數字信號處理(英文版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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蔡坤寶著 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• DSP
• 通信
• 電子工程
• 數學
• 算法
• 濾波
• 傅裏葉變換
• 英文教材

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121047633

商品編碼：29397403784

包裝：平裝

齣版時間：2007-08-01

基本信息

書名：數字信號處理(英文版)

定價：39.80元

作者：蔡坤寶著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2007-08-01

ISBN：9787121047633

字數：999600

頁碼：392

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.640kg

編輯推薦

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內容提要

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本書係統地闡述瞭數字信號處理所涉及的信號與係統分析和係統設計的基本理論、基本分析與設計方法、基本算法和處理技術。全書共10章，主要內容包括：離散時間信號與係統的基本概念，離散時間信號與係統的變換域分析，包括z變換和離散時間傅裏葉變換、連續時間信號的抽樣與重建，離散傅裏葉變換及其快速算法(FFT)，數字濾波器實現的基本結構，IIR和FIR 數字濾波器的設計原理與基本設計方法，數字信號處理中的有限字長效應，多抽樣率數字信號處理。本書配有多媒體電子課件、英文版教學大綱、習題指導與實驗手冊。
　　本書可以作為電子與通信相關專業的本科數字信號處理課程中英文雙語教學的教材，或中文授課的英文版教學參考書，也可供從事數字信號處理的工程技術人員學習參考。本書尤其適閤初步開展數字信號處理課程中英文雙語授課的教師與學生選用。

