新坐標大學本科電子信息類專業係列教材：數字信號處理 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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趙健，李勇 編

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 電子信息
• 本科教材
• 通信工程
• 電子工程
• 圖像處理
• MATLAB
• 算法
• 新坐標

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302118091

版次：1

商品編碼：10484840

品牌：清華大學

包裝：平裝

齣版時間：2006-01-01

用紙：膠版紙

頁數：199

字數：320000

內容簡介

《新坐標大學本科電子信息類專業係列教材：數字信號處理》係統地介紹瞭數字信號處理的基本理論和算法，並簡單介紹瞭高速數字信號處理器。《新坐標大學本科電子信息類專業係列教材：數字信號處理》主要內容包括離散時間信號和離散時間係統、序列傅裏葉變換和係統頻率響應、Z變換及係統函數、係統的網絡結構、有限長序列的離散傅裏葉變換、快速傅裏葉變換（FFT）算法、數字濾波器設計和高速數字信號處理器。
《新坐標大學本科電子信息類專業係列教材：數字信號處理》的重點放在基本理論和基本概念上，強調對基本理論中的物理概念的透徹理解；同時盡量反映DSP的最新發展。每章後附本章要點，有利於讀者抓住重點。精選的習題、上機練習題和部分習題解答將包含在隨後齣版的與《新坐標大學本科電子信息類專業係列教材：數字信號處理》配套的學習指導中。
《新坐標大學本科電子信息類專業係列教材：數字信號處理》可作為理工科院校電子和通信等專業教材，也可作為工程技術人員的自學參考書。

目錄

第1章 緒論
1.1 數字信號處理的基本概念
1.2 數字信號處理的應用
1.3 數字信號處理的研究內容
本章要點
科學傢簡介

第2章 離散時間信號和離散時間係統
2.1 離散時間信號——序列
2.2 離散時間係統
2.3 係統的穩定性和因果性
2.4 離散時間信號和係統的頻域錶示
2.5 序列傅裏葉變換的對稱性質
2.6 連續時間信號的采樣28 2. 6.1采樣的基本概念
2.7 Z變換
2.8 係統函數
2.9 係統的信號流圖
本章要點
習題
科學傢簡介

第3章 離散傅裏葉變換（DFT）
3.1 離散傅裏葉級數（DFS）
3.2 離散傅裏葉變換的定義及基本性質
3.3 頻域采樣理論
3.4 頻率分辨率與DFT參數的選擇
本章要點
習題
科學傢簡介

第4章 快速傅裏葉變換（FFT）
4.1 DFT的運算特點
4.2 基2－FFT算法
4.3 IDFT的快速算法
4.4 基4－FFT算法
4.5 實序列的FFT算法
4.6 FFT的軟件實現
本章要點
習題
科學傢簡介

第5章 數字濾波器設計
5.1 數字濾波器的基本概念
5.2 IIR數字濾波器設計
5.3 FIR數字濾波器設計
5.4 IIR數字濾波器與FIR數字濾波器比較
本章要點
習題
科學傢簡介

第6章 高速數字信號處理器——DSP
6.1 DSP芯片的特點
6.2 TMS320C54x數字信號處理器的硬件結構
6.3 TMS320C54x指令係統
6.4 FFT算法的DSP程序
本章要點
科學傢簡介

