数字信号处理及MATLAB实现（第2版）/高等学校教材·电子信息 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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余成波，陶红艳，杨菁 等 著

图书标签:

• 数字信号处理
• MATLAB
• 信号处理
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• 高等教育
• 教材
• 通信工程
• 电子工程
• 图像处理
• 算法实现

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302154334

版次：2

商品编码：11335440

品牌：清华大学

包装：平装

开本：16开

出版时间：2008-01-01

用纸：胶版纸

页数：241

字数：390000

正文语种：中文

编辑推荐

　　突出基本理论方法的工程应用背景，注重理论与实践的结合
　　精选大量典型例题，便于问题的阐述和学生的理解
　　完全从教学角度．出发，内容由浅入深，并注重基本理论的推导、基本运算的掌握
　　教学可操作性强，既便于教师教学，也便于学生自学

内容简介

　　《数字信号处理及MATLAB实现（第2版）/高等学校教材·电子信息》就数字信号处理的基本理论、算法及MATI.AB实现进行系统的论述。全书共7章，前两章简要介绍了离散时间信号与系统及Z变换，第3.4章讨论离散傅里叶变换及快速算法，第5～7章介绍数字滤波器的结构和设计方法。在论述了基本理论和算法后，本书结合数字信号处理的典型例题说明用MATIdAI3进行数字信号处理的编程方法与技巧。
　　《数字信号处理及MATLAB实现（第2版）/高等学校教材·电子信息》每章末均编有一定数量的习题，主要用以检验学生对基本概念的理解和对分析方法的掌握；同时，本书还配备了大量MATl）AB上机实验。
　　《数字信号处理及MATLAB实现（第2版）/高等学校教材·电子信息》可作为高等科院校计算机、电子信息、通信、自动化等专业本科生的教材，也可供研究生以及从事有关工作的科技人员学习参考用书。

内页插图

目录

第1章 离散时间信号与系统
1.1 离散时间信号——序列
1.1.1 序列的定义
1.1.2 序列的基本运算
1.1.3 常用典型序列
1.2 线性时不变系统
1.2.1 线性系统
1.2.2 时不变系统
1.2.3 线性时不变系统的输入、输出关系
1.2.4 因果系统
1.2.5 稳定系统
1.3 时域离散系统的输入输出描述法——常系数线性差分方程
1.3.1 常系数线性差分方程
1.3.2 常系数线性差分方程的递推解法
1.4 模拟信号的数字处理
1.4.1 信号的采样
1.4.2 信号的恢复
1.5 序列的傅里叶变换及其性质
1.5.1 序列的傅里叶变换定义
1.5.2 周期序列的离散傅里叶级数
1.5.3 周期序列的傅里叶变换
1.5.4 序列傅里叶变换的性质
1.6 用MATLAB表示和实现离散时间信号与系统
1.6.1 离散时间信号的MATLAB实现
1.6.2 离散序列的基本运算与波形变换的MATLAB实现
1.6.3 离散序列的奇偶分解MATLAB实现
1.6.4 常系数线性差分方程解的MATLAB实现
1.6.5 序列的傅里叶变换与信号重构MATLAB实现
习题与上机实验

第2章 Z变换
2.1 Z变换的定义及收敛域
2.1.1 Z变换的定义
2.1.2 Z变换的收敛域（ROC）
2.2 Z变换的性质
2.2.1 线性性质
2.2.2 序列的移位
2.2.3 序列的线性加权
2.2.4 序列的指数加权（Z域尺度变换）
2.2.5 序列的倒置（反褶）
2.2.6 时域卷积定理
2.2.7 复卷积定理
2.2.8 初值定理
2.2.9 终值定理
2.2.10 复序列的共轭
2.2.11 巴塞伐尔（Parseval）定理
2.3 Z反变换
2.3.1 留数法
2.3.2 部分分式展开法
2.3.3 长除法（幂级数展开法）
2.4 Z变换与拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系
2.4.1 Z变换与拉普拉斯变换的关系
2.4.2 Z变换与模拟信号傅里叶变换的关系
2.4.3 Z变换与序列傅里叶变换的关系
2.5 离散系统Z域的分析
2.5.1 利用Z变换求解差分方程
2.5.2 系统函数
2.5.3 离散系统的因果性和稳定性
2.5.4 系统的频率响应
2.5.5 频率响应的几何确定法
2.6 用MATLAB进行离散系统的Z域分析
2.6.1 MATLAB几个信号处理工具箱函数
2.6.2 利用MATLAB绘制离散系统的零极图
2.6.3 利用MATLAB分析离散系统的零极图分布与系统单位响应时域特性的关系
2.6.4 利用系统函数求解离散系统差分方程的MATLAB
2.6.5 利用MATLAB实现z域的部分分式展开式
……