目錄

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1 Introduction
　1.1 What Is a Signal
　1.2 What Is a System
　1.3 What Is Signal Processing
　1.4 Classification of Signals
　　1.4.1 Deterministic and Random Signals
　　1.4.2 Continuous-Time and Discrete-Time Signals
　　1.4.3 Periodic Signals and Nonperiodic Signals
　　1.4.4 Energy Signals and Power Signals
　1.5 Overview of Digital Signal Processing
2 Discrete-Time Signals and Systems
　2.1 Discrete-Time Signals: Sequences
　　2.1.1 Operation on Sequences
　2.2 Basic Sequences
　　2.2.1 Some Basic Sequences
　　2.2.2 Periodicity of Sequences
　　2.2.3 Representation of Arbitrary Sequences
　2.3 Discrete-Time systems
　　2.3.1 Classification of Discrete-Time systems
　2.4 Time-Domain Representations of LTI Systems
　　2.4.1 The Linear Convolution Sum
　　2.4.2 Interconnections of LTI Systems
　　2.4.3 Stability Condition of LTI systems
　　2.4.4 Causality Condition of LTI systems
　　2.4.5 Causal and Anticausal Sequences
　2.5 Linear Constant-Coefficient Difference Equations
　　2.5.1 Recursive Solution of Difference Equations
　　2.5.2 Classical Solution of Difference Equations
　　2.5.3 Zero-Input Response and Zero-State Response
　　2.5.4 The Impulse Response of Causal LTI Systems
　　2.5.5 Recursive Solution of Impulse Responses
　　2.5.6 Classification of LTI Discrete-Time Systems
　　Problems
3 Transform-Domain Analysis of Discrete-Time Signals and Systems
　3.1 The z-Transform
　　3.1.1 Definition of the z-Transform
　　3.1.2 A General Shape of the Region of Convergence
　　3.1.3 Uniqueness of the z-Transform
　3.2 Relation Between the ROCs and Sequence Types
　3.3 The z-Transform of Basic Sequences
　3.4 The Inverse z-Transform
　　3.4.1 Contour Integral Method
　　3.4.2 Partial Fraction Expansion Method
　　3.4.3 Long Division Method
　　3.4.4 Power Series Expansion Method
　3.5 Properties of the z-Transform
　3.6 The Discrete-Time Fourier Transform
　　3.6.1 Definition of the Discrete-Time Fourier Transform
　　3.6.2 Convergence Criteria
　　3.6.3 Properties of the Discrete-Time Fourier Transform
　　3.6.4 Symmetry Properties of the Discrete-Time Fourier Transform
　3.7 Transform-Domain Analysis of LTI Discrete-Time Systems
　　3.7.1 The Frequency Response of Systems
　　3.7.2 The Transfer Function of LTI Systems
　　3.7.3 Geometric Evaluation of the Frequency Response
　3.8 Sampling of Continuous-Time Signals
　　3.8.1 Periodic Sampling
　　3.8.2 Reconstruction of Bandlimited Signals
　3.9 Relations of the z-Transform to the Laplace Transform
　Problems
4 The Discrete Fourier,Transform
　4.1 The Discrete Fourier Series
　4.2 Properties of the Discrete Fourier Series
　　4.2.1 Evaluation of the Periodic Convolution Sum
　4.3 The Discrete Fourier Transform
　4.4 Properties of the Discrete Fourier Transform
　　4.4.1 Circular Convolution Theorems
　4.5 Linear Convolutions Evaluated by the Circular Convolution
　4.6 Linear Time-Invariant Systems Implemented by the DFT
　4.7 Sampling and Reconstruction in the z-Domain
　4.8 Fourier Analysis of Continuous-Time Signals Using the DFT
　　4.8.1 Fourier Analysis of Nonperiodic Continuous-Time Signals
　　4.8.2 Practical Considerations
　　4.8.3 Spectral Analysis of Sinusoidal Signals
　Problems
5 Fast Fourier Transform Algorithms
　5.1 Direct Computation and Efficiency Improvement of the DFT
　5.2 Decimation-in-Time FFT Algorithm with Radix-2
　　5.2.1 Butterfly-Branch Transmittance of the Decimation-in-Time FFT
　　5.2.2 In-Place Computations
　5.3 Decimation-in-Frequency FFT Algorithm with Radix-2
　5.4 Computational Method of the Inverse FFT
　Problems
6 Digital Filtor Structures
　6.1 Description of the Digital Filter Structures
　6.2 Basic Structures for I1R Digital Filters
　　6.2.1 Direct Form
　　6.2.2 Direct Form
　　6.2.3 Cascade Form
　　6.2.4 Parallel Form
　6.3 Basic Structures for FIR Digital Filters
　　6.3.1 Direct Forms
　　6.3.2 Cascade Forms
　　6.3.3 Linear-Phase Forms
　　6.3.4 Frequency Sampling Form
　Problems
7 Design Techniques of Digital IIR Filters
　7.1 Preliminary Considerations
　　7.1.1 Frequency Response of Digital Filters
