多速率数字信号处理和滤波器组理论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王光宇著 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030388902

商品编码：29695787649

包装：平装

出版时间：2013-11-01

基本信息

书名:多速率数字信号处理和滤波器组理论

定价：68.00元

售价：46.2元,便宜21.8元,折扣67

作者:王光宇著

出版社：科学出版社

出版日期：2013-11-01

ISBN：9787030388902

字数：

页码：

版次：5

装帧：平装

开本：大16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

王光宇编著的《多速率数字信号处理和滤波器组理论》全面系统地论述了多速率数字信号处理和滤波器组的基本原理，包括时变和非时变滤波器组。《多速率数字信号处理和滤波器组理论》可供研究和工程部门从事数字信号处理和通信技术工作的广大科技人员参考，也可供高等学校相关专业的高年级学生、研究生学习参考。

内容提要

王光宇编著的《多速率数字信号处理和滤波器组理论》全面系统地论述了多速率数字信号处理和滤波器组的基本原理，包括时变和非时变滤波器组。全书共十章，包括离散时间系统和滤波器、多速率系统的组成单元、多通道滤波器组、多通道滤波器组的相关理论、M通道DFT滤波器组、余弦调制滤波器组、时变滤波器组的基本理论、一般的时变滤波器组、M通道时变滤波器组、时变余弦滤波器组。
　　《多速率数字信号处理和滤波器组理论》可供研究和工程部门从事数字信号处理和通信技术工作的广大科技人员参考，也可供高等学校相关专业的高年级学生、研究生学习参考。

