數字信號處理原理和算法實現·第2版/21世紀高等學校電子信息工程規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李莉，張倩，俞玉蓮 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 算法
• 電子信息工程
• 通信工程
• 高等教育
• 教材
• 21世紀高等學校規劃教材
• DSP
• MATLAB

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302403685

版次：2

商品編碼：12007398

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-07-01

用紙：膠版紙

頁數：271

字數：432000

編輯推薦

　　1）教材內容閤適、結構閤理、係統性強。在理論上重點突齣，概念清晰。強調教材內容的整體優化，更利於學生的學習；
　　2）緊跟當代科學技術發展的步伐，在教材中引入MATLAB技術，並且都附有具體實現的程序，便於教師指導和學生學習；
　　3）理論聯係實際，將數字信號處理方麵的科研成果轉化為資源加入到教材中，特彆注重加強學生的實踐能力與創新能力培養。

內容簡介

　　本書針對工程應用型本科專業的教學特點，係統介紹數字信號處理的基本理論、基本方法，強調實際應用。通過典型的應用實例、提供的源程序幫助讀者理解和掌握基礎理論的基本應用，激發學生的學習興趣。
　　本書第1章～第4章介紹離散時間信號和係統的基本概念、變換域(Z域)分析、離散傅裏葉變換（DFT）及FFT的基本原理；第5章介紹數字係統的基本網絡結構；第6章和第7章介紹IIR、FIR濾波器的設計方法。
　　根據教學要求可選用與本教材配套的《數字信號處理實驗教程》，對課堂教學、實驗教學和課外拓展內容安排進行選擇和組閤。
　　本書可作為通信、電子信息、計算機應用技術等相關專業本科生教學用書，也可作為從事數字信號處理工作的工程技術人員的參考書。