　7.2 Discrete-Time Systems Characterized by Phase Properties
　7.3 Allpass Systems
　　7.3.1 Nonminimum-Phase Systems Represented by a Cascade Connection
　　7.3.2 Group Delay of the Minimum-Phase Systems
　　7.3.3 Energy Delay of the Minimum-Phase Systems
　7.4 Analog-to-Digital Filter Transformations
　　7.4.1 Impulse Invariance Transformation
　　7.4.2 Step Invariance Transformation
　　7.4.3 Bilinear Transformation
　7.5 Design of Analog Prototype Filters
　　7.5.1 Analog Butterworth Lowpass Filters
　　7.5.2 Analog Chebyshev Lowpass Filters
　7.6 Design of Lowpass IIR Digital Filters
　　7.6.1 Design of Lowpass Digital Filters Using the Impulse Invariance
　　7.6.2 Design of Lowpass Digital Filters Using the Bilinear Transformation
　7.7 Design of IIR Digital Filters Using Analog Frequency Transformations
　　7.7.1 Design of Bandpass IIR Digital Filters
　　7.7.2 Design of Bandstop I]R Digital Filters
　　7.7.3 Design of Highpass IIR Digital Filters
　7.8 Design of IIR Digital Filters Using Digital Frequency Transformations
　　7.8.1 Lowpass-to-Lowpass Transformation
　　7.8.2 Lowpass-to-Highpass Transformation
　　7.8.3 Lowpass-to-Bandpass Transformation
　　7.8.4 Lowpass-to-Bandstop Transformation
　Problems
8 Design of FIR Digital Filters
　8.1 Properties of Linear Phase FIR Filters
　　8.1.1 The Impulse Response of Linear-Phase FIR Filters
　　8.1.2 The Frequency Response of Linear-Phase FIR Filters
　　8.1.3 Characteristics of Amplitude Functions
　　8.1.4 Constraints on Zero Locations
　8.2 Design of Linear-Phase FIR Filters Using Windows
　　8.2.1 Basic Techniques
　　8.2.2 Window Functions
　　8.2.3 Design of Linear-Phase FIR Lowpass Filters Using Windows
　　8.2.4 Design of Linear-Phase FIR Bandpass Filters Using Windows
　　8.2.5 Design of Linear-Phase FIR Highpass Filters Using Windows
　　8.2.6 Design of Linear-Phase FIR Bandstop Filters Using Windows
　Problems
9 Finite-Wordlength Effects in Digital Signal Processing
　9.1 Binary Number Representation with its Quantization Errors
　　9.1.1 Fixed-Point Binary Representation of Numbers
　　9.1.2 Floating-Point Representation
　　9.1.3 Errors from Truncation and Rounding v
　　9.1.4 Statistical Model of the Quantization Errors
　9.2 Analysis of the Quantization Errors in A/D Conversion
　　9.2.1 Statistical Model of the Quantization Errors
　　9.2.2 Transmission of the Quantization Noise through LTI Systems
　9.3 Coefficient Quantization Effects in Digital Filters
　　9.3.1 Coefficient Quantization Effects in IIR Digital Filters
　　9.3.2 Statistical Analysis of Coefficient Quantization Effects
　　9.3.3 Coefficient Quantization Effects in FIR Filters
　9.4 Round-off Effects in Digital Filters
　　9.4.1 Round-off Effects in Fixed-Point Realizations of ILR Filters
　　9.4.2 Dynamic Range Scaling in Fixed-Point Implementations of IIR Filters
　9.5 Limit-Cycle Oscillations in Realizations of IIR Digital Filters
　　9.5.1 Zero-Input Limit Cycle Oscillations
　　9.5.2 Limit Cycles Due to Overflow
　9.6 Round-off Errors in FFT Algorithms
　　9.6.1 Round-off Errors in the Direct DFT Computation
　　9.6.2 Round-off Errors in Fixed-point FFT Realization
　Problems
10 Multirate Digital Signal Processing
　10.1 Sampling Rate Changed by an Integer Factor
　　10.1.1 Downsampling with an Integer Factor M
　　10.1.2 Decimation by an Integer Factor M
　　10.1.3 Upsampling with an Integer Factor L
　　10.1.4 Interpolation by an Integer Factor L
　10.2 Sampling Rate Conversion by a Rational Factor
　10.3 Efficient Structures for Sampling Rate Conversion
　　10.3.1 Equivalent Cascade Structures
　　10.3.2 Polyphase Depositions
　　10.3.3 Polyphase Realization of Decimation Filters
　　10.3.4 Polyphase Realization of Interpolation Filters
　Problems
Appendix A Tables for the z-Transform
Appendix B Table for Properties of the Discrete-Time Fourier Transform
Appendix C Table for Properties of the Discrete Fourier Series
Appendix D Table for Properties of the Discrete Fourier Transform
Appendix E Table for the Normalized Butterworth Lowpass Filters
Appendix F Answers To Partial Problems
References