附錄1 模擬器濾波器設計參數
附錄2 切比雪夫濾波器設計參數錶
附錄3 TMS320C54x指令係統中的符號和略語
參考文獻

前言/序言

數字信號處理：理論、方法與工程實踐 內容概述 本書是一部係統闡述數字信號處理（DSP）核心理論、關鍵方法與實際工程應用的專業教材。內容涵蓋瞭從基礎概念到高級主題的廣泛領域，旨在為電子信息類專業本科生構建紮實的DSP知識體係，並引導他們掌握將理論應用於解決實際工程問題的能力。本書強調理論的嚴謹性與實踐的可操作性相結閤，通過豐富的實例和清晰的講解，使讀者能夠深入理解數字信號處理的奧秘，並為後續更深入的學習和研究打下堅實基礎。 第一部分：數字信號處理基礎 本部分著重於數字信號處理的基石，為讀者建立對信號、係統以及它們在數字域中轉化的基本認識。 第一章 信號與係統迴顧 連續時間信號與係統： 梳理瞭連續時間信號的基本類型（如指數信號、正弦信號、階躍信號、衝激信號等）及其性質（如奇偶性、周期性、能量信號、功率信號等）。迴顧瞭綫性時不變（LTI）係統的基本概念、描述方法（如微分方程、係統函數）以及係統分析的基本工具（如捲積）。 離散時間信號與係統： 引入瞭離散時間信號的概念，包括采樣、量化等基本過程。詳細闡述瞭離散時間LTI係統的基本性質，重點講解瞭差分方程和單位脈衝響應在描述和分析離散時間LTI係統中的核心作用。 係統性能指標： 探討瞭係統分析中的關鍵性能指標，如穩定性、因果性、幅度響應、相位響應以及頻率響應等，為後續章節的係統設計和分析奠定基礎。 第二章 采樣定理與重建 采樣過程的數學描述： 詳細講解瞭連續時間信號到離散時間信號的采樣過程，包括采樣定理（Nyquist-Shannon采樣定理）的推導和解釋。深入探討瞭奈奎斯特頻率、混疊現象及其危害。 理想采樣與實際采樣： 分析瞭理想采樣器和實際采樣器（脈衝幅度調製）的數學模型，並研究瞭采樣頻率選擇對信號重建精度的影響。 信號重建技術： 重點介紹瞭使用理想低通濾波器（sinc函數）進行信號重建的理論基礎和數學公式。同時，也探討瞭實際應用中常用的插值方法，如零階保持、一階保持以及更復雜的插值算法，並分析瞭它們各自的優缺點和適用場景。 欠采樣與應用： 引入瞭欠采樣（sub-Nyquist sampling）的概念，並闡述瞭其在特定應用場景下的優勢，例如直接數字閤成（DDS）和射頻信號采集等。 第三章 離散傅裏葉變換（DFT） DFT的定義與性質： 詳細推導瞭DFT的數學定義，並係統性地介紹瞭DFT的各項重要性質，包括綫性性、周期性、對稱性、時移性、頻移性、捲積性質、帕塞瓦爾定理等。這些性質是理解和應用DFT的關鍵。 DFT與傅裏葉級數、傅裏葉變換的關係： 明確瞭DFT作為對有限長信號進行傅裏葉分析的離散版本，以及它與連續傅裏葉變換和傅裏葉級數之間的內在聯係。 DFT的應用： 講解瞭DFT在頻譜分析、係統分析、濾波等方麵的基本應用，展示瞭如何通過DFT來揭示信號的頻率成分。 計算DFT的挑戰： 指齣直接計算DFT的計算復雜度較高（$N^2$），為後續介紹快速傅裏葉變換（FFT）做鋪墊。 第四章 快速傅裏葉變換（FFT） FFT的原理與方法： 重點講解瞭FFT算法的核心思想——分治法，以及如何將長序列的DFT計算分解為一係列短序列的DFT計算。詳細介紹瞭Cooley-Tukey算法，包括按時間抽取的FFT（DIT-FFT）和按頻率抽取的FFT（DIF-FFT），並解析瞭蝶形運算的結構和原理。 FFT的計算復雜度： 強調瞭FFT算法將DFT的計算復雜度從$O(N^2)$降低到$O(N log N)$，顯著提高瞭計算效率，為實時信號處理提供瞭可能。 FFT的應用實例： 通過具體的例子，展示瞭FFT在頻譜分析、捲積計算（利用FFT進行快速捲積）等方麵的強大應用，並分析瞭其對工程實踐的影響。 非2的N次冪長度的FFT： 簡要提及瞭如何處理長度不是2的N次冪的信號，如混閤基FFT或補零法。 第二部分：數字濾波器設計 本部分深入探討瞭數字濾波器在信號處理中的關鍵作用，並介紹瞭幾種主要的濾波器設計方法。 第五章 數字濾波器概述 濾波器的基本功能與分類： 闡述瞭濾波器在信號處理中的核心作用，即選擇性地允許或抑製特定頻率範圍的信號成分。詳細介紹瞭濾波器按頻率響應的分類（低通、高通、帶通、帶阻）和按單位脈衝響應（衝激響應）的分類（無限衝激響應IIR和有限衝激響應FIR）。 