離散信號處理——應用與實踐 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張延華，黎玉玲著 著

圖書標籤:

• 離散信號處理
• 數字信號處理
• 信號分析
• 傅裏葉變換
• 濾波器設計
• MATLAB
• 通信工程
• 電子工程
• 圖像處理
• 算法實現

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111288039

商品編碼：29705698523

包裝：平裝

齣版時間：2010-03-01

基本信息

書名:離散信號處理——應用與實踐

：35.00元

售價：23.8元,便宜11.2元,摺扣68

作者:張延華,黎玉玲著

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2010-03-01

ISBN：9787111288039

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.540kg

編輯推薦

內容提要

本書主要介紹離散信號處理的基本概念、基本分析方法及應用技術。全書共9章，內容包括離散時間信號與係統的基礎理論、離散時間傅裏葉分析（DTFT）、離散傅裏葉變換（DFT）及快速算法（FFT）、數字濾波器結構及IIR和FIR濾波器的設計、自適應濾波等。本書以離散信號濾波為應用背景，結閤L點MA濾波器、加權移動平均濾波器（WMA）和雙加權移動平均濾波器（WMA）,討論瞭真實金融數據分析的實際應用，對噪聲序列的濾波、雙音多頻（DTMF）信號的檢測、太陽黑子活動周期的分析、MACD決策、胎兒心電圖中的噪聲抑製和迴聲消除等實際應用問題也進行瞭案例式討論。書中給齣瞭大量的仿真應用案例，對多種濾波算法也給齣瞭大量的數值仿真例子，並且還給齣瞭MATLAB算法的仿真程序代碼。
　　　本書可作為高等院校電類、機械工程與應用電子技術、生物醫學工程、金融數據分析等專業的教材，也可作為從事信號處理工作的工程技術人員的參考用書。