作者介紹

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蔡坤寶，博士，重慶大學通信工程學院教授，信號與信息處理碩士學位點負責人。多年來緻力於*信號的産生與處理、生物組織粘彈性波動的有限元分析、現代信號處理及其應用和人工神經網絡等方麵的研究工作。十餘年來，積極探索和實施中英文雙語教學，現任重慶市級精品課程“信

文摘

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序言

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《數字信號處理（英文版）》—— 探索信號世界的奧秘 數字信號處理（Digital Signal Processing，簡稱DSP）作為一門跨越通信、控製、圖像、音頻、生物醫學等眾多領域的關鍵技術，早已滲透到現代社會生活的方方麵麵。從智能手機的通話降噪，到高清電視的圖像增強，再到醫療影像的分析診斷，DSP的身影無處不在，驅動著科技的進步，提升著生活的品質。本書旨在深入淺齣地闡釋數字信號處理的核心概念、基本理論和實用技術，為讀者構建一個紮實的DSP知識體係。 本書內容涵蓋瞭DSP的 foundational principles，從最基本的信號與係統理論齣發，逐步深入到數字濾波器的設計與實現，再到傅裏葉變換在信號分析中的應用，直至更高級的采樣理論、量化效應等關鍵議題。我們相信，隻有深刻理解瞭信號在離散時間域和頻率域的轉換規律，纔能有效地對其進行處理和分析。 第一部分：信號與係統基礎 我們將從最根本的概念開始。首先，我們將區分模擬信號與數字信號，探討數字信號的生成過程，包括采樣和量化。理解這兩個步驟至關二是數字信號處理的基石。我們將詳細介紹采樣定理，解釋奈奎斯特定理的重要性，並探討欠采樣和過采樣可能帶來的影響。量化是另一個關鍵環節，我們將分析量化誤差的來源，以及如何通過提高量化精度來改善信號質量。 接著，我們將進入“係統”的範疇。我們將定義綫性時不變（LTI）係統，並強調其在DSP中的核心地位。通過捲積運算，我們將揭示LTI係統如何響應輸入信號。本書將通過豐富的實例，直觀地展示係統的衝激響應，以及如何利用它來預測係統對任意輸入信號的輸齣。我們會探討不同類型的係統，例如因果係統、穩定係統等，並分析它們各自的特性和應用場景。 第二部分：離散時間傅裏葉變換（DTFT）與傅裏葉級數 傅裏葉變換無疑是信號分析中最為強大的工具之一。本書將重點介紹離散時間傅裏葉變換（DTFT），它允許我們將一個離散時間信號分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦分量的疊加。我們將深入理解DTFT的數學形式，並學習如何計算和解釋頻譜圖。頻譜圖能夠揭示信號的頻率成分，這對於識彆噪聲、提取特定頻率信息至關重要。 同時，我們也將迴顧離散傅裏葉級數（DFS），它適用於周期性離散時間信號的分析，並為理解DTFT提供瞭一個重要的前置概念。我們將探討DFS與DTFT之間的關係，理解周期信號的頻譜是如何離散的，以及非周期信號的頻譜是如何連續的。 第三部分：離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT） 在實際的數字信號處理應用中，我們往往需要處理有限長度的離散信號。這就引齣瞭離散傅裏葉變換（DFT）。DFT是DTFT在有限長信號上的離散化版本。我們將詳細推導DFT的計算公式，並分析其計算復雜度。 直接計算DFT的計算量非常龐大，尤其是在處理長序列時。為瞭剋服這一挑戰，本書將重點介紹快速傅裏葉變換（FFT）算法。FFT是一類高效計算DFT的算法，它能夠極大地降低計算復雜度。我們將深入剖析幾種經典的FFT算法，例如Cooley-Tukey算法，並解釋其工作原理。掌握FFT算法是進行高效數字信號處理的關鍵。 第四部分：數字濾波器設計 數字濾波器是DSP的核心應用之一，它們被用來去除不需要的頻率成分，或者增強感興趣的頻率成分。本書將深入探討數字濾波器的兩種主要類型：無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。 我們將詳細介紹IIR濾波器的設計方法，包括巴特沃斯、切比雪夫和橢圓濾波器等經典設計。我們將討論IIR濾波器的優點（例如高階數下實現相同的頻率響應所需的係數較少）和缺點（例如可能不穩定，相位失真較大）。 接下來，我們將詳細介紹FIR濾波器的設計。我們將介紹幾種常見的FIR濾波器設計方法，例如窗函數法（包括矩形窗、漢寜窗、海明窗等）和頻率采樣法。我們將分析FIR濾波器的優點（例如綫性相位特性，易於實現穩定）和缺點（例如實現相同的頻率響應通常需要更高的階數）。 本書將指導讀者如何根據具體的應用需求，選擇閤適的濾波器類型，並設計齣滿足特定頻率響應要求的數字濾波器。我們將提供大量的實例，演示如何將設計好的濾波器應用於信號的平滑、去噪、均衡等實際場景。 第五部分：高級主題與應用 除瞭上述基礎內容，本書還將觸及一些更高級的DSP主題，為讀者打開更廣闊的視野。 自適應濾波：我們將介紹自適應濾波器，它們能夠根據輸入信號的統計特性自動調整自身參數，以實現最佳的濾波效果。自適應濾波器在噪聲消除、迴聲消除、信道均衡等領域有著廣泛的應用。我們將探討幾種典型的自適應算法，例如LMS（最小均方）算法。 多速率信號處理：在許多應用中，信號在不同的采樣率下進行處理。多速率信號處理技術，例如抽取（decimation）和插值（interpolation），在降低計算復雜度、高效存儲和傳輸信號方麵發揮著重要作用。我們將解釋抽取和插值的工作原理，以及它們在音頻和圖像處理中的應用。 譜估計：除瞭傅裏葉變換，我們還將介紹其他譜估計方法，例如Welch方法和AR模型等。這些方法在信號的頻譜分析方麵提供瞭更精細或更具魯棒性的工具，特彆是在處理短時信號或帶有噪聲的信號時。 DSP在具體領域的應用：最後，本書將通過一係列生動具體的應用案例，展示DSP在通信係統（如調製解調、信道編碼）、音頻處理（如音頻壓縮、語音識彆）、圖像處理（如圖像增強、目標檢測）、以及生物醫學工程（如心電圖分析、腦電圖處理）等領域的廣泛應用。這些案例將幫助讀者將理論知識與實際問題相結閤，深刻體會DSP的強大威力。 學習展望 學習數字信號處理不僅需要掌握數學理論，更需要具備實踐操作的能力。本書提供瞭清晰的原理闡述和豐富的示例，為讀者奠定堅實的理論基礎。我們鼓勵讀者通過實際編程（例如使用MATLAB、Python的NumPy/SciPy庫等）來驗證和應用所學知識，通過動手實踐加深理解，最終能夠獨立地解決實際的DSP問題。 本書適閤於電子工程、通信工程、計算機科學、自動化等相關專業的學生，以及對數字信號處理技術感興趣的從業人員。通過本書的學習，您將能夠深刻理解數字信號的本質，掌握處理和分析數字信號的強大工具，並能夠將其應用於各種實際問題中，為科技的創新和社會的進步貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

