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出版者:

作者:嚮新

出品人:

頁數:255

译者:

出版時間:2008-5

價格:26.00元

裝幀:

isbn號碼:9787560619965

叢書系列:

圖書標籤:

• 軟件無綫電
• SDR
• 無綫通信
• 信號處理
• 通信原理
• 無綫電技術
• 嵌入式係統
• 雷達
• 認知無綫電
• 數字信號處理

數字信號處理基礎 書籍簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的數字信號處理（DSP）理論與應用基礎。內容涵蓋瞭從最基本的離散時間信號與係統分析，到復雜的數字濾波器設計與快速傅裏葉變換（FFT）算法的實現與優化。本書結構清晰，邏輯嚴謹，不僅注重理論推導的嚴謹性，更強調實際工程應用中的可操作性，是電子、通信、計算機科學以及自動化領域學生和工程師的理想參考讀物。 第一部分：離散時間信號與係統 本部分奠定瞭數字信號處理的數學基礎。我們首先介紹瞭連續時間信號與離散時間信號的本質區彆與錶示方法，包括采樣理論（奈奎斯特-香農采樣定理）的詳細闡述，這是理解數字化的核心。隨後，深入探討瞭離散時間係統的基本性質，如綫性、時不變性（LTI）。 關鍵內容包括： 1. Z變換分析： 詳細介紹雙邊Z變換和單邊Z變換的性質、收斂域（ROC）的確定，以及如何利用Z變換求解差分方程，分析係統的穩定性和因果性。係統函數 $H(z)$ 的概念及其在係統分析中的作用被置於核心地位。 2. 離散捲積： 係統的零輸入響應（ZIR）和零狀態響應（ZSR）的計算，以及離散捲積的數學定義和算法實現。這為理解信號通過係統後的輸齣提供瞭理論框架。 3. 傅裏葉分析基礎： 引入離散時間傅裏葉變換（DTFT），分析其與連續時間傅裏葉變換（CTFT）的關係，並著重講解瞭離散傅裏葉變換（DFT）的定義、周期性和DFT與Z變換的關係，為後續的頻譜分析打下基礎。 第二部分：數字濾波器設計 濾波器是DSP中最核心的應用之一。本部分係統地介紹瞭數字濾波器的兩大主要類型：無限脈衝響應（IIR）濾波器和有限脈衝響應（FIR）濾波器。 FIR 濾波器設計： FIR 濾波器因其精確的綫性相位特性而備受青睞。我們詳細講解瞭利用窗函數法（如矩形窗、漢寜窗、布萊剋曼窗等）設計FIR濾波器的原理和步驟，對比瞭不同窗函數在過渡帶寬度和旁瓣衰減方麵的權衡。此外，還介紹瞭更高級的頻率采樣法和最優幅度設計（如Parks-McClellan算法的原理概述）。 IIR 濾波器設計： IIR 濾波器以其較低的階數實現陡峭的幅度響應而著稱。本部分重點講解瞭模擬濾波器（如巴特沃斯、切比雪夫I型、橢圓濾波器）的原型設計，隨後詳細介紹瞭從模擬域到數字域的頻率響應映射技術：脈衝不變法和雙綫性變換法（BLT）。BLT因其能有效避免頻譜混疊和提供更優良的頻率匹配而被重點分析，並給齣瞭詳細的雙綫性變換實現步驟和預畸變處理方法。 穩定性與量化效應： 在濾波器設計完成後，本章專門討論瞭數字濾波器的實際實現問題，包括係數量化、乘法器量化和捨入噪聲的分析，並簡要介紹瞭定點運算與浮點運算在DSP係統中的選擇與影響。 第三部分：快速算法與變換 本部分聚焦於高效實現信號變換的實用技術，尤其是快速傅裏葉變換（FFT）。 1. DFT 計算效率： 分析瞭直接計算DFT的 $O(N^2)$ 復雜度，指齣其在實時係統中的局限性。 2. FFT 算法詳解： 詳細推導和講解瞭蝶形運算（Butterfly Operation）的基礎，以及最常用的 時域抽取 FFT 算法（如基頻-2 DIT）。內容包括蝶形圖的繪製、數據重排（Bit Reversal）的必要性與實現，以及復數運算的優化策略。同時，也對基頻-4 FFT和混閤基數的FFT進行瞭介紹，以適應非2的冪次長度的輸入數據。 3. FFT 的應用： 討論瞭FFT在頻譜分析中的應用，如周期圖估計（Periodogram Estimation），並探討瞭非周期性操作（如綫性捲積）如何利用循環捲積配閤零填充（Zero Padding）來實現高效的綫性捲積。 第四部分：多速率信號處理與應用概述 本部分將視角擴展到更復雜的數字係統，為理解先進技術打下基礎。 1. 采樣率轉換： 深入剖析瞭數字信號的升采樣（Upsampling）和降采樣（Downsampling）技術，解釋瞭這些操作的內在機製（插入零點或抽取樣本）。重點介紹瞭抽取濾波器（Interpolation Filter）和抗混疊濾波器（Anti-aliasing Filter）的設計，這是變速率處理的關鍵。 2. 抽取與插值濾波器設計： 詳細講解瞭如何利用單速率濾波器和速率變換因子，構造齣高效的單級和多級速率轉換器，平衡計算復雜度和濾波性能。 總結 全書配有大量的數學推導、流程圖和計算實例，確保讀者能夠從理論到實踐全麵掌握數字信號處理的核心技術。本書的敘述風格力求詳盡而精煉，是深入理解數字世界信號處理機製的必備工具書。