目錄

緒論
0.1數字信號處理係統的組成
0.2數字信號處理的特點
0.3數字信號處理學科的內容
0.4數字信號處理的實現
0.5數字信號處理係統的應用領域
第1章離散時間信號和係統
1.1概述
1.2時域離散信號
1.2.1模擬信號的采樣、序列
1.2.2常用典型序列
1.2.3序列的運算
1.3離散時間係統
1.3.1綫性
1.3.2時不變性
1.3.3係統輸入輸齣關係
1.3.4係統的因果性和穩定性
1.4係統的綫性常係數差分方程及其求解
1.4.1係統的綫性常係數差分方程
1.4.2綫性常係數差分方程的求解
1.5模擬信號數字處理方法
1.5.1模擬信號數字處理方法概述
1.5.2數字信號轉換成模擬信號
1.6MATLAB實現
1.6.1常用序列的MATLAB實現
1.6.2序列運算的MATLAB實現
1.6.3捲積和的MATLAB實現
1.6.4MATLAB求解離散係統的差分方程
1.7習題
第2章離散時間信號和係統的變換域分析
2.1概述
2.2序列的離散時間傅裏葉變換
2.2.1離散時間傅裏葉變換定義
2.2.2DTFT的性質
2.3周期序列的離散傅裏葉級數與DTFT
2.3.1周期序列的離散傅裏葉級數
2.3.2周期序列的DTFT
2.4DTFT和CFT之間的關係
2.5z變換
2.5.1z變換的定義
2.5.2z變換的收斂域
2.5.3逆z變換
2.5.4z變換的性質與定理
2.5.5利用z變換求數字係統的輸齣
2.6用ZT分析係統的因果性、穩定性和頻響特性
2.6.1傳輸函數與係統函數
2.6.2因果性和穩定性
2.6.3信號頻譜/係統頻響的幾何解釋
2.7MATLAB實現
2.7.1周期序列傅裏葉級數的MATLAB實現
2.7.2序列逆z變換的MATLAB實現
2.7.3係統時域響應的MATLAB實現
2.7.4係統頻率響應的MATLAB實現
2.8習題
第3章離散傅裏葉變換
3.1引言
3.2DFT的定義
3.2.1DFT和IDFT的定義
3.2.2DFT和z變換的關係
3.2.3周期序列與有限長序列的內在聯係
3.3DFT的性質
3.3.1綫性性質
3.3.2序列的和
3.3.3序列的初值
3.3.4序列的圓周移位(循環移位)
3.3.5圓周捲積(循環捲積)及其與有限長序列綫性捲積的關係
3.3.6序列的相關性
3.3.7Parseval定理
3.3.8有限長序列及其DFT的奇偶性和對稱性
3.4頻域取樣
3.5用DFT對連續時間信號進行譜分析
3.5.1DFT是對連續時間信號FT的近似
3.5.2頻率分辨率
3.5.3DFT分析連續時間信號x(t)實例
3.6用DFT對離散時間信號進行譜分析
3.7DFT應用中的問題與參數選擇
3.7.1混疊現象
3.7.2欄柵效應
3.7.3頻率泄漏
3.8MATLAB實現
3.8.1DFT的MATLAB實現
3.8.2用DFT計算綫性捲積和圓周捲積的MATLAB實現
3.8.3連續時間信號譜分析的MATLAB實現
3.9習題
第4章快速傅裏葉變換
4.1概述
4.2基��2 FFT
4.2.1DIT�睩FT原理
4.2.2DIF�睩FT
4.2.3快速傅裏葉反變換
4.3矩陣形式的FFT
4.3.1算法原理
4.3.2進一步減少運算量的措施
4.4FFT應用於長序列捲積
4.4.1快速捲積
4.4.2重疊相加
4.4.3重疊保留
4.5綫性調頻�瞶變換
4.5.1CZT的定義
4.5.2CZT的特點
4.5.3CZT的快速實現
4.6離散哈特萊變換
4.6.1DHT的定義
4.6.2DHT和DFT的關係
4.6.3DHT的性質
4.7MATLAB實現
4.8習題
第5章數字濾波器的結構
5.1概述
5.2信號流圖錶示網絡結構
5.3IIR濾波器的基本網絡結構
5.3.1直接型Ⅰ
5.3.2直接型Ⅱ(典型形式)
5.3.3級聯型
5.3.4並聯型
5.3.5轉置型
5.4FIR濾波器的基本結構
5.5格型結構
5.6MATLAB實現
5.7習題
第6章IIR數字濾波器設計
6.1基本概念
6.1.1數字濾波器和模擬濾波器
6.1.2濾波器的指標
6.1.3數字濾波器的設計原則
6.2模擬濾波器的設計
6.2.1模擬LPF設計指標
6.2.2巴特沃斯模擬低通濾波器設計
6.2.3切比雪夫模擬低通濾波器設計
6.2.4模擬濾波器的頻率變換
6.3IIR LPF設計： 脈衝響應不變法
6.3.1一般數字濾波器的設計思想
6.3.2脈衝響應不變法的變換思想及方法
6.3.3脈衝響應不變法的參數映射關係及特點
6.4IIR LPF設計： 雙綫性變換法
6.4.1雙綫性變換的一般變換關係
6.4.2間接法設計數字LPF時T的選擇
6.4.3雙綫性變換法、脈衝響應不變法的比較
6.5IIR HPF、BPF、BSF設計
6.5.1設計思路
6.5.2頻率變換法設計數字高通濾波器
6.5.3z平麵變換法
6.6IIR濾波器直接設計法
6.7IIR濾波器設計應用實例(MATLAB分析)
6.7.1模擬低通濾波器設計
6.7.2模擬�彩�字濾波器的轉換
6.7.3數字濾波器應用實例
6.8習題
第7章FIR濾波器的設計
7.1FIR濾波器的綫性相位條件和特點
7.2窗函數法設計FIR濾波器
7.2.1窗函數技術
7.2.2窗函數法的應用
7.3頻率取樣法設計FIR濾波器
7.4優化技術設計
7.4.1優化準則
7.4.2綫性相位FIR濾波器的Chebyshev最優逼近
7.5IIR和FIR濾波器的比較
7.6FIR濾波器的MATLAB仿真實現
7.6.1窗函數法設計FIR濾波器的實現
7.6.2頻率取樣法設計FIR濾波器的實現
7.6.3FIR濾波器的優化設計的實現
7.6.4信道均衡器的FIR濾波器的實現
7.7習題
參考答案
參考文獻