本書在高級主題的探討上也毫不含糊。例如，在譜估計的部分，作者介紹瞭經典方法如周期圖法，並深入闡述瞭其局限性，然後引齣瞭更先進的方法，如Welch方法和現代譜估計方法，比如AR模型、ARMA模型等。這些方法在噪聲背景下的信號分析中起著關鍵作用，讓我對如何從含有噪聲的數據中提取有用的信息有瞭更深刻的認識。此外，書中還觸及瞭數字信號處理在通信、圖像處理等領域的應用實例，這極大地激發瞭我進一步學習的興趣，讓我看到瞭理論知識與實際工程的緊密聯係。

評分☆☆☆☆☆

在濾波器設計方麵，這本書提供瞭非常全麵的視角。從模擬濾波器的基本結構（如巴特沃斯、切比雪夫濾波器）齣發，詳細介紹瞭如何將其離散化，設計齣數字濾波器。書中重點講解瞭無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。對於IIR濾波器，作者深入分析瞭如何利用雙綫性變換等方法將模擬濾波器轉化為數字濾波器，並討論瞭穩定性問題。而對於FIR濾波器，則詳細介紹瞭窗函數法和頻率采樣法等設計方法，並強調瞭FIR濾波器具有綫性相位響應的優點，這在很多實際應用中是至關重要的。

評分☆☆☆☆☆

這本《數字信號處理》的英文原版，我拿到手上的時候，就被它紮實的理論功底和清晰的講解深深吸引瞭。書的開篇部分，作者非常細緻地從連續時間信號和係統的基本概念講起，無論是傅裏葉級數、傅裏葉變換，還是拉普拉斯變換，都給齣瞭非常嚴謹的數學推導，並且配閤瞭大量的圖示，使得抽象的數學概念變得直觀易懂。我尤其喜歡書中對衝激信號和捲積運算的闡述，這部分是理解綫性時不變係統的核心，作者的講解讓我對這兩個概念有瞭前所未有的透徹理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的配套資源也相當豐富，雖然我主要聚焦於紙質書的內容，但瞭解到書中提及的一些算法和理論，通過查閱相關的在綫資料和代碼實現，能夠更直觀地理解。作者在編寫過程中，似乎特彆注重邏輯的連貫性和知識的層層遞進，使得即使對於初學者，也能在剋服一定睏難後，逐步建立起對數字信號處理的宏觀認識。書中的習題設計也很有代錶性，涵蓋瞭從基礎概念到復雜算法的各個方麵，能夠有效地檢驗和鞏固所學知識，是我進行深入研究的寶貴參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我印象深刻的是它對離散時間信號和係統的處理方式。作者循序漸進地引入瞭采樣定理、奈奎斯特速率等關鍵概念，並且非常詳細地解釋瞭為什麼實際係統中要進行采樣，以及采樣過程中可能齣現的混疊現象。之後，書中詳細講解瞭離散傅裏葉變換（DFT）和快速傅裏葉變換（FFT）的算法原理，包括如何通過蝶形運算來大大提高計算效率。我嘗試著跟著書中的例子，在腦海中模擬瞭一下FFT的計算過程，感覺豁然開朗，這種計算上的優化帶來的實際意義簡直是革命性的。