目錄

第2版前言
版前言
章　信號和信號處理
　1.1　數字信號處理的起源
　1.2　信號的特徵和分類
　1.3　典型信號運算
　　1.3.1　基本時域操作
　　1.3.2　濾波
　　1.3.3　復信號的産生
　　1.3.4　調製和解調
　　1.3.5　多路復用和信號分離
　　1.3.6　正交幅度調製
　1.4　典型信號處理實例
　　1.4.1　遠程通信
　　1.4.2　迴聲定位
　　1.4.3　圖像處理
　　1.4.4　柴油發動機信號
　　1.4.5　時間序列
　1.5　典型信號處理應用
　　1.5.1　CD數字音頻係統
　　1.5.2　電話撥號應用
　　1.5.3　自適應濾波器
　　1.5.4　電話網絡中的迴聲消除
　1.6　數字信號處理與模擬信號處理的比較
　1.7　關於MATLAB及其工具箱的一些說明
第2章　離散時間信號與係統
　2.1　離散時間信號
　　2.1.1　序列的類型
　　2.1.2　序列運算
　　2.1.3　信號分解
　　2.1.4　離散序列的應用２
　2.2　離散時間係統
　　2.2.1　離散時間運算
　　2.2.2　離散係統的分類
　2.3　序列的捲積和相關
　　2.3.1　捲積和
　　2.3.2　序列的相關
　　2.3.3　捲積與相關的關係
　2.4　差分方程
　　2.4.1　N階輸入/輸齣差分方程
　　2.4.2　差分方程的求解
　2.5　零輸入和零狀態響應
　2.6　數字濾波器
　　2.6.1　FIR濾波器
　　2.6.2　IIR濾波器
　　2.6.3　遞歸與非遞歸濾波器的關係
　2.7　單位樣值響應
　2.8　離散時間係統的應用
　　2.8.1　股票數據的處理
　　2.8.2　噪聲數據的抑製
　　2.8.3　平方根的工程計算
　習題6
第3章　離散時間傅裏葉分析
　3.1　離散時間傅裏葉變換
　3.2　DTFT的性質
　3.3　DTFT的周期性和對稱性
　3.4　係統函數
　　3.4.1　定義
　　3.4.2　相位延遲和群延遲
　　3.4.3　逆頻率響應
　3.5　濾波器
　3.6　係統的互聯
　3.7　信號和係統中的DTFT
　　3.7.1　綫性時（移位）不變係統和綫性常係數差分方程
　　3.7.2　相關和捲積的頻率響應
　　3.7.3　逆係統
　　3.7.4　模擬信號的采樣和重構
　3.8　DTFT的應用
　　3.8.1　采樣對頻域各量的影響
　　3.8.2　內插技術在信號重構方麵的應用
　　3.8.3　在低通濾波器中的應用
　習題
第4章　z變換
第5章　離散傅裏葉變換及快速算法
第6章　數字濾波器的結構
第7章　IIR濾波器的設計
第8章　FIR濾波器的設計
第9章　自適應濾波及應用
附錄 一個實現LMS算法的快速算法
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《數字信號處理：理論、算法與工程實現》 一、本書概述 《數字信號處理：理論、算法與工程實現》是一部係統深入闡述數字信號處理（DSP）領域核心概念、關鍵算法及其在實際工程中應用的專著。本書旨在為讀者構建一個堅實的理論基礎，掌握精妙的算法設計，並理解如何在真實世界的係統中實現這些技術。內容覆蓋瞭從基礎的離散時間信號與係統分析，到高級的濾波設計、變換域分析、以及現代DSP係統架構和應用等多個方麵，力求理論與實踐緊密結閤，兼顧學術嚴謹性與工程實用性。 本書適用於高等院校電子信息工程、通信工程、計算機科學與技術、自動化等相關專業的研究生和高年級本科生，也適閤從事通信、音頻、視頻、生物醫學、儀器儀錶、控製係統等領域研發的工程師和科研人員。 二、核心內容詳述 第一部分：離散時間信號與係統基礎 本部分是數字信號處理的基石，為後續深入學習奠定堅實基礎。 1. 離散時間信號的錶示與分類： 基本信號：介紹單位脈衝信號 $delta[n]$、單位階躍信號 $u[n]$、指數信號 $a^n u[n]$、正弦/餘弦信號等。深入探討這些基本信號的性質，例如周期性、奇偶性、能量有限性、功率有限性等，並說明它們在建模和分析中的重要作用。 信號的運算：詳盡闡述信號的時移、尺度變換、翻轉、求和、積分等運算，並通過具體的例子展示這些運算如何影響信號的波形和特性。 信號的分類：根據信號的特性（如能量、功率、周期性、因果性、穩定性等）進行分類，並解釋不同類彆的信號在信號處理中的不同應用場景。例如，能量信號在時域的分析，功率信號在長時平均分析中的意義。 2. 離散時間係統的分析： 係統模型：介紹描述離散時間係統的基本數學模型，包括差分方程、係統函數等。 綫性時不變（LTI）係統：重點分析LTI係統的特性，如疊加性和時移不變性，以及它們為何成為信號處理研究的核心。 捲積：深入講解離散捲積運算，闡述其在LTI係統中“輸入信號”與“係統特性”之間的映射關係。詳細推導並演示零輸入響應和零狀態響應的求解方法，揭示捲積是LTI係統分析的核心數學工具。 係統函數與係統響應：引入係統函數 $H(z)$ 的概念，展示其與脈衝響應 $h[n]$ 的聯係，並通過 $z$ 域的代數運算來分析係統的頻率響應、穩定性和因果性。 係統的分類：基於差分方程的階數、單位脈衝響應的性質（有限長或無限長）以及係統函數零極點的位置，對係統進行分類（如FIR係統、IIR係統）。 第二部分：傅裏葉變換及其在信號分析中的應用 本部分是理解信號的頻域特性以及如何進行頻率域分析的關鍵。 1. 離散時間傅裏葉變換（DTFT）： 定義與性質：介紹DTFT的定義，以及其作為連續時間傅裏葉變換在離散時間信號上的推廣。詳細闡述DTFT的綫性性、時移性、尺度變換性、捲積性質、帕塞瓦爾定理等重要性質，並解釋這些性質在信號處理中的實際意義。 頻率分辨率與采樣：討論DTFT的頻率特性，以及它在無限長離散信號上的應用。引齣周期性與離散性的關係。 2. 離散傅裏葉變換（DFT）： 定義與性質：介紹DFT的定義，及其在有限長離散信號上的應用。詳細闡述DFT的性質，包括綫性性、時移性、周期捲積、帕塞瓦爾定理等。 DFT的計算：分析DFT的計算復雜度，並引齣快速傅裏葉變換（FFT）的必要性。 DFT在信號分析中的應用：演示如何利用DFT來分析信號的頻譜，例如識彆信號的頻率成分、噪聲分析、頻譜泄漏現象的解釋與處理。 3. 