《現代通信係統中的信號處理：理論與實踐》 內容簡介 本書聚焦於現代通信係統中的核心技術——數字信號處理，深入探討瞭數字信號處理的基本原理、關鍵算法以及在實際通信係統中的應用。本書旨在為電子信息工程、通信工程、計算機科學與技術等相關專業的本科生和研究生提供紮實的理論基礎和豐富的實踐指導，幫助他們理解和掌握數字信號處理在信息時代所扮演的關鍵角色，並能獨立解決實際工程問題。 核心理論與算法 本書從數字信號處理的基石齣發，係統性地介紹瞭信號的離散化、采樣定理、量化噪聲等基本概念，為讀者構建起數字信號世界的認知框架。在此基礎上，重點闡述瞭數字信號處理的四大支柱： 傅裏葉變換係列（DFT, FFT）： 深入解析瞭離散傅裏葉變換（DFT）的數學原理，並通過快速傅裏葉變換（FFT）算法的多種實現方式，揭示瞭其在信號頻譜分析中的強大能力。讀者將學習如何利用FFT高效地提取信號的頻率成分，理解其在調製解調、濾波、語音識彆等領域的應用。本書不僅會講解FFT算法的復雜度優勢，還會深入探討其在硬件實現上的考量，例如FFT butterflies的結構和並行化策略。 數字濾波理論（FIR, IIR）： 係統性地介紹瞭無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器的設計原理和性能比較。讀者將學習如何根據係統性能指標（如通帶、阻帶、衰減、相位響應）選擇閤適的濾波器結構，並掌握窗函數法、頻率采樣法、Parks-McClellan最優設計法等多種FIR濾波器設計方法，以及IIR濾波器常用的雙綫性變換法、脈衝不變法等設計技術。本書會詳細剖析不同設計方法的優缺點，以及它們在實際應用中的適用場景，例如對相位失真要求嚴格的場閤選擇FIR濾波器，對計算資源有限的場閤考慮IIR濾波器。 隨機信號處理： 深入探討瞭隨機信號的統計特性，包括自相關函數、功率譜密度等。本書詳細講解瞭譜估計的經典方法（周期圖法、改進的周期圖法、Welch法）和現代方法（AR模型、ARMA模型）。讀者將學習如何利用這些工具來分析和理解通信信號中的噪聲成分，以及如何在有噪聲環境下進行信號的檢測和估計。重點將放在現代通信係統中常見的噪聲模型，例如AWGN（加性高斯白噪聲），並講解如何基於這些模型進行性能分析。 自適應信號處理： 詳細介紹瞭自適應濾波器的工作原理和常見算法，如最小均方（LMS）算法及其變種（NLMS, SLMS）和遞歸最小二乘（RLS）算法。讀者將學習如何設計和實現能夠根據輸入信號特性動態調整自身參數的濾波器，這對於處理時變信道、抑製乾擾、均衡信號等具有至關重要的意義。本書將重點解析LMS算法的收斂性、收斂速度和計算復雜度，並對比RLS算法的快速收斂特性及其計算代價。 現代通信係統中的應用 本書並非孤立地介紹理論，而是緊密結閤現代通信係統的實際需求，將數字信號處理的理論與實踐緊密聯係起來，深入探討瞭以下關鍵應用領域： 調製與解調： 詳細闡述瞭各種數字調製技術（如ASK, FSK, PSK, QAM）的原理，以及相應的數字解調方法。重點講解瞭載波同步、符號定時恢復等關鍵技術，以及它們在實現高效可靠通信中的作用。本書會通過具體的例子，說明不同調製方式在信噪比、帶寬效率等方麵的權衡。 信道編碼與解碼： 介紹瞭錯誤檢測和糾正碼的基本原理，包括奇偶校驗、循環冗餘校驗（CRC）、漢明碼、捲積碼和Turbo碼等。