餘數係統原理與在高速數字信號處理中的應用 鬍劍浩、馬上 9787030339454 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鬍劍浩，馬上 著

圖書標籤:

• 餘數係統
• 高速信號處理
• 數字信號處理
• 通信工程
• 數學
• 計算機科學
• 鬍劍浩
• 馬上
• 9787030339454
• 高等教育

店鋪： 書逸天下圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030339454

商品編碼：29299265547

包裝：平裝

齣版時間：2012-04-01

基本信息

書名：餘數係統原理與在高速數字信號處理中的應用

定價：50.00元

作者：鬍劍浩、馬上

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2012-04-01

ISBN：9787030339454

字數：257250

頁碼：193

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.322kg

編輯推薦

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《餘數係統原理與在高速數字信號處理中的應用》由鬍劍浩、馬上所著，本書是在這些研究工作的基礎上，由全體參研人員共同完成的，主要涉及以下幾個方麵的內容：①餘數係統的理論基礎，作者通過研究工作發現從近世代數的角度可以更好、更係統的描述餘數係統的屬性和基本原理，同時也可以更好地為餘數係統與傳統二進製係統建立對應聯係。②餘數係統在數字集成電路應用中的關鍵技術，包括餘數係統的基本運算單元、前嚮轉換和後嚮轉換，還包括在數字信號處理係統必不可少的縮放技術和檢測技術。③餘數係統在通信信號處理中的應用實例，包括單元電路，如FIR濾波器、FFT、變換模塊等，也包括係統設計，如．MIMO-OFDM接收機設計。作者希望通過本書，將餘數係統在數字集成電路中應用的思路、方法介紹給廣大讀者，共同推動相關技術的發展。

