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张延华，黎玉玲著 著

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• 傅里叶变换
• 滤波器设计
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• 通信工程
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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111288039

商品编码：29705698523

包装：平装

出版时间：2010-03-01

基本信息

书名:离散信号处理——应用与实践

：35.00元

售价：23.8元,便宜11.2元,折扣68

作者:张延华,黎玉玲著

出版社：机械工业出版社

出版日期：2010-03-01

ISBN：9787111288039

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.540kg

编辑推荐

内容提要

本书主要介绍离散信号处理的基本概念、基本分析方法及应用技术。全书共9章，内容包括离散时间信号与系统的基础理论、离散时间傅里叶分析（DTFT）、离散傅里叶变换（DFT）及快速算法（FFT）、数字滤波器结构及IIR和FIR滤波器的设计、自适应滤波等。本书以离散信号滤波为应用背景，结合L点MA滤波器、加权移动平均滤波器（WMA）和双加权移动平均滤波器（WMA）,讨论了真实金融数据分析的实际应用，对噪声序列的滤波、双音多频（DTMF）信号的检测、太阳黑子活动周期的分析、MACD决策、胎儿心电图中的噪声抑制和回声消除等实际应用问题也进行了案例式讨论。书中给出了大量的仿真应用案例，对多种滤波算法也给出了大量的数值仿真例子，并且还给出了MATLAB算法的仿真程序代码。
　　　本书可作为高等院校电类、机械工程与应用电子技术、生物医学工程、金融数据分析等专业的教材，也可作为从事信号处理工作的工程技术人员的参考用书。