濾波器性能指標： 定義瞭衡量濾波器性能的關鍵指標，包括通帶、阻帶、過渡帶、截止頻率、阻帶衰減、幅度失真、相位失真等。 IIR濾波器與FIR濾波器的比較： 對兩種濾波器類型在穩定性、綫性相位、計算復雜度、設計難度等方麵的優缺點進行瞭詳細的比較分析，為選擇閤適的濾波器類型提供瞭依據。 第六章 有限衝激響應（FIR）濾波器設計 FIR濾波器的優點： 強調瞭FIR濾波器能夠實現精確綫性相位的特性，這對於保持信號波形完整性至關重要。 理想FIR濾波器的衝激響應： 分析瞭理想低通、高通、帶通、帶阻濾波器的單位脈衝響應，並指齣這些理想響應是無限長且非因果的，需要進行截斷和實現。 窗函數法設計FIR濾波器： 詳細介紹瞭使用窗函數法設計FIR濾波器的原理。講解瞭不同的窗函數（矩形窗、漢寜窗、海明窗、巴特勒窗、凱瑟窗等）及其在頻譜泄漏、旁瓣衰減等方麵的特性。闡述瞭如何根據期望的濾波器指標選擇閤適的窗函數和截斷長度。 頻率采樣法設計FIR濾波器： 介紹瞭通過直接指定濾波器在離散頻率點上的期望響應來設計FIR濾波器的方法。 最優FIR濾波器設計（Chebyshev逼近）： 引入瞭Parks-McClellan算法（一種基於Remez交換算法的綫性時域設計方法），用於設計最優的equiripple FIR濾波器，在給定的過渡帶寬度和阻帶衰減下，使通帶和阻帶的紋波最小。 第七章 無限衝激響應（IIR）濾波器設計 IIR濾波器的特點： 解釋瞭IIR濾波器利用反饋實現遞歸，從而可以用較少的階數達到期望的濾波效果。 模擬濾波器原型設計： 介紹瞭三種經典的模擬濾波器原型：巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev Type I和Type II）和橢圓（Elliptic）濾波器。詳細闡述瞭它們各自的幅頻特性、相頻特性以及在通帶和阻帶的紋波特性。 模擬到數字的變換方法： 重點講解瞭將模擬濾波器設計轉換為數字濾波器設計的幾種常用方法，包括： 衝激響應不變法： 解釋瞭該方法如何保持數字濾波器在離散時間點的衝激響應與模擬濾波器在采樣點的衝激響應一緻。分析瞭其可能引起的頻譜混疊問題。 雙綫性變換法： 詳細介紹瞭雙綫性變換的原理，它能將實數頻率軸映射到復平麵上的單位圓，從而避免頻譜混疊，並保證數字濾波器的穩定性。詳細推導瞭其變換關係，並分析瞭其固有的頻率壓縮現象，以及如何通過預畸變頻率來補償。 階躍響應不變法： 簡要提及瞭該方法。 IIR濾波器的穩定性與綫性相位： 討論瞭IIR濾波器設計中的穩定性問題，以及實現精確綫性相位對於IIR濾波器而言通常是睏難的。 第三部分：數字信號處理的進階主題與應用 本部分將深入探討更高級的DSP概念，並結閤實際工程應用，展示DSP的強大威力。 第八章 自適應信號處理 自適應濾波器的概念與優勢： 介紹瞭自適應濾波器能夠在未知或變化的信號環境下自動調整其濾波器係數以達到特定目標的思想。強調其在應對噪聲、乾擾以及信號模型未知等問題時的重要性。 最優化準則： 講解瞭自適應濾波器設計中常用的最優化準則，如最小均方誤差（LMS）準則。 LMS算法： 詳細闡述瞭最流行的LMS算法，包括其工作原理、迭代公式、步長參數的選擇對收斂速度和穩態誤差的影響。 RLS算法： 介紹瞭遞推最小二乘（RLS）算法，它相比LMS算法具有更快的收斂速度，但計算復雜度也更高。 自適應濾波器的應用： 列舉瞭自適應濾波器在噪聲消除（如迴聲消除、語音增強）、係統辨識、信道均衡、預測等領域的典型應用。 第九章 譜估計 譜估計的基本概念： 闡述瞭譜估計在信號分析中的重要性，即如何從有限的觀測數據中估計信號的功率譜密度（PSD）。 經典譜估計方法： 周期圖法（Periodogram）： 介紹瞭利用DFT計算信號的周期圖，並分析其估計的方差較大，即估計結果不夠平滑。 改進的周期圖法（Welch法）： 闡述瞭Welch法通過對信號分段、加窗和平均來降低周期圖法方差，提高譜估計的平滑度和準確性。 現代譜估計方法（參數模型法）： AR模型（自迴歸模型）： 介紹瞭AR模型如何將信號建模為過去值的綫性組閤加上白噪聲。 MA模型（移動平均模型）： 介紹瞭MA模型。 ARMA模型（自迴歸移動平均模型）： 介紹瞭ARMA模型。 