內容提要

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現代通信和信號處理係統，特彆是移動、機載和星載設備日益增加的復雜度對數字信號處理芯片在速度和功耗上的要求越來越高。利用餘數係統的並行數字錶徵及運算，即利用並行獨立的簡單運算單元代替傳統的單次復雜運算以簡化運算復雜度並降低功耗，從而使餘數係統成為解決數字信號處理係統中高速、大動態範圍與低功耗、低復雜度問題的有效途徑之一。
本書全麵係統地介紹瞭餘數係統在數字信號處理應用中的算法基礎、構造理論和實現方法，內容包括基礎理論、基本運算、餘數基的選擇與評估、前後嚮轉換、數值縮放、檢測問題以及餘數係統在通信係統中的應用等內容，為低功耗、低復雜度的數字信號處理芯片提供新方法及相關技術手段。
本書可供從事通信、雷達、多媒體等係統數字信號處理電路設計的專業工程師和研究人員閱讀，也可作為通信、電子工程和數字集成電路設計方嚮研究生的參考書。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《數字信號的奧秘：從基本原理到尖端應用》 一部深入探索數字信號處理核心奧義的著作，揭示信號轉換、分析與重構的精妙機製，並展望其在現代科技領域波瀾壯闊的未來。 引言：數字時代的脈搏 我們生活在一個被數字信號所塑造的時代。從智能手機的通信到高清電視的播放，從醫學影像的診斷到航空航天的導航，數字信號處理（DSP）無處不在，驅動著現代科技的飛速發展。然而，在這看似尋常的背後，隱藏著一套深邃而精巧的理論體係和一係列復雜而高效的算法。本書旨在帶領讀者深入數字信號處理的殿堂，領略其獨特的魅力，理解其核心的原理，並探索其在各個尖端技術領域中令人驚嘆的應用。 第一篇：數字信號處理的基石——理論與模型 第一章：信號的本質與數字的轉換 本章將首先從最基本的層麵齣發，深入剖析“信號”的概念。我們將探討各種不同類型的信號，包括模擬信號和數字信號的根本區彆，理解它們各自的特點、優勢與局限性。隨後，我們將聚焦於將連續的模擬信號轉化為離散的數字信號這一關鍵過程——采樣。詳細闡述奈奎斯特-香特農采樣定理，揭示采樣頻率對信號重建精度的決定性影響，並討論采樣過程中可能齣現的混疊現象及其規避方法。緊接著，我們將深入研究量化，即模擬信號幅度離散化的過程。理解量化誤差的産生機製，以及不同的量化策略（如均勻量化、非均勻量化）如何影響信號的動態範圍和信噪比。最後，本章將闡述編碼，即將量化後的數字值轉換為計算機可識彆的二進製形式，為後續的數字處理奠定基礎。 第二章：離散時間係統與綫性時不變（LTI）係統的奧秘 本章將圍繞“係統”這一核心概念展開。我們將重點研究離散時間係統，理解輸入信號與輸齣信號之間的映射關係。在此基礎上，我們將深入探討一類最為重要且應用最廣泛的係統——綫性時不變（LTI）係統。詳細解析LTI係統的兩大基本特性：疊加性和時移不變性。通過引入衝擊響應（單位脈衝響應）的概念，我們將揭示LTI係統在時域內的行為特徵。讀者將學習如何利用捲積運算，通過係統的衝擊響應和輸入信號，精確預測係統的輸齣。本章還將介紹LTI係統的頻率域特性，以及傅裏葉變換在分析LTI係統頻率響應中的作用。理解頻率響應如何描述係統對不同頻率成分信號的處理特性，對於設計濾波器和分析係統穩定性至關重要。 第三章：傅裏葉變換傢族——洞悉信號的頻率成分 頻率是理解信號行為的關鍵維度。本章將引領讀者穿越傅裏葉變換的浩瀚星海。我們將從連續時間傅裏葉變換（CTFT）開始，理解它如何將時域信號分解為其無限頻率成分的疊加。隨後，我們將轉嚮離散時間傅裏葉變換（DTFT），探討它在處理離散時間信號時的重要性。然而，DTFT的頻率軸是連續的，這在實際計算中存在睏難。因此，本章將重點闡述離散傅裏葉變換（DFT），揭示它如何將連續的頻率軸離散化，從而使其能夠被計算機精確計算。我們將詳細講解DFT的計算公式，並通過大量實例演示其應用。更重要的是，本章將深入介紹快速傅裏葉變換（FFT）算法。讀者將理解FFT如何通過分治策略，極大地降低DFT的計算復雜度，從而使其在實時信號處理中得以廣泛應用。最後，我們將簡要介紹傅裏葉級數（FS），理解其在周期信號頻譜分析中的作用。 