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這本書的案例分析部分，簡直是教科書級彆的典範。它並沒有停留在理論的空中樓閣，而是深入到瞭多個實際應用場景中，通過具體的工程實踐來驗證和深化前文闡述的原理。我尤其欣賞它對不同係統架構的對比分析，例如，對於某種調製解調方案，書中不僅詳細說明瞭其優點，更尖銳地指齣瞭其在特定乾擾環境下的局限性，並緊接著給齣瞭改進的思路。這種辯證性的分析，展現瞭作者深厚的工程實踐積纍。每一次案例的引入，都像是為前麵的理論知識打上瞭一個堅實的錨點，使得那些抽象的信號處理流程不再是冰冷的數學符號，而是能與現實世界中的通信需求緊密聯係起來。讀完這些章節，我感覺自己不僅僅是學會瞭“是什麼”，更重要的是理解瞭“為什麼是這樣設計”，這對於未來自己進行係統設計和優化，提供瞭寶貴的思維框架和實戰經驗。

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初讀這本書的引言部分，我就被作者那行雲流水的敘事風格所吸引住瞭。他似乎有一種魔力，能夠將那些通常被認為枯燥乏味、充滿數學公式的理論，用一種近乎講故事的方式娓娓道來。開篇對領域發展曆史的梳理，並沒有采用流水賬式的羅列，而是巧妙地穿插瞭關鍵人物的洞見和裏程碑式的技術突破背後的思考邏輯，讓人不禁感嘆，原來前沿技術的演進史可以如此引人入勝。特彆是當他開始闡述某個核心算法的推導過程時，他總是會先用非常直觀的物理模型或者生活中的類比來建立讀者的直覺理解，然後再逐步引入嚴謹的數學錶達，這種“由錶及裏，由簡入繁”的教學方法，極大地降低瞭初學者的入門門檻。相比於那些上來就拋齣復雜方程的書籍，這本書的親和力實在太強瞭，讀起來毫無壓力，更像是在與一位經驗豐富的導師進行深入的私下交流。

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在閱讀體驗上，這本書的檢索係統設計得非常人性化，這點往往是技術書籍容易忽視的薄弱環節。首先，書後的索引部分做得非常詳盡，幾乎每一個重要的術語、公式變量乃至特定的芯片型號都有被收錄，查找起來十分高效。其次，章節之間的邏輯跳轉設計也十分巧妙，作者在介紹新概念時，常常會用小標題或腳注明確指齣它與前文某個理論的關聯性，或者提示讀者迴顧之前的哪個章節，形成瞭一種互相印證、螺鏇上升的學習路徑。這種結構上的精心雕琢，極大地提升瞭學習的流暢性，使得在遇到睏難或需要迴顧時，能夠迅速定位到相關的背景知識，而不是迷失在復雜的知識網絡中。總而言之，這是一本在內容深度、邏輯嚴謹性以及用戶友好性方麵都做得非常齣色的專業著作，完全稱得上是領域內的精品之作。

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這本書的深度和廣度令人肅然起敬，它似乎囊括瞭該領域從基礎理論到最新研究熱點的幾乎所有重要分支。例如，在處理數字信號處理那一塊時，作者對有限脈衝響應濾波器（FIR）和無限脈衝響應濾波器（IIR）的特性比較，細緻到瞭對計算資源消耗的量化分析，這在很多入門或中級讀物中是會被忽略的工程細節。更進一步，書中對自適應濾波和盲源分離等高級主題的介紹，雖然篇幅有限，但提供的參考資料和核心思想的把握卻是精準而到位的，為希望深入研究的讀者指明瞭清晰的下一步探索方嚮。可以說，這本書的定位非常精準，它既能滿足本科高年級學生或初級工程師建立紮實基礎的需求，也能為資深研究人員提供一個全麵迴顧和查閱專業細節的參考價值。它的知識密度非常高，隨便翻開一頁，都可能捕捉到以往忽略的某個關鍵技術點。

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這本書的裝幀設計著實讓人眼前一亮，封麵采用瞭深邃的藍黑色調，輔以簡潔的幾何圖形和縴細的銀色字體，散發齣一種沉穩而現代的氣息。拿在手裏，紙張的質感也相當不錯，厚實而富有彈性，那種翻動書頁時發齣的輕微沙沙聲，讓人感覺每一次翻閱都是一種享受。內頁的排版布局也顯得非常考究，字號大小適中，行距留白恰到好處，即便是長時間閱讀，眼睛也不會感到明顯的疲勞。更值得稱贊的是，書中的圖錶部分，綫條清晰銳利，色彩搭配專業而不失美感，尤其是那些復雜的係統架構圖和波形示意圖，都處理得非常精細，這對於理解那些抽象的技術概念無疑提供瞭極大的幫助。整體來看，這本書在視覺呈現和物理感受上都達到瞭極高的水準，讓人從接觸之初就充滿瞭期待，仿佛在翻開內容之前，就已經預感到裏麵蘊含的知識價值非凡。這種對細節的極緻追求，使得它不僅僅是一本工具書，更像是一件工藝品，擺在書架上都顯得熠熠生輝。

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