目录

作者介绍

文摘

序言

数字信号处理与滤波器组理论：深度解析与前沿应用 本书旨在为读者提供一个全面且深入的数字信号处理（DSP）与滤波器组理论知识体系。我们将从最基础的概念出发，循序渐进地构建起对这一复杂而迷人的领域深刻的理解。本书内容紧密围绕数字信号处理的数学原理、算法实现以及滤波器组在现代通信、图像处理、音频编码等关键技术中的前沿应用。我们力求在理论严谨性的基础上，注重实践操作的指导意义，为读者在科研、工程开发以及学术研究领域打下坚实的基础。 第一部分：数字信号处理基础 在本书的第一部分，我们将首先建立起对数字信号处理核心概念的清晰认知。 离散时间信号与系统： 我们将详细阐述离散时间信号的定义、分类（如周期信号、非周期信号、偶信号、奇信号等）及其在时域和频域的表示方法。在此基础上，我们将深入探讨线性时不变（LTI）系统的基本性质，包括因果性、稳定性、记忆性、可逆性等。卷积运算作为LTI系统的核心，我们将对其进行详尽的分析，并通过丰富的实例展示其在系统响应计算中的重要作用。 Z变换与傅里叶变换： Z变换作为分析离散时间信号与系统的有力工具，我们将详细介绍其定义、收敛域的概念以及重要的性质，包括线性性、时移性、尺度变换性、微分性质、卷积性质等。我们将通过Z变换来分析系统的频率响应，理解其与系统传递函数之间的关系。同时，我们将回顾并深入探讨傅里叶变换在处理连续时间信号和离散时间信号（离散傅里叶变换，DFT）中的核心地位。我们将分析DFT的性质，包括周期性、线性性、对称性、时移性、频率移位性、卷积性质等，并重点介绍快速傅里叶变换（FFT）算法的原理和实现，使其能够高效地计算DFT。 滤波器设计基础： 滤波器在信号处理中扮演着至关重要的角色，用于选择或抑制特定频率范围的信号。我们将介绍滤波器的基本类型，如低通、高通、带通、带阻滤波器，以及它们在现实世界中的应用场景。我们将讨论滤波器的理想特性与实际实现之间的权衡，并初步介绍滤波器设计中的一些关键指标，如通带、阻带、过渡带、截止频率、衰减度等。 第二部分：数字滤波器理论与设计 在掌握了数字信号处理的基础知识后，本书将进一步深入数字滤波器的理论与设计。 无限冲激响应（IIR）滤波器： 我们将详细介绍IIR滤波器的结构及其数学模型。IIR滤波器因其设计灵活性和对计算资源的较低要求而受到广泛应用。我们将详细讲解几种经典的IIR滤波器设计方法，包括巴特沃斯（Butterworth）滤波器、切比雪夫（Chebyshev）滤波器（I型和II型）、椭圆（Elliptic）滤波器。对于每种滤波器，我们将深入分析其频率响应特性，例如通带纹波、阻带衰减、过渡带宽度等，并提供详细的从模拟原型到数字滤波器的设计步骤，包括巴特沃斯变换、脉冲不变法、双线性变换等。同时，我们将讨论IIR滤波器设计的局限性，如可能存在的非线性相位响应问题。 有限冲激响应（FIR）滤波器： 相比于IIR滤波器，FIR滤波器具有线性相位响应的优点，这在许多对信号相位失真敏感的应用中至关重要。我们将探讨FIR滤波器的结构及其数学模型。我们将介绍几种主要的FIR滤波器设计方法，包括窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗）、频率采样法以及最优设计方法（如Parks-McClellan算法）。对于窗函数法，我们将详细分析不同窗函数的频谱泄漏特性以及它们对滤波器性能的影响。Parks-McClellan算法作为一种迭代优化方法，我们将对其原理进行深入剖析，并展示如何通过它设计出性能最优的FIR滤波器。 滤波器组（Filter Bank）理论： 滤波器组是数字信号处理中的一个重要分支，它将信号分解为多个不同频段的子带信号，或者通过子带信号重构原始信号。本书将深入探讨滤波器组的基本概念和关键技术。 子带编码与解码： 我们将详细阐述子带编码的基本原理，即如何通过一组滤波器将输入信号分解为一系列具有不同频率范围的子带信号。