第四章：Z變換——超越傅裏葉變換的統一框架 Z變換是分析離散時間係統，尤其是因果係統和穩定性的一種更為強大和統一的工具。本章將詳細介紹Z變換的定義及其性質。我們將探討Z變換如何將原本在復平麵上錶示的離散時間信號轉換為一個復變量的函數。重點分析Z變換的收斂域（ROC），理解ROC如何與係統的因果性、穩定性以及係統的唯一性密切相關。本章將深入講解逆Z變換的方法，使讀者能夠從Z域函數恢復到時域信號。我們將詳細闡述Z變換在係統分析中的應用，特彆是如何利用Z變換將差分方程轉化為代數方程，簡化係統的求解過程。此外，本章還將引入LTI係統的係統函數（傳遞函數）的概念，以及零、極點圖在分析係統頻率響應和穩定性方麵的作用。Z變換為理解和設計數字濾波器提供瞭堅實的理論基礎。 第五章：數字濾波器設計——塑造信號的頻率特性 濾波器是數字信號處理中的核心組件，用於選擇性地放大或衰減信號的特定頻率成分。本章將深入探討數字濾波器的設計。我們將區分兩種主要的數字濾波器類型：無限脈衝響應（IIR）濾波器和有限脈衝響應（FIR）濾波器。詳細闡述它們的結構、設計原理、優缺點以及適用場景。 對於IIR濾波器，我們將介紹幾種經典的低通、高通、帶通和帶阻濾波器設計方法，如巴特沃斯、切比雪夫和橢圓濾波器，重點講解如何將模擬濾波器原型映射到數字域。 對於FIR濾波器，我們將重點講解窗函數法，包括矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等，以及它們的頻率選擇性、阻帶衰減和過渡帶寬度之間的權衡。本章還將介紹其他更高級的FIR濾波器設計方法，如頻率采樣法和最優逼近法（Parks-McClellan算法），使讀者能夠設計齣滿足特定性能指標的濾波器。 第二篇：高速數字信號處理的實踐與算法 第六章：高速信號處理中的基礎算法 本章將聚焦於在高速數字信號處理領域中至關重要的一類基礎算法。我們將迴顧並深化對捲積運算的理解，重點闡述其在時域和頻域的計算方法，並探討如何通過FFT加速大規模捲積的計算，這對於許多DSP應用（如濾波、相關性計算）至關重要。 我們將深入分析相關性計算，講解自相關和互相關函數的概念及其在信號檢測、模式識彆和係統辨識中的應用。 此外，本章還將介紹數字信號處理中的一些基礎變換，如離散餘弦變換（DCT）及其在圖像和音頻壓縮中的廣泛應用。我們將探討DCT與DFT的聯係與區彆，並分析其在數據壓縮效率上的優勢。 第七章：抽樣率變換與多速率信號處理 在許多實際應用中，我們需要改變信號的抽樣率，例如將低速率信號上轉換為高速率信號以適應處理器的速度，或者將高速率信號下轉換為低速率信號以減小數據量和計算復雜度。本章將深入探討抽樣率變換的技術。 我們將詳細介紹信號的抽取（downsampling）和插值（upsampling）過程，並重點講解如何有效地實現它們，包括引入抽取器和插入器，以及如何設計閤適的低通濾波器來防止混疊和消除插值産生的鏡像。 在此基礎上，我們將引入多速率信號處理的概念，分析當信號通過一係列不同速率的抽樣率變換器時可能齣現的復雜問題，以及如何通過先進的設計來優化係統的性能。本章還將介紹一些經典的多速率信號處理結構，如半帶濾波器和多相濾波器組，為設計高效的信號處理係統提供重要的工具。 第八章：自適應濾波——應對時變信號與環境 現實世界中的信號往往不是靜止的，其統計特性可能會隨時間而變化。自適應濾波器能夠根據輸入信號的統計特性自動調整其濾波器的係數，從而實現最佳的濾波效果。本章將深入探討自適應濾波的原理和應用。 我們將詳細介紹幾種經典的自適應濾波算法，包括最小均方（LMS）算法及其變種（如歸一化LMS），以及遞歸最小二乘（RLS）算法。我們將分析這些算法的收斂性能、計算復雜度以及在不同應用場景下的適用性。 自適應濾波在諸多領域有著廣泛的應用，例如：噪聲消除（如迴聲消除、語音增強）、信道均衡（在通信係統中補償信道失真）、係統辨識（實時估計未知係統的參數）以及模式識彆等。 第九章：高速硬件實現的關鍵技術 將復雜的數字信號處理算法高效地轉化為硬件實現，是實現高速數據處理的關鍵。本章將探討實現高速DSP的硬件技術。 我們將介紹常用的DSP處理器架構，包括其獨特的指令集、並行處理能力以及專門為DSP操作優化的硬件加速器。 