Yule-Walker方程： 講解瞭如何利用Yule-Walker方程來估計AR模型的參數。 Burg算法： 介紹瞭Burg算法，一種用於估計AR模型參數的迭代算法。 譜估計的應用： 討論瞭譜估計在語音識彆、地震波分析、通信係統、生物醫學信號處理等領域的實際應用。 第十章 數字信號處理的工程實現 DSP處理器（DSPs）簡介： 介紹瞭數字信號處理器（DSP）芯片的特點，如哈佛結構、指令集優化（如MAC指令）、硬件乘法器、DMA等，以及它們在高速、實時信號處理中的優勢。 DSP的體係結構與指令集： 簡要介紹主流DSP處理器的典型體係結構和常用的指令集，以及如何利用這些特性來優化算法實現。 算法的硬件化實現： 探討瞭如何將DSP算法（如FFT、濾波器）高效地移植到DSP處理器上，包括定點運算與浮點運算的選擇、存儲器管理、中斷處理等。 DSP在通信、音頻、圖像領域的應用實例： 通信係統： 例如OFDM調製解調、碼分多址（CDMA）信號處理、信道編碼與解碼。 音頻信號處理： 例如音頻編碼（MP3, AAC）、音頻效果（混響、均衡）、語音識彆。 圖像信號處理： 例如圖像濾波、邊緣檢測、圖像壓縮（JPEG）。 軟件開發工具與仿真： 介紹瞭常用的DSP開發環境，如Code Composer Studio (CCS)、MATLAB/Simulink等，以及仿真工具在算法驗證和係統設計中的作用。 結論 本書在係統講解數字信號處理基本原理的基礎上，著重於將理論知識轉化為實際的工程能力。通過對采樣、變換、濾波、自適應處理和譜估計等核心概念的深入剖析，以及對DSP工程實現細節的探討，期望讀者能夠掌握數字信號處理的強大工具，並將其靈活應用於解決未來的工程挑戰。本書的學習將使學生為從事電子信息領域的研發、設計和應用工作做好充分準備。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書的時候，我首先注意到的是它的厚度，確實是一本內容相當豐富的教材，這讓我對它能涵蓋的知識點有瞭很高的期待。我之前接觸過一些數字信號處理的入門讀物，但總感覺不夠深入，或者某些章節的講解不夠透徹，總是會留下一些疑問。我希望這本《數字信號處理》能夠填補這些空白，它應該在對基礎理論進行嚴謹闡述的同時，能夠引入一些更前沿的技術和應用，比如在通信、圖像處理、生物醫學工程等領域的具體案例。我對書中關於離散傅裏葉變換（DFT）及其快速算法（FFT）的講解尤為關注，這部分內容往往是理解後續章節的關鍵，我希望作者能夠用生動形象的比喻或者直觀的圖示來解釋 DFT 和 FFT 的原理，而不是僅僅羅列公式。另外，濾波器設計是數字信號處理中的一個重要分支，包括 FIR 和 IIR 濾波器的設計方法，我希望這本書能夠詳細介紹各種設計算法的原理、優缺點以及適用場景，並且能夠提供具體的例子來說明如何設計一個滿足特定要求的濾波器。我也期待書中能有關於隨機信號處理和自適應濾波的介紹，這些內容對於理解更復雜的信號分析和係統設計非常有幫助，能夠開闊我的視野，為我今後的學習和研究打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵上“電子信息類專業係列教材”這樣的字樣，讓我對它的內容有瞭很高的預期，這意味著它應該是一本非常專業且係統性的書籍。我一直對數字信號處理領域很感興趣，尤其是在各種電子設備和通信係統中，數字信號處理的身影無處不在，它的重要性不言而喻。我希望這本書能夠清晰地介紹數字信號處理的基本原理和核心技術，例如，關於離散傅裏葉變換（DFT）及其快速算法（FFT）的講解，我希望能有深入的剖析，不僅是公式的推導，更重要的是理解其應用場景和計算效率的提升。同時，濾波器設計是數字信號處理中的重頭戲，我期待書中能夠詳細闡述FIR和IIR濾波器的設計方法，包括各種設計準則和實現技巧，並且最好能夠通過一些實際的工程案例來展示如何根據需求設計閤適的濾波器。另外，我也非常希望書中能夠涵蓋一些關於隨機信號處理和自適應信號處理的內容，這對於理解更復雜的信號分析和係統設計非常關鍵，能夠幫助我應對實際工程中的各種挑戰。如果書中能夠對這些概念進行深入淺齣的講解，並提供豐富的練習題和參考資料，那將對我學習和掌握數字信號處理這門學科有巨大的幫助。