快速傅裏葉變換（FFT）： 基本原理：深入講解Cooley-Tukey算法等典型的FFT算法，闡述其如何通過“分治法”思想將DFT的計算復雜度從 $O(N^2)$ 降低到 $O(N log N)$。 不同FFT算法的比較：介紹按時間抽選（DIT）和按頻率抽選（DIF）兩種主要FFT算法，分析它們的蝶形結構和實現細節。 FFT在工程中的應用：強調FFT在實際工程中的廣泛應用，如譜分析、相關計算、捲積的快速計算等。 第三部分：濾波器的設計與實現 濾波器是數字信號處理的核心組成部分，用於改變信號的頻率特性。 1. 數字濾波器的基本概念： 濾波器的類型：介紹低通、高通、帶通、帶阻等基本濾波器類型，並闡述它們在信號處理中的作用。 濾波器性能指標：定義通帶、阻帶、截止頻率、阻帶衰減、過渡帶寬度、相位失真等關鍵性能指標，並說明如何根據這些指標選擇或設計閤適的濾波器。 2. 無限衝激響應（IIR）濾波器： IIR濾波器的特點：分析IIR濾波器結構簡單、階數低、計算量小的優點，但也指齣其可能存在的非綫性相位和穩定性問題。 IIR濾波器設計方法： 巴特沃斯（Butterworth）濾波器：介紹其幅度響應特性（最平坦），及其設計方法（如雙綫性變換法、脈衝不變法）。 切比雪夫（Chebyshev）濾波器：介紹其在通帶或阻帶內存在紋波的特性，以及I型和II型切比雪夫濾波器的設計。 橢圓（Elliptic）濾波器：介紹其在通帶和阻帶內都存在紋波，但能以最低階數達到特定指標的特性。 IIR濾波器的實現：討論直接型、規範型（串聯、並聯）等IIR濾波器結構，並分析它們的計算精度和穩定性。 3. 有限衝激響應（FIR）濾波器： FIR濾波器的特點：分析FIR濾波器具有綫性相位（無相位失真）、穩定性好等優點，但缺點是實現同樣性能需要更高的階數。 FIR濾波器設計方法： 窗函數法：介紹窗函數（如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等）的基本概念，分析不同窗函數的頻譜特性，以及如何用窗函數截斷理想濾波器的脈衝響應。 頻率采樣法：介紹如何通過直接指定濾波器在特定頻率點的頻率響應來設計FIR濾波器。 最優（Parks-McClellan）算法：詳細講解Parks-McClellan算法（也稱Remez交換算法），說明其如何設計齣在特定指標下最優的FIR濾波器（等波紋逼近）。 FIR濾波器的實現：討論直接型、對稱結構等FIR濾波器結構，分析它們的計算效率和資源占用。 第四部分：其他重要的DSP概念與技術 本部分將進一步拓展DSP的應用範圍，介紹更先進和實用的技術。 1. 譜估計： 非參數譜估計：介紹基於DFT的周期圖法及其改進（如Welch法），分析其優點和局限性（如信噪比、分辨率）。 參數譜估計：介紹AR模型、MA模型、ARMA模型等，並講解對應的譜估計方法（如Yule-Walker方程、Burg法、Makhoul法），強調其在高分辨率譜估計中的優勢。 2. 自適應濾波器： 基本原理：介紹自適應濾波器的核心思想——濾波器係數隨輸入信號的變化而自動調整，以最小化某種代價函數（如均方誤差）。 LMS（Least Mean Squares）算法：詳細講解LMS算法的原理、收斂性分析及其在自適應濾波中的應用，如噪聲抵消、迴聲消除。 RLS（Recursive Least Squares）算法：介紹RLS算法，分析其比LMS算法收斂速度更快的優點，以及其實現復雜度。 自適應濾波器在工程中的應用：列舉如噪聲抑製、信號均衡、預測等實際應用場景。 3. 多速率信號處理： 升采樣與降采樣：深入講解升采樣（插值）和降采樣（抽取）的概念、原理、數學模型及其對信號頻譜的影響。 多速率濾波器組：介紹應用升采樣和降采樣可以實現的濾波器組，如QMF（Quadrature Mirror Filter）濾波器組，以及它們在信號壓縮、子帶編碼中的應用。 4. 小波變換： 與傅裏葉變換的對比：闡述小波變換在時頻分析上的優勢，特彆是處理非平穩信號的能力。 小波變換的原理：介紹連續小波變換和離散小波變換的基本概念。 小波變換在工程中的應用：討論其在圖像壓縮（如JPEG2000）、去噪、特徵提取等領域的應用。 第五部分：DSP係統實現與工程實踐 本部分將理論知識與實際工程問題相結閤，指導讀者如何將DSP算法轉化為可工作的係統。 1. DSP處理器（DSPs）： 架構特點：介紹主流DSP處理器的體係結構，如哈佛結構、MAC單元、指令集優化等，以及它們如何支持高速的DSP計算。 硬件選型與開發平颱：討論不同DSP芯片的特性和選擇依據，以及常用的開發工具鏈和集成開發環境（IDE）。 2. 算法的硬件實現： 流水綫與並行處理：講解如何通過流水綫技術和並行計算來提高DSP算法的處理速度。 定點與浮點運算：分析定點DSP和浮點DSP的優缺點，以及在實際應用中如何權衡精度和資源。 存儲器管理：討論DSP係統中高效的存儲器訪問策略，如DMA（Direct Memory Access）。 3. 實際應用案例分析： 通信係統：講解數字調製解調、信道編碼、均衡等DSP技術在移動通信、無綫局域網中的應用。 音頻處理：分析音頻壓縮（如MP3）、降噪、混響、均衡器等音頻信號處理技術。 圖像與視頻處理：介紹圖像濾波、邊緣檢測、特徵提取、視頻編碼（如H.264）等相關技術。 生物醫學信號處理：討論心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等生物信號的采集、濾波、特徵提取與分析。 三、本書特色與價值 1. 內容全麵且深入：本書覆蓋瞭DSP領域從基礎到前沿的各個關鍵環節，理論推導嚴謹，概念闡述清晰。 2. 理論與實踐結閤：每部分內容都緊密聯係實際工程問題，通過豐富的算例和應用場景，幫助讀者理解理論的實際價值。 3. 算法講解細緻：對核心算法的推導過程進行瞭詳細的闡述，並分析瞭不同算法的優缺點和適用範圍。 4. 工程實現指導：提供瞭關於DSP係統硬件實現、性能優化等方麵的指導，為讀者從理論走嚮實踐提供瞭橋梁。 5. 語言通俗易懂：力求使用清晰、準確的語言，避免過多的專業術語堆砌，使不同背景的讀者都能理解。 《數字信號處理：理論、算法與工程實現》將是您探索數字信號處理奧秘、掌握前沿技術的寶貴資源。通過係統學習本書，讀者將能夠自信地分析和設計各種信號處理係統，並在實際工程中取得成功。

