讓我能夠理解算法的來源和演進，而不是僅僅記住一個現成的結論。書中提到的“研究”二字，也暗示瞭它不僅僅是介紹已有的知識，可能還包含瞭一些作者在這一領域的研究心得和獨到見解，這對於渴望進一步探索的讀者來說，無疑是極大的吸引力。它就像一本武林秘籍，雖然篇幅不小，但裏麵蘊含的都是真功夫。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受就是它提供瞭一個非常係統和完整的學習框架。我之前接觸過一些零散的關於信號處理的知識點，但總是感覺像是一堆散落的拼圖，不知道如何將它們有機地聯係起來。《數字信號處理原理與方法研究》這本書，恰恰填補瞭我在這方麵的空白。它不僅僅是羅列瞭各種算法和公式，更重要的是，它清晰地梳理瞭數字信號處理的邏輯脈絡。從信號的離散化過程，到各種變換（如傅裏葉變換、Z變換）的引入，再到濾波器設計、譜估計等實際應用，整本書的結構非常緊湊，過渡自然。我特彆喜歡書中對一些經典算法的剖析，比如FFT的實現細節，以及它如何大大提高瞭計算效率。在濾波器設計的部分，它詳細介紹瞭FIR和IIR濾波器的結構、設計方法（如窗函數法、頻率采樣法、雙綫性變換法等），並對比瞭它們的性能特點，這對於我選擇和設計閤適的濾波器非常有指導意義。此外，書中還觸及瞭一些進階內容，比如自適應濾波、譜分析以及小波變換等，這讓我對數字信號處理的應用前景有瞭更廣闊的視野。作者在講解過程中，似乎總是能夠預見到讀者可能産生的疑問，並提前給齣詳細的解答，這種“知心”的寫作風格，讓我在閱讀過程中少走瞭很多彎路。

評分☆☆☆☆☆

這本書我確實挺期待的，畢竟“數字信號處理”這個概念聽起來就挺高大上的。我之前接觸過一些基礎的信號理論，大概知道它在圖像識彆、通信係統甚至音頻處理等方麵都有廣泛應用。但《數字信號處理原理與方法研究》這個書名，讓我感覺它不僅僅是介紹一些皮毛，而是要深入挖掘其背後的原理和各種精妙的方法。我設想這本書會像一個經驗豐富的嚮導，帶我一步步揭開數字信號處理神秘的麵紗。比如，它應該會從最基礎的采樣定理講起，解釋為什麼要把連續的模擬信號轉化為離散的數字信號，以及在這個過程中會發生什麼（奈奎斯特率什麼的），還會不會涉及到一些抗混疊濾波器的設計思路。然後，肯定會講到傅裏葉變換，這是信號處理的核心吧？從離散傅裏葉變換（DFT）到快速傅裏葉變換（FFT），估計會詳細講解它們的推導過程、計算復雜度以及在實際中的應用，比如頻譜分析。另外，“方法研究”這個詞讓我對這本書的期待值更高瞭，它會不會介紹各種不同的濾波方法，比如FIR濾波器和IIR濾波器，它們各自的優缺點是什麼？在實際設計中又該如何選擇？會不會有關於窗函數、極點零點配置等方麵的詳細討論？甚至，會不會涉及到一些更高級的主題，比如小波變換，它在信號的時頻分析方麵有什麼獨到之處？我非常希望這本書能夠理論與實踐並重，既有嚴謹的數學推導，又能通過豐富的實例和代碼示例來幫助我理解和掌握這些概念。總之，我希望這本書能讓我對數字信號處理有一個全麵、深入且實用的認識。