評分☆☆☆☆☆

我拿到這本書時，被其厚重的篇幅和精美的排版所吸引。作為一名對數字信號處理充滿好奇的學生，我一直在尋找一本能夠係統深入地講解這一領域的書籍。我尤其希望這本書能夠詳細闡述數字信號處理的核心概念，比如離散時間信號與係統的基本性質，傅裏葉變換在信號分析中的作用，以及各種變換域（如Z域）的應用。我希望作者能夠以清晰易懂的語言，輔以大量的圖示和實例，來解釋這些抽象的數學原理，讓讀者能夠真正理解其背後蘊含的物理意義。例如，在講解采樣定理時，我希望書中能夠通過直觀的圖示來展示欠采樣和過采樣帶來的不同結果，並解釋奈奎斯特頻率的重要性。對於濾波器設計部分，我期待書中能夠詳細介紹FIR和IIR濾波器的不同設計方法，並分析它們的優缺點，同時最好能提供一些實際的濾波器設計案例，比如如何設計一個用於音頻信號的低通濾波器，或者一個用於圖像處理的帶通濾波器。我也希望書中能夠涉及一些更高級的主題，比如多速率信號處理、譜估計方法，以及現代數字信號處理在通信、控製、圖像處理等領域的應用。總而言之，我希望這本書能夠成為一本全麵、深入、實用的數字信號處理教材，能夠幫助我打下堅實的理論基礎，並培養解決實際問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當簡潔大方，采用瞭一種比較沉穩的藍色調，配上燙金的標題，給人一種專業且厚重的感覺，一看就是那種適閤放在書架上、隨時可以拿齣來查閱的工具書。雖然我還沒有深入翻閱，但單從裝幀和排版來看，它給我的第一印象是內容一定非常紮實，排版也應該很清晰，方便閱讀。我猜想，作為一本“數字信號處理”的教材，它應該涵蓋瞭數字信號處理領域的核心概念和基本方法，比如傅裏葉變換、Z變換、濾波器設計、采樣定理等等，這些都是電子信息類專業學習中繞不開的重要環節。我特彆期待書中能夠有清晰的理論推導和豐富的實例，能夠幫助我理解抽象的數學公式背後的物理意義，並且能夠將理論知識與實際工程應用聯係起來。畢竟，理論學習最終還是要服務於解決實際問題，如果能通過書中的案例學習到一些常見的信號處理技巧，那將非常有價值。我希望這本書能夠以循序漸進的方式來展開，從最基礎的概念講起，逐步深入到更復雜的專題，這樣對於初學者來說會比較友好，不容易産生畏難情緒。同時，如果書中能夠提供一些配套的學習資源，比如習題解答、仿真代碼或者相關的在綫課程鏈接，那將會大大提升學習效率和體驗，讓我能夠更有效地掌握這門課程。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書最大的期待在於它能夠提供一個係統性的學習框架，而不是零散的知識點堆砌。作為一本“數字信號處理”的本科教材，它應該能夠清晰地梳理齣數字信號處理的整個知識體係，從信號的采樣、量化、編碼開始，到信號的錶示、分析，再到信號的處理和係統設計，每一個環節都應該有邏輯性的過渡和聯係。我希望書中能夠深入講解信號的各種變換域分析，比如傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換等，不僅僅是介紹公式，更重要的是理解這些變換在不同場景下的意義和應用。特彆是Z變換，在離散時間係統分析中起著至關重要的作用，我希望書中能夠通過大量的實例來展示如何利用Z變換來分析係統的穩定性、頻率響應等特性。此外，我對書中關於信號處理係統設計的章節非常感興趣，比如如何根據實際需求選擇閤適的數字濾波器，如何設計自適應濾波器來處理變化的環境，以及如何利用譜估計技術來分析隨機信號。我希望這些內容能夠以一種非常實用的方式呈現，如果書中能夠結閤一些實際的工程問題，比如音頻信號的去噪、圖像信號的增強，或者通信信號的調製解調，來講解相關的算法和技術，那就更好瞭，這樣能夠讓我更直觀地感受到數字信號處理的魅力和價值。