讀者將學習這些編碼技術如何增加信息冗餘以抵抗信道傳輸中的錯誤，以及相應的解碼算法（如Viterbi算法）如何有效地恢復原始信息。本書會強調不同編碼方案的糾錯能力與編碼效率之間的關係。 多址接入技術： 深入探討瞭在有限的無綫資源中實現多個用戶同時通信的關鍵技術，包括頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）和正交頻分復用（OFDM）。本書將詳細講解OFDM的原理，包括其如何將高速數據流分割成多個低速數據流在正交的子載波上傳輸，以及如何剋服多徑效應。 譜估計與信號檢測： 結閤實際通信場景，講解如何利用譜估計技術識彆和分析信號的頻率特性，以及如何在存在噪聲和乾擾的情況下準確檢測目標信號。例如，在雷達信號處理、聲納信號處理以及無綫通信中的信號檢測等方麵，譜估計技術都扮演著核心角色。 語音與圖像信號處理： 簡要介紹數字信號處理在語音信號（如語音編碼、語音識彆）和圖像信號（如圖像壓縮、圖像增強）處理中的應用，展示瞭數字信號處理的廣泛適用性。 實踐導嚮與工具應用 本書高度重視理論與實踐的結閤，鼓勵讀者動手實踐。書中提供瞭豐富的計算示例，並鼓勵讀者使用MATLAB/Simulink、Python（NumPy, SciPy, Matplotlib）等主流的科學計算工具和編程語言來實現和驗證算法。通過編程實踐，讀者能夠更直觀地理解算法的運行機製，並能將所學知識應用於實際工程問題。書中會提供一些具體的代碼片段和仿真場景，引導讀者一步步完成對算法的實現和分析。 學習目標 通過學習本書，讀者將能夠： 深刻理解數字信號處理的基本原理和數學基礎。 熟練掌握傅裏葉變換、數字濾波、隨機信號處理和自適應信號處理等核心算法。 理解數字信號處理在現代通信係統中的關鍵作用及其應用方式。 掌握使用MATLAB/Simulink或Python等工具進行信號處理算法的設計、仿真和分析。 具備分析和解決通信係統中數字信號處理相關工程問題的能力。 目標讀者 本書適閤以下讀者： 電子信息工程、通信工程、計算機科學與技術、自動化等專業的本科生和研究生。 從事通信、雷達、導航、音頻、視頻等領域的研發工程師。 對數字信號處理技術感興趣的科研人員和從業者。 本書是通往現代通信係統奧秘的一扇窗口，也是開啓數字信號處理領域職業生涯的堅實階梯。通過對本書內容的深入學習和實踐，讀者將能夠掌握驅動信息時代發展的核心技術，為未來的學習和工作奠定堅實基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一名需要將其作為學習指導的讀者，這本書在教學方法的創新性上給我留下瞭深刻的印象。作者並沒有采用枯燥的理論灌輸方式，而是通過大量的圖錶、流程圖以及精心設計的例題，將抽象的數學概念具象化。例如，在講解捲積運算時，書中用形象的動畫演示瞭滑動窗口的過程，讓我瞬間就理解瞭捲積的本質。在講解快速傅裏葉變換（FFT）時，作者更是將蝶形運算的分解過程以圖解的方式展現齣來，讓原本復雜的算法變得直觀易懂。此外，書中還提供瞭一些簡化的僞代碼，指導讀者如何將理論算法轉化為實際的程序代碼，這對於提升動手實踐能力非常有幫助。我嘗試著去復現書中介紹的一些經典算法，通過實際編程和調試，我對算法的理解又上升瞭一個層次。這本書的教學設計充分考慮到瞭讀者的學習習慣和認知規律，是一本真正能夠幫助讀者掌握數字信號處理核心技術的優秀教材。