評分☆☆☆☆☆

我花瞭大量時間研究瞭市麵上不少關於信號處理的書籍，坦白說，大多都顯得過於學術化，要麼是專注於深奧的數學理論推導，讓人讀起來昏昏欲睡；要麼就是過於注重特定工具（如MATLAB或Python庫）的皮毛操作，而缺乏對底層原理的深刻剖析。然而，這本書的齣現，讓我眼前一亮。它的敘事風格是如此的生動和接地氣，仿佛一位經驗豐富的工程師在給你做一對一的輔導。它沒有迴避復雜的數學，但它處理復雜數學的方式極其巧妙，總是先給齣直觀的解釋，再進行嚴謹的證明，這種節奏掌握得非常到位。我特彆欣賞它在“係統分析”那一章的處理，作者沒有孤立地討論LTI係統，而是立刻將其與實際中的音頻降噪和圖像增強聯係起來，這極大地激發瞭我的學習興趣。它引導我們思考的不僅僅是“如何計算”，更是“為什麼這樣計算”，以及“在實際場景中這種計算的局限性是什麼”。這種深度的洞察力，是教科書往往缺失的寶貴財富。這本書的價值，不在於它包含瞭多少公式，而在於它教會瞭讀者如何用工程師的思維去審視和解決信號處理中的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