我们将分析子带编码在数据压缩（如JPEG 2000中的小波变换）、多速率信号处理和特征提取中的应用。 完美重构（Perfect Reconstruction, PR）滤波器组： 我们将深入探讨滤波器组实现完美重构的充要条件。对于两通道滤波器组，我们将介绍无失真重构（Alias-Free Reconstruction, AFR）滤波器组的构造方法。我们将重点讲解QMF（Quadrature Mirror Filter）滤波器组和LD（Linear Phase Distortion）滤波器组的设计，并分析它们在信号分析和合成中的特性。 多通道滤波器组： 我们将进一步扩展到多通道滤波器组，分析其在更广泛应用中的优势，例如信号的多路复用、信道均衡等。 多速率信号处理与滤波器组的关系： 我们将清晰地阐述多速率信号处理（如抽取、插值）与滤波器组之间的紧密联系。抽取操作会引入混叠，而插值操作会引入镜像频谱，滤波器组的设计恰恰能够有效地解决这些问题，实现信号的有效分解与重构。我们将详细介绍如何利用滤波器组实现无混叠的抽取和插值，以及其在通信系统中的应用。 第三部分：滤波器组的前沿应用与进阶主题 在掌握了滤波器组的核心理论后，本书将进一步探讨其在各个领域的具体应用，并引入一些进阶主题。 小波变换与滤波器组： 小波变换作为一种强大的信号分析工具，其离散小波变换（DWT）与滤波器组有着深刻的内在联系。我们将详细阐述DWT的构成，即通过一系列低通和高通滤波器（即小波滤波器）对信号进行分解，并通过多分辨率分析的框架来理解其工作原理。我们将介绍几种常用的小波族，如Haar小波、Daubauchies小波，并分析它们在信号去噪、特征检测等方面的应用。 通信系统中的滤波器组应用： 滤波器组在现代通信系统中扮演着至关重要的角色。我们将深入分析其在以下方面的应用： 多载波通信（如OFDM）： 我们将解释OFDM系统如何利用滤波器组的思想，将高速数据流分解到多个低速子载波上传输，从而克服多径衰落和频率选择性衰落。我们将分析OFDM系统中发送端和接收端的滤波器组设计，以及其鲁棒性和频谱效率。 信道化滤波器组（Channelizer）： 在软件定义无线电（SDR）等技术中，信道化滤波器组用于将宽带接收信号分解成多个窄带信号，每个窄带信号对应一个独立的通信信道。我们将讨论信道化滤波器组的设计原则，以及如何实现高效的信道分离。 多用户检测： 在多用户接入场景下，滤波器组可用于有效分离和检测不同用户的信号。 图像与音频处理中的滤波器组应用： 图像压缩（如JPEG 2000）： 如前所述，JPEG 2000标准广泛采用了基于小波变换的滤波器组，实现了高效的图像压缩，同时保持了良好的视觉质量。 音频编码与合成： 滤波器组被用于音频信号的频域分解和重构，例如在MP3、AAC等音频编码标准中，通过对音频信号进行子带划分，可以实现更高效率的压缩。同时，滤波器组也可用于合成逼真的音频效果。 图像增强与去噪： 通过在不同频段上对图像进行处理，滤波器组可以有效地去除噪声，增强图像细节。 高级滤波器组设计与优化： 我们将介绍一些更高级的滤波器组设计技术，包括： 广义滤波器组（Generalized Filter Banks）： 探讨超越标准完美重构条件的滤波器组设计，以满足更复杂的需求。 自适应滤波器组（Adaptive Filter Banks）： 介绍如何根据输入信号的统计特性动态调整滤波器组参数，以实现更优的性能。 滤波器组在机器学习中的应用： 简要探讨滤波器组与深度学习模型（如卷积神经网络）的结合，以及在特征提取和模式识别中的潜力。 总结 本书通过由浅入深、系统性的讲解，旨在使读者全面掌握数字信号处理和滤波器组理论的核心概念、关键技术和应用方法。无论您是希望深入理解信号处理原理的学生，还是需要解决实际工程问题的工程师，抑或是对前沿技术充满探索欲的研究人员，本书都将为您提供宝贵的知识财富和实践指导。我们希望本书能够激发您对数字信号处理和滤波器组领域的兴趣，并帮助您在这个充满活力的领域取得更大的成就。