目录

第2版前言
版前言
章　信号和信号处理
　1.1　数字信号处理的起源
　1.2　信号的特征和分类
　1.3　典型信号运算
　　1.3.1　基本时域操作
　　1.3.2　滤波
　　1.3.3　复信号的产生
　　1.3.4　调制和解调
　　1.3.5　多路复用和信号分离
　　1.3.6　正交幅度调制
　1.4　典型信号处理实例
　　1.4.1　远程通信
　　1.4.2　回声定位
　　1.4.3　图像处理
　　1.4.4　柴油发动机信号
　　1.4.5　时间序列
　1.5　典型信号处理应用
　　1.5.1　CD数字音频系统
　　1.5.2　电话拨号应用
　　1.5.3　自适应滤波器
　　1.5.4　电话网络中的回声消除
　1.6　数字信号处理与模拟信号处理的比较
　1.7　关于MATLAB及其工具箱的一些说明
第2章　离散时间信号与系统
　2.1　离散时间信号
　　2.1.1　序列的类型
　　2.1.2　序列运算
　　2.1.3　信号分解
　　2.1.4　离散序列的应用２
　2.2　离散时间系统
　　2.2.1　离散时间运算
　　2.2.2　离散系统的分类
　2.3　序列的卷积和相关
　　2.3.1　卷积和
　　2.3.2　序列的相关
　　2.3.3　卷积与相关的关系
　2.4　差分方程
　　2.4.1　N阶输入/输出差分方程
　　2.4.2　差分方程的求解
　2.5　零输入和零状态响应
　2.6　数字滤波器
　　2.6.1　FIR滤波器
　　2.6.2　IIR滤波器
　　2.6.3　递归与非递归滤波器的关系
　2.7　单位样值响应
　2.8　离散时间系统的应用
　　2.8.1　股票数据的处理
　　2.8.2　噪声数据的抑制
　　2.8.3　平方根的工程计算
　习题6
第3章　离散时间傅里叶分析
　3.1　离散时间傅里叶变换
　3.2　DTFT的性质
　3.3　DTFT的周期性和对称性
　3.4　系统函数
　　3.4.1　定义
　　3.4.2　相位延迟和群延迟
　　3.4.3　逆频率响应
　3.5　滤波器
　3.6　系统的互联
　3.7　信号和系统中的DTFT
　　3.7.1　线性时（移位）不变系统和线性常系数差分方程
　　3.7.2　相关和卷积的频率响应
　　3.7.3　逆系统
　　3.7.4　模拟信号的采样和重构
　3.8　DTFT的应用
　　3.8.1　采样对频域各量的影响
　　3.8.2　内插技术在信号重构方面的应用
　　3.8.3　在低通滤波器中的应用
　习题
第4章　z变换
第5章　离散傅里叶变换及快速算法
第6章　数字滤波器的结构
第7章　IIR滤波器的设计
第8章　FIR滤波器的设计
第9章　自适应滤波及应用
附录 一个实现LMS算法的快速算法
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《数字信号处理：理论、算法与工程实现》 一、本书概述 《数字信号处理：理论、算法与工程实现》是一部系统深入阐述数字信号处理（DSP）领域核心概念、关键算法及其在实际工程中应用的专著。本书旨在为读者构建一个坚实的理论基础，掌握精妙的算法设计，并理解如何在真实世界的系统中实现这些技术。内容覆盖了从基础的离散时间信号与系统分析，到高级的滤波设计、变换域分析、以及现代DSP系统架构和应用等多个方面，力求理论与实践紧密结合，兼顾学术严谨性与工程实用性。 本书适用于高等院校电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术、自动化等相关专业的研究生和高年级本科生，也适合从事通信、音频、视频、生物医学、仪器仪表、控制系统等领域研发的工程师和科研人员。 二、核心内容详述 第一部分：离散时间信号与系统基础 本部分是数字信号处理的基石，为后续深入学习奠定坚实基础。 1. 离散时间信号的表示与分类： 基本信号：介绍单位脉冲信号 $delta[n]$、单位阶跃信号 $u[n]$、指数信号 $a^n u[n]$、正弦/余弦信号等。深入探讨这些基本信号的性质，例如周期性、奇偶性、能量有限性、功率有限性等，并说明它们在建模和分析中的重要作用。 