此外，本章還將深入探討現場可編程門陣列（FPGA）在高速DSP中的應用。我們將講解如何利用FPGA的高度並行性和可編程性，將DSP算法直接映射到硬件邏輯，從而實現極高的處理速度和效率。讀者將瞭解FPGA的開發流程，以及如何利用硬件描述語言（如Verilog或VHDL）進行設計。 最後，本章還將討論專用集成電路（ASIC）在超高速、低功耗DSP應用中的作用，以及在選擇閤適的硬件平颱時需要考慮的因素，如性能、成本、功耗和開發周期。 第三篇：數字信號處理的尖端應用與未來展望 第十章：通信係統中的DSP 數字信號處理在現代通信係統中扮演著核心角色。本章將重點介紹DSP在各種通信技術中的具體應用。 我們將探討在數字調製解調（如QPSK、QAM）中的DSP算法，如何將信息高效地編碼到載波信號中，以及如何從接收到的信號中準確地恢復原始信息。 數字信號處理在信道估計與均衡中也至關重要，用於補償傳輸過程中産生的信號失真和衰減，提高通信係統的可靠性。 此外，本章還將涉及DSP在多址接入技術（如OFDM）中的作用，以及在誤碼率（BER）分析和性能優化中的應用。 第十一章：圖像與視頻處理中的DSP 圖像和視頻信號的數字化和處理是DSP最直觀的應用領域之一。本章將詳細介紹DSP在圖像與視頻處理中的關鍵技術。 我們將從基本的圖像增強（如對比度調整、銳化、降噪）開始，然後深入到圖像壓縮（如JPEG、MPEG）的核心算法，理解如何利用DSP技術在保證視覺質量的前提下減小數據量。 本章還將介紹特徵提取、目標檢測與識彆等高級圖像處理技術，以及在視頻編碼、運動估計和流媒體傳輸中的DSP應用。 第十二章：音頻與聲學信號處理中的DSP 音頻信號的處理是DSP的另一個重要應用領域，涉及音樂、語音和環境聲音的各種處理。本章將探討DSP在音頻信號處理中的應用。 我們將介紹音頻編碼與解碼技術（如MP3、AAC），以及如何利用DSP實現高質量的音頻壓縮。 DSP在語音識彆、語音閤成、迴聲消除（用於電話會議和通信係統）、混響效果（用於音樂製作）以及聲場分析等領域發揮著關鍵作用。 第十三章：其他前沿領域的DSP應用 數字信號處理的觸角已經延伸到眾多前沿科技領域。本章將簡要介紹DSP在其他關鍵領域的應用，展示其強大的通用性和廣闊的發展前景。 我們將探討DSP在生物醫學信號處理中的應用，例如心電圖（ECG）信號分析、腦電圖（EEG）信號處理以及醫學影像（如MRI、CT）的重建與增強。 此外，本章還將介紹DSP在雷達與聲納係統中的信號探測與目標跟蹤，在金融數據分析中的模式識彆與預測，以及在科學儀器與測試測量中的數據采集與處理。 結論：數字信號處理的未來圖景 本章將對全書內容進行總結，並展望數字信號處理未來的發展趨勢。我們將討論人工智能與機器學習如何與DSP深度融閤，催生更智能、更自適應的信號處理係統。我們還將探討在物聯網（IoT）、5G/6G通信、虛擬現實（VR）/增強現實（AR）等新興技術領域，DSP將扮演何種角色。數字信號處理作為現代科技的基石，其重要性將與日俱增，其創新潛力也將持續不斷地釋放。 《數字信號的奧秘：從基本原理到尖端應用》，將為您揭開數字信號處理的神秘麵紗，帶您領略其嚴謹的理論體係、精巧的算法設計以及無限的創新可能。無論您是相關領域的學生、研究人員，還是對現代科技充滿好奇的愛好者，本書都將是您深入理解數字世界脈搏的寶貴嚮導。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容，用“精煉”和“深刻”來形容一點都不為過。作者們沒有大篇幅的敘述，而是直擊核心，將復雜的數學概念和算法邏輯濃縮於文字之中。對於我這種需要快速掌握核心要點的讀者來說，這種風格非常高效。我特彆注意到，書中在講解餘數係統原理時，並沒有迴避其數學上的嚴謹性，而是循序漸進地引導讀者理解其背後的數學邏輯。這一點對於真正想要深入理解某個技術領域的讀者而言，至關重要。我尤其感興趣的是，餘數係統與高速數字信號處理的結閤點。在如今對實時性和吞吐量有著極高要求的數字係統設計中，任何能夠帶來性能提升的算法和理論都值得我們去深入研究。這本書，似乎就提供瞭這樣一個契機，讓我能夠從一個新的維度去審視信號處理中的性能瓶頸。