作為一個已經工作瞭好幾年的軟件工程師，我最近被要求參與到一個嵌入式係統的音頻處理項目中，這讓我不得不重新拾起大學時學過但早已生疏的離散信號處理知識。市麵上很多參考書要麼知識點過於陳舊，要麼涉及的領域過於前沿，很難找到一本能快速幫我“補課”並馬上投入實戰的寶典。這本書恰好填補瞭這個空白。它對數字濾波器設計部分的講解，特彆是對IIR和FIR濾波器的特性對比，清晰到令人贊嘆。它不僅展示瞭巴特沃斯和切比雪夫濾波器的幅頻特性，還非常實用地給齣瞭如何在有限字長係統中處理量化誤差的考量，這一點在嵌入式DSP領域至關重要。書中對Z變換的講解，也著重強調瞭它在係統穩定性分析中的應用，這直接關係到我目前項目中的實時性要求。閱讀過程中，我感覺作者仿佛是一位資深的現場專傢，他提供的每一個算法細節或設計選擇背後，都有著無數次失敗和成功的經驗積纍。這本書的實用性極強，讀完後，我立刻就能將書中的知識點應用到我的代碼框架中去驗證和優化。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我是一個對教材外觀和排版有一定要求的人，因為糟糕的版式會嚴重影響我的閱讀體驗和學習效率。這本書的編排堪稱典範。排版清晰、字體選擇適中，重點公式和關鍵定義都用不同的格式突齣顯示，使得在查閱或迴顧特定概念時效率極高。更值得稱贊的是，書中大量的圖錶製作精良，綫條流暢，標注清晰，完全避免瞭那種模糊不清、看瞭半天都不知道在錶達什麼的“鬼畫符”。例如，當解釋離散捲積求和時，它使用瞭動態展示的圖形，直觀地展示瞭“翻轉”和“滑動”的過程，這比純文字描述有效一萬倍。這種對細節的關注，體現瞭作者和齣版社對讀者的尊重。在內容上，它不隻是羅列知識點，更像是在講述一個不斷深入的故事綫索，從時域到頻域，再到Z域的轉換，每一步都有明確的目的性和邏輯推導。這本書不僅是工具書，更是一本讓人願意靜下心來細細品讀的學習夥伴，閱讀體驗遠超我預期的任何一本技術手冊。

評分☆☆☆☆☆

這本《離散信號處理——應用與實踐》簡直是為我們這種剛剛接觸數字信號處理（DSP）領域的學生量身定做的教材。書本的結構安排得非常閤理，從最基礎的離散時間信號和係統的定義講起，循序漸進地過渡到傅裏葉變換、Z變換這些核心概念。作者的敘述方式非常注重直觀理解，不像有些教科書那樣堆砌復雜的數學公式，而是通過大量的實例和圖示來輔助講解。比如，在講解捲積的物理意義時，書裏不僅給齣瞭公式推導，還用瞭一個模擬濾波器處理音頻信號的例子，讓人立刻就能明白為什麼要進行捲積運算。更棒的是，它並沒有止步於理論，而是緊密結閤瞭實際應用。書中涵蓋瞭從數字濾波器的設計到譜分析的各個方麵，尤其是對FFT算法的講解，清晰明瞭，甚至還提到瞭不同FFT長度對計算復雜度和頻率分辨率的影響，這些都是工程師在實際項目中會遇到的問題。這本書最大的優點在於，它成功地架起瞭理論與實踐之間的橋梁，讓讀者在掌握原理的同時，也能體會到DSP技術的強大和實用性。對於想要打下堅實基礎，並計劃未來從事相關硬件或軟件開發的人來說，這本書絕對是不可多得的入門佳作。

評分☆☆☆☆☆

我對信號處理的熱情主要集中在通信係統上，因此我閱讀教材時總是帶著一種苛刻的眼光，關注其對調製解調、信道編碼等高級主題的鋪墊是否紮實。這本書雖然定位偏嚮基礎應用，但它在基礎部分的構建上極其穩固，為後續的深入學習打下瞭堅實的地基。比如，它對抽樣定理的闡述，不僅包括瞭Nyquist準則，還詳細討論瞭欠采樣和混疊現象的實際影響，這對於設計高效的模數轉換器（ADC）至關重要。此外，書中關於功率譜密度（PSD）的介紹，非常細緻地區分瞭周期圖法和更高級的參數化估計方法，並在不同噪聲環境下對比瞭它們的性能。這種對比分析，極大地拓寬瞭我對“信號分析”這個概念的理解。這本書的結構組織有一種“由內而外”的邏輯，先精研信號本身，再將其置於係統之中討論，確保瞭讀者在麵對復雜的通信鏈路時，能夠準確判斷問題齣在哪個環節。對於目標是從事無綫電或數據傳輸領域的讀者來說，這本書提供的理論深度和工程視野是極其寶貴的。