信号的运算：详尽阐述信号的时移、尺度变换、翻转、求和、积分等运算，并通过具体的例子展示这些运算如何影响信号的波形和特性。 信号的分类：根据信号的特性（如能量、功率、周期性、因果性、稳定性等）进行分类，并解释不同类别的信号在信号处理中的不同应用场景。例如，能量信号在时域的分析，功率信号在长时平均分析中的意义。 2. 离散时间系统的分析： 系统模型：介绍描述离散时间系统的基本数学模型，包括差分方程、系统函数等。 线性时不变（LTI）系统：重点分析LTI系统的特性，如叠加性和时移不变性，以及它们为何成为信号处理研究的核心。 卷积：深入讲解离散卷积运算，阐述其在LTI系统中“输入信号”与“系统特性”之间的映射关系。详细推导并演示零输入响应和零状态响应的求解方法，揭示卷积是LTI系统分析的核心数学工具。 系统函数与系统响应：引入系统函数 $H(z)$ 的概念，展示其与脉冲响应 $h[n]$ 的联系，并通过 $z$ 域的代数运算来分析系统的频率响应、稳定性和因果性。 系统的分类：基于差分方程的阶数、单位脉冲响应的性质（有限长或无限长）以及系统函数零极点的位置，对系统进行分类（如FIR系统、IIR系统）。 第二部分：傅里叶变换及其在信号分析中的应用 本部分是理解信号的频域特性以及如何进行频率域分析的关键。 1. 离散时间傅里叶变换（DTFT）： 定义与性质：介绍DTFT的定义，以及其作为连续时间傅里叶变换在离散时间信号上的推广。详细阐述DTFT的线性性、时移性、尺度变换性、卷积性质、帕塞瓦尔定理等重要性质，并解释这些性质在信号处理中的实际意义。 频率分辨率与采样：讨论DTFT的频率特性，以及它在无限长离散信号上的应用。引出周期性与离散性的关系。 2. 离散傅里叶变换（DFT）： 定义与性质：介绍DFT的定义，及其在有限长离散信号上的应用。详细阐述DFT的性质，包括线性性、时移性、周期卷积、帕塞瓦尔定理等。 DFT的计算：分析DFT的计算复杂度，并引出快速傅里叶变换（FFT）的必要性。 DFT在信号分析中的应用：演示如何利用DFT来分析信号的频谱，例如识别信号的频率成分、噪声分析、频谱泄漏现象的解释与处理。 3. 快速傅里叶变换（FFT）： 基本原理：深入讲解Cooley-Tukey算法等典型的FFT算法，阐述其如何通过“分治法”思想将DFT的计算复杂度从 $O(N^2)$ 降低到 $O(N log N)$。 不同FFT算法的比较：介绍按时间抽选（DIT）和按频率抽选（DIF）两种主要FFT算法，分析它们的蝶形结构和实现细节。 FFT在工程中的应用：强调FFT在实际工程中的广泛应用，如谱分析、相关计算、卷积的快速计算等。 第三部分：滤波器的设计与实现 滤波器是数字信号处理的核心组成部分，用于改变信号的频率特性。 1. 数字滤波器的基本概念： 滤波器的类型：介绍低通、高通、带通、带阻等基本滤波器类型，并阐述它们在信号处理中的作用。 滤波器性能指标：定义通带、阻带、截止频率、阻带衰减、过渡带宽度、相位失真等关键性能指标，并说明如何根据这些指标选择或设计合适的滤波器。 2. 无限冲激响应（IIR）滤波器： IIR滤波器的特点：分析IIR滤波器结构简单、阶数低、计算量小的优点，但也指出其可能存在的非线性相位和稳定性问题。 IIR滤波器设计方法： 巴特沃斯（Butterworth）滤波器：介绍其幅度响应特性（最平坦），及其设计方法（如双线性变换法、脉冲不变法）。 切比雪夫（Chebyshev）滤波器：介绍其在通带或阻带内存在纹波的特性，以及I型和II型切比雪夫滤波器的设计。 椭圆（Elliptic）滤波器：介绍其在通带和阻带内都存在纹波，但能以最低阶数达到特定指标的特性。 IIR滤波器的实现：讨论直接型、规范型（串联、并联）等IIR滤波器结构，并分析它们的计算精度和稳定性。 3. 有限冲激响应（FIR）滤波器： FIR滤波器的特点：分析FIR滤波器具有线性相位（无相位失真）、稳定性好等优点，但缺点是实现同样性能需要更高的阶数。 FIR滤波器设计方法： 窗函数法：介绍窗函数（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）的基本概念，分析不同窗函数的频谱特性，以及如何用窗函数截断理想滤波器的脉冲响应。 