評分☆☆☆☆☆

初讀這本書，最直觀的感受是其內容的“硬核”程度。它不像某些科普讀物那樣，用大量的類比和生動的語言來降低閱讀門檻，而是直接深入到數學模型和算法層麵。對於我這樣一個對信號處理理論有一定基礎但又非專業研究者來說，某些推導過程的確需要反復揣摩，甚至拿齣紙筆進行演算。然而，正是這種嚴謹和深入，纔更能體現齣其作為一本專業書籍的價值。我尤其對書中在高速數字信號處理領域中引入餘數係統的部分感到好奇。我之前主要接觸的是傅裏葉變換、捲積等經典方法，而餘數係統似乎提供瞭一個全新的視角來解決高計算復雜度的問題，尤其是在現代通信、雷達等領域，對處理速度的要求極高，這種新穎的解決方案無疑具有重要的理論和實踐意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當樸實，給人一種沉靜而專業的印象。拿到手裏，紙張的質感很好，觸感厚實，翻閱時沒有那種廉價的飄忽感，這點對於一本偏學術的書籍來說，是非常重要的加分項。序言部分，作者們並沒有故弄玄虛，而是開門見山地闡述瞭研究背景和核心思想，語言條理清晰，邏輯嚴謹，讀來讓人立刻就能感受到作者深厚的學術功底和嚴謹的治學態度。即便我並非直接從事這方麵的高端研究，僅僅是翻閱目錄和部分章節的引言，也能感受到其內容的深度和廣度。特彆是關於“餘數係統”這一概念的引入，我之前接觸不多，但通過作者的描述，似乎觸及到瞭數字係統設計中一種彆具一格的計算思維方式，這種非傳統思路的引入，本身就極具吸引力，讓人期待後續更深入的講解。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期在數字信號處理一綫工作的工程師，我拿到這本書時，內心是帶著一份期待與一絲審慎的。期待是因為，我相信能夠齣版的專業書籍，其內容必然是經過精心打磨的；審慎則是因為，我們日常工作中接觸到的“高速”和“應用”往往意味著對算法效率的極緻追求，而“餘數係統”這個概念，我之前在課程中有所涉獵，但對其在實際工程中的具體落地和優化，瞭解並不深入。這本書的齣現，恰好填補瞭這一知識盲區。它不僅僅是理論的堆砌，更重要的是，作者似乎在努力架起理論與實踐之間的橋梁。書中的一些案例分析，即便隻是粗略翻閱，也能感受到其緊密結閤實際工程需求的特點，這對於我這樣希望將理論知識轉化為實際生産力的讀者來說，無疑是極具參考價值的。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本書，首先撲麵而來的是一種嚴謹求實的學術氣息。裝幀設計雖然沒有華麗的插圖，但其內涵卻足以吸引人。作者在序言和引言部分，就明確瞭本書的研究目標和貢獻，語言精煉，直指核心。作為一個對信號處理領域感興趣的讀者，我一直在尋找能夠提供係統性知識、又能啓發新思路的讀物。而“餘數係統”這一概念，在我之前的知識體係中占據的位置並不顯著，但其在數學上獨具的魅力，以及在解決特定計算難題上的潛力，一直讓我心生好奇。這本書，似乎就是為我打開瞭這扇門。它不僅僅是在介紹一個數學工具，更是在探討如何用這一工具來革新高速數字信號處理的現有模式，這一點，無疑是極具吸引力的。