評分☆☆☆☆☆

在翻閱這本書的過程中，我感受到瞭作者在知識體係構建上的匠心獨運。開篇就對數字信號處理的學科定位、發展曆程以及其在現代科技中的重要作用進行瞭宏觀的闡述，為我勾勒齣瞭一幅清晰的學科全景圖。隨後，從信號的離散化、量化開始，到濾波器的設計與實現，再到更高級的時頻分析和統計信號處理，每一個知識點都如同精心打磨的寶石，鑲嵌在邏輯嚴謹的知識鏈條中。我尤其欣賞書中對濾波器設計部分的講解，不僅涵蓋瞭窗函數法、頻率采樣法等經典設計方法，還對優化設計方法進行瞭介紹，並在每個方法後都提供瞭相應的算法實現思路和性能分析，讓我能夠清晰地理解不同設計方法的適用場景和優劣。此外，書中對多速率信號處理的講解也讓我耳目一新，它揭示瞭信號采樣率轉換在數據壓縮、通信係統等領域的核心作用，並通過實例演示，讓我對這一關鍵技術有瞭更深刻的理解。

評分☆☆☆☆☆

這是一本令人振奮的學習材料，讓我對數字信號處理的世界有瞭前所未有的認識。從理論推導的清晰性到算法實現的細緻講解，都充分體現瞭作者深厚的學術功底和豐富的實踐經驗。書中關於離散時間信號與係統的基本概念，從時域分析到頻域分析的過渡，邏輯嚴謹，循序漸進，即便是我這樣的初學者，也能在反復揣摩中逐漸掌握核心要義。尤其值得稱贊的是，作者並沒有將理論束之高閣，而是巧妙地將各種經典算法，如傅裏葉變換、Z變換、FIR/IIR濾波器設計等，與具體的工程應用場景相結閤，讓我看到瞭這些抽象概念在實際問題中的強大生命力。每章末的習題都極具挑戰性，不僅鞏固瞭知識點，更能啓發我的思考，培養解決實際問題的能力。我特彆喜歡書中對信號采樣與重建部分的處理，其詳細的推導和對混疊現象的深入剖析，讓我徹底理解瞭數字化的過程和其中的關鍵技術，為後續學習打下瞭堅實的基礎。這本書不僅僅是一本教材，更像是一位循循善誘的老師，引導我一步步深入數字信號處理的殿堂。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，這本書在某些章節的處理上，給瞭我相當大的驚喜。特彆是關於譜估計的部分，作者彆齣心裁地將傳統的周期圖法、Welch法與現代的AR/ARMA模型法進行瞭對比分析，不僅突齣瞭各自的優缺點，更在實際應用案例的演示中，讓我看到瞭不同算法在處理噪聲、分辨率等問題上的差異。這種多角度、深層次的比較，極大地拓寬瞭我的視野，也讓我對如何選擇閤適的譜估計方法有瞭更清晰的認識。此外，書中關於自適應濾波器的介紹也讓我茅塞頓開，從LMS算法的原理到RLS算法的改進，再到其在噪聲消除、均衡器等方麵的應用，都講解得細緻入微。我嘗試著跟著書中的僞代碼實現瞭一些簡單的自適應濾波器，在仿真平颱上取得瞭不錯的效果，這讓我對理論知識的掌握程度有瞭直觀的感受，極大地提升瞭我的學習興趣和信心。總而言之，這本書在理論深度和應用廣度上的平衡把握得非常好，是一本難得的優秀教材。

評分☆☆☆☆☆

這本書無疑是一本具有前瞻性的著作，它在經典理論的基礎上，融入瞭近年來數字信號處理領域的一些最新進展和發展趨勢。我特彆關注瞭書中關於小波變換和多分辨率分析的內容，這部分講解得非常透徹，從多分辨率分析的數學原理到小波變換的數學形式，再到其在圖像壓縮、信號去噪等方麵的應用，都給予瞭充分的闡釋。作者通過生動的圖示和清晰的邏輯，將這些相對復雜的概念變得易於理解，讓我對信號的局部特徵分析有瞭全新的認識。同時，書中對現代通信係統中信號處理的一些前沿問題的探討，也讓我看到瞭數字信號處理未來的發展方嚮，例如在OFDM、MIMO等技術中的應用，這極大地激發瞭我進一步探索和學習的動力。這本書不僅僅滿足瞭我對基礎知識的渴求，更點燃瞭我對該領域未來發展的無限遐想。