频率采样法：介绍如何通过直接指定滤波器在特定频率点的频率响应来设计FIR滤波器。 最优（Parks-McClellan）算法：详细讲解Parks-McClellan算法（也称Remez交换算法），说明其如何设计出在特定指标下最优的FIR滤波器（等波纹逼近）。 FIR滤波器的实现：讨论直接型、对称结构等FIR滤波器结构，分析它们的计算效率和资源占用。 第四部分：其他重要的DSP概念与技术 本部分将进一步拓展DSP的应用范围，介绍更先进和实用的技术。 1. 谱估计： 非参数谱估计：介绍基于DFT的周期图法及其改进（如Welch法），分析其优点和局限性（如信噪比、分辨率）。 参数谱估计：介绍AR模型、MA模型、ARMA模型等，并讲解对应的谱估计方法（如Yule-Walker方程、Burg法、Makhoul法），强调其在高分辨率谱估计中的优势。 2. 自适应滤波器： 基本原理：介绍自适应滤波器的核心思想——滤波器系数随输入信号的变化而自动调整，以最小化某种代价函数（如均方误差）。 LMS（Least Mean Squares）算法：详细讲解LMS算法的原理、收敛性分析及其在自适应滤波中的应用，如噪声抵消、回声消除。 RLS（Recursive Least Squares）算法：介绍RLS算法，分析其比LMS算法收敛速度更快的优点，以及其实现复杂度。 自适应滤波器在工程中的应用：列举如噪声抑制、信号均衡、预测等实际应用场景。 3. 多速率信号处理： 升采样与降采样：深入讲解升采样（插值）和降采样（抽取）的概念、原理、数学模型及其对信号频谱的影响。 多速率滤波器组：介绍应用升采样和降采样可以实现的滤波器组，如QMF（Quadrature Mirror Filter）滤波器组，以及它们在信号压缩、子带编码中的应用。 4. 小波变换： 与傅里叶变换的对比：阐述小波变换在时频分析上的优势，特别是处理非平稳信号的能力。 小波变换的原理：介绍连续小波变换和离散小波变换的基本概念。 小波变换在工程中的应用：讨论其在图像压缩（如JPEG2000）、去噪、特征提取等领域的应用。 第五部分：DSP系统实现与工程实践 本部分将理论知识与实际工程问题相结合，指导读者如何将DSP算法转化为可工作的系统。 1. DSP处理器（DSPs）： 架构特点：介绍主流DSP处理器的体系结构，如哈佛结构、MAC单元、指令集优化等，以及它们如何支持高速的DSP计算。 硬件选型与开发平台：讨论不同DSP芯片的特性和选择依据，以及常用的开发工具链和集成开发环境（IDE）。 2. 算法的硬件实现： 流水线与并行处理：讲解如何通过流水线技术和并行计算来提高DSP算法的处理速度。 定点与浮点运算：分析定点DSP和浮点DSP的优缺点，以及在实际应用中如何权衡精度和资源。 存储器管理：讨论DSP系统中高效的存储器访问策略，如DMA（Direct Memory Access）。 3. 实际应用案例分析： 通信系统：讲解数字调制解调、信道编码、均衡等DSP技术在移动通信、无线局域网中的应用。 音频处理：分析音频压缩（如MP3）、降噪、混响、均衡器等音频信号处理技术。 图像与视频处理：介绍图像滤波、边缘检测、特征提取、视频编码（如H.264）等相关技术。 生物医学信号处理：讨论心电图（ECG）、脑电图（EEG）等生物信号的采集、滤波、特征提取与分析。 三、本书特色与价值 1. 内容全面且深入：本书覆盖了DSP领域从基础到前沿的各个关键环节，理论推导严谨，概念阐述清晰。 2. 理论与实践结合：每部分内容都紧密联系实际工程问题，通过丰富的算例和应用场景，帮助读者理解理论的实际价值。 3. 算法讲解细致：对核心算法的推导过程进行了详细的阐述，并分析了不同算法的优缺点和适用范围。 4. 工程实现指导：提供了关于DSP系统硬件实现、性能优化等方面的指导，为读者从理论走向实践提供了桥梁。 5. 语言通俗易懂：力求使用清晰、准确的语言，避免过多的专业术语堆砌，使不同背景的读者都能理解。 《数字信号处理：理论、算法与工程实现》将是您探索数字信号处理奥秘、掌握前沿技术的宝贵资源。通过系统学习本书，读者将能够自信地分析和设计各种信号处理系统，并在实际工程中取得成功。