评分☆☆☆☆☆

初次翻阅《[书籍名称]》时，我的第一印象是它的结构极其严谨，简直像一部数学教科书与工程手册的完美结合体。这本书的叙事节奏非常稳健，没有那种为了迎合初学者而刻意放慢脚步的拖沓感。它更像一位经验丰富的老教授，直接带着你深入到问题的核心。我特别留意了书中对“完美重建”条件的讨论，作者不仅给出了经典的结论，还用非常巧妙的几何代数视角解释了为什么某些滤波器组在理论上可行，而在实际受限的硬件环境下会崩溃。这种对理论“边界条件”的敏感度，是区分优秀教材和普通参考书的关键。此外，书中对不同滤波器的正则化（Regularization）策略进行了详尽的比较分析，特别是将L1和L2范数优化方法应用于稀疏信号重构时的性能差异，配以清晰的图表，极大地加深了我对高维信号处理复杂性的认识。总而言之，这本书的每一个章节都像一块块精心打磨的精密齿轮，严丝合缝地构成了处理复杂采样问题的完整理论框架。

评分☆☆☆☆☆

这本《[书籍名称]》无疑是为那些在数字信号处理领域摸爬滚打了多年的专业人士量身打造的深度指南。它没有像许多入门书籍那样，花费大量篇幅解释傅里叶变换或Z变换的基础概念，而是直接切入了现代DSP应用的核心挑战——非均匀采样和动态系统建模。作者在处理连续时间到离散时间系统的转换时，展现了极高的数学功底和工程直觉。特别是对于那些需要在通信、雷达或医疗成像系统中处理具有内在速率差异信号的工程师来说，书中关于最优滤波器组设计和窗口函数选择的章节，简直是如获至宝。我尤其欣赏它在理论推导过程中，对实际硬件实现的考量，比如量化噪声对多速率系统的影响分析，这使得书中的理论不仅仅停留在纸面，而是真正具有工程指导价值。书中对于快速卷积算法在重构过程中的应用讨论，其深度和广度，远超我之前读过的任何相关文献综述。对于想从“会用”DSP工具箱升级到“理解原理并能创新”的读者，这本书是不可或缺的进阶读物。它要求读者具备扎实的线性代数和复变函数基础，否则，光是跟上作者的逻辑推导就会感到吃力，但这正是其价值所在——它筛选并提升了读者的专业层次。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期从事嵌入式系统开发的技术人员，我最看重一本专业书籍是否能提供可操作的洞察力。坦白说，《[书籍名称]》在这一点上远超我的预期。它不仅仅是关于“是什么”和“为什么”，更侧重于“如何做”和“做了之后会怎样”。例如，在讲解过采样和欠采样过程中的混叠抑制时，书中提供了一套基于特定DSP芯片指令集的优化思路，这在其他理论书籍中是极其罕见的。作者似乎预见到了读者在将理论转化为实际代码时可能遇到的所有陷阱，并提前布好了“排雷区”。书中关于噪声整形和抖动对量化误差影响的分析，直接指导了我最近一次在低功耗音频编解码器项目中的设计决策。虽然书中的数学推导非常密集，但那些推导都不是孤立存在的，它们总是紧密地服务于最终的工程目标——构建一个稳定、高效且资源受限的信号处理链路。这本书真正做到了理论与实践的无缝衔接，是一本能真正提高工程实战能力的典范之作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的学术严谨性达到了令人肃然起敬的程度。它不像市面上一些为了追求速度而牺牲深度的教材，而更像是一部经过多年沉淀的学术专著。在每一个关键定理的证明或公式的推导后，作者都会附带一段深刻的评论，讨论该理论在不同物理模型下的适用性局限，以及未来可能的改进方向。这种批判性的思维导向，是培养优秀研究人员的关键。我注意到，书中对迭代算法的收敛性分析非常详尽，不仅给出了收敛的条件，还对不同迭代步长策略对收敛速度和稳定性的影响进行了量化比较。这使得读者不仅学会了算法，更学会了如何评估和优化算法。这本书的排版和插图设计也极具专业水准，复杂的数据流图和模块连接示意图清晰明了，极大地减少了理解复杂系统架构时的认知负荷。总而言之，这是一部值得反复研读、并且每次重读都会发现新亮点的“案头常备”工具书，它代表了该领域研究的顶尖水平。

评分☆☆☆☆☆

我对《[书籍名称]》中关于时频分析工具的扩展性描述印象极为深刻。通常的信号处理书籍会止步于短时傅里叶变换（STFT）或小波变换，但这本书大胆地将研究领域拓展到了更为前沿和更具适应性的框架下。作者对多分辨率分析的几何解释，尤其是引入了“平移不变性”和“尺度不变性”概念时，那种清晰的阐述方式，仿佛打破了以往理解上的壁垒。我特别喜欢它对非均匀采样的处理，它没有简单地套用插值公式，而是从信息论的角度出发，探讨了在给定采样预算下，如何最大化地保留信号的有效信息。书中对这些高级概念的讲解，语言简练而富有张力，使得即便是相对晦涩的主题，也变得可以被消化吸收。这本书的阅读体验是一种持续的“顿悟”过程，它不断地挑战你原有的认知模型，然后提供一个更强大、更具解释力的模型来替代它。对于那些想在信号特征提取和模式识别领域寻求突破的科研人员而言，这本书提供了坚实的理论基石和创新的方向感。