评分☆☆☆☆☆

这本《离散信号处理——应用与实践》简直是为我们这种刚刚接触数字信号处理（DSP）领域的学生量身定做的教材。书本的结构安排得非常合理，从最基础的离散时间信号和系统的定义讲起，循序渐进地过渡到傅里叶变换、Z变换这些核心概念。作者的叙述方式非常注重直观理解，不像有些教科书那样堆砌复杂的数学公式，而是通过大量的实例和图示来辅助讲解。比如，在讲解卷积的物理意义时，书里不仅给出了公式推导，还用了一个模拟滤波器处理音频信号的例子，让人立刻就能明白为什么要进行卷积运算。更棒的是，它并没有止步于理论，而是紧密结合了实际应用。书中涵盖了从数字滤波器的设计到谱分析的各个方面，尤其是对FFT算法的讲解，清晰明了，甚至还提到了不同FFT长度对计算复杂度和频率分辨率的影响，这些都是工程师在实际项目中会遇到的问题。这本书最大的优点在于，它成功地架起了理论与实践之间的桥梁，让读者在掌握原理的同时，也能体会到DSP技术的强大和实用性。对于想要打下坚实基础，并计划未来从事相关硬件或软件开发的人来说，这本书绝对是不可多得的入门佳作。

评分☆☆☆☆☆

我对信号处理的热情主要集中在通信系统上，因此我阅读教材时总是带着一种苛刻的眼光，关注其对调制解调、信道编码等高级主题的铺垫是否扎实。这本书虽然定位偏向基础应用，但它在基础部分的构建上极其稳固，为后续的深入学习打下了坚实的地基。比如，它对抽样定理的阐述，不仅包括了Nyquist准则，还详细讨论了欠采样和混叠现象的实际影响，这对于设计高效的模数转换器（ADC）至关重要。此外，书中关于功率谱密度（PSD）的介绍，非常细致地区分了周期图法和更高级的参数化估计方法，并在不同噪声环境下对比了它们的性能。这种对比分析，极大地拓宽了我对“信号分析”这个概念的理解。这本书的结构组织有一种“由内而外”的逻辑，先精研信号本身，再将其置于系统之中讨论，确保了读者在面对复杂的通信链路时，能够准确判断问题出在哪个环节。对于目标是从事无线电或数据传输领域的读者来说，这本书提供的理论深度和工程视野是极其宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

我花了大量时间研究了市面上不少关于信号处理的书籍，坦白说，大多都显得过于学术化，要么是专注于深奥的数学理论推导，让人读起来昏昏欲睡；要么就是过于注重特定工具（如MATLAB或Python库）的皮毛操作，而缺乏对底层原理的深刻剖析。然而，这本书的出现，让我眼前一亮。它的叙事风格是如此的生动和接地气，仿佛一位经验丰富的工程师在给你做一对一的辅导。它没有回避复杂的数学，但它处理复杂数学的方式极其巧妙，总是先给出直观的解释，再进行严谨的证明，这种节奏掌握得非常到位。我特别欣赏它在“系统分析”那一章的处理，作者没有孤立地讨论LTI系统，而是立刻将其与实际中的音频降噪和图像增强联系起来，这极大地激发了我的学习兴趣。它引导我们思考的不仅仅是“如何计算”，更是“为什么这样计算”，以及“在实际场景中这种计算的局限性是什么”。这种深度的洞察力，是教科书往往缺失的宝贵财富。这本书的价值，不在于它包含了多少公式，而在于它教会了读者如何用工程师的思维去审视和解决信号处理中的挑战。

评分☆☆☆☆☆

作为一个已经工作了好几年的软件工程师，我最近被要求参与到一个嵌入式系统的音频处理项目中，这让我不得不重新拾起大学时学过但早已生疏的离散信号处理知识。市面上很多参考书要么知识点过于陈旧，要么涉及的领域过于前沿，很难找到一本能快速帮我“补课”并马上投入实战的宝典。这本书恰好填补了这个空白。它对数字滤波器设计部分的讲解，特别是对IIR和FIR滤波器的特性对比，清晰到令人赞叹。它不仅展示了巴特沃斯和切比雪夫滤波器的幅频特性，还非常实用地给出了如何在有限字长系统中处理量化误差的考量，这一点在嵌入式DSP领域至关重要。书中对Z变换的讲解，也着重强调了它在系统稳定性分析中的应用，这直接关系到我目前项目中的实时性要求。阅读过程中，我感觉作者仿佛是一位资深的现场专家，他提供的每一个算法细节或设计选择背后，都有着无数次失败和成功的经验积累。这本书的实用性极强，读完后，我立刻就能将书中的知识点应用到我的代码框架中去验证和优化。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我是一个对教材外观和排版有一定要求的人，因为糟糕的版式会严重影响我的阅读体验和学习效率。这本书的编排堪称典范。排版清晰、字体选择适中，重点公式和关键定义都用不同的格式突出显示，使得在查阅或回顾特定概念时效率极高。更值得称赞的是，书中大量的图表制作精良，线条流畅，标注清晰，完全避免了那种模糊不清、看了半天都不知道在表达什么的“鬼画符”。例如，当解释离散卷积求和时，它使用了动态展示的图形，直观地展示了“翻转”和“滑动”的过程，这比纯文字描述有效一万倍。这种对细节的关注，体现了作者和出版社对读者的尊重。在内容上，它不只是罗列知识点，更像是在讲述一个不断深入的故事线索，从时域到频域，再到Z域的转换，每一步都有明确的目的性和逻辑推导。这本书不仅是工具书，更是一本让人愿意静下心来细细品读的学习伙伴，阅读体验远超我预期的任何一本技术手册。