第3章 离散傅里叶变换
第4章 快速傅里叶变换
第5章 数字滤波器的基本结构
第6章 无限冲激响应滤波器（IIR）的设计
第7章 有限冲激响应滤波器（FIR）的设计

前言/序言

　　着计算机技术和信息科学的迅速发展，数字信号处理的理论、算法及实现手段也都获得了迅速的发展，已经逐渐发展成为一门独立的学科并成为信息科学的重要组成部分，在语音处理、图像处理、雷达、航空航天、地质勘探、通信、生物医学工程等众多领域得到了广泛的应用。
　　数字信号处理的内容广泛，理论复杂，而且由于概念抽象，课时数较少，学生在学习这部分内容时甚感困难。为此，本书编写过程中，力求做到以注重素质培养和能力培养为目标，以加强基础的拓宽专业为原则，同时注重理论和应用相结合，特别注意应用MATLAB来解决理论和算法的实现问题，以便帮助读者更直观、形象地理解基本概念。
　　全书共分7章。内容包括离散时间信号与系统、Z变换、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换、数字滤波器的基本结构、无限冲激响应滤波器（IIR）的设计、有限冲激响应滤波器（FIR）的设计。建议课堂教学54学时，由于课时的原因，本书略去了量化效应与有限长效应、功率谱估计以及小波分析在信号处理中的应用等内容，不同的读者可根据各自的实际情况要求进行补充。
　　本书由余成波统稿。其中，第1、2、3章由杨菁、徐霞、胡顺仁等编写；第4章由余成波、陶红艳等编写；第5章由周登义、色明等编写；第6、7章由杨如民、余成波等编写。本书在编写过程中得到许多兄弟院校的同行们大力支持和帮助，提出了许多宝贵意见，在此，一并表示衷心的感谢。
　　全书所给出MATLAB实现的实例程序，均已通过作者的调试，读者可直接引用。本书可作为高等理工院校电子信息、通信工程、信号与信息处理学科的本科生教材，也可供研究生以及从事有关科技人员学习参考。限于作者的水平，不妥及错误之处在所难免，恳切希望读者给予批评指正。

信号的奥秘与现代技术的脉搏——《数字信号处理导论》 在信息爆炸的时代，我们无时无刻不被各种信号所包围：从手机通信的无线电波，到医疗影像的声波、X射线，再到天文学探索的电磁辐射，甚至我们自身的情绪波动，都可以被看作是信息的载体。数字信号处理（Digital Signal Processing, DSP）正是我们理解、分析、提取、变换和重构这些信号的强大工具，它是现代电子信息科学的核心基石，渗透于我们生活的方方面面，支撑着科技进步的脉搏。 《数字信号处理导论》旨在为广大读者，特别是高等院校电子信息类专业的学生，提供一个全面而深入的入门指南。本书不以罗列复杂的数学公式为主要目的，而是着重于揭示数字信号处理背后的核心思想、关键原理和实际应用，帮助读者建立起扎实的理论基础和敏锐的工程直觉。我们将从最基础的概念出发，一步步引导您领略数字信号处理的魅力，并为您打开通往更广阔的信号处理领域的大门。 第一篇：数字信号的世界——从模拟到数字的飞跃 本篇是整个旅程的起点，我们将一同探索数字信号处理的起源和基本概念。 第一章：引言——为何要进行数字信号处理？ 本章将首先阐述信号在现代社会中的重要性，以及我们为何需要对这些信号进行处理。您将了解到，无论是通信、音频、图像、视频，还是生物医学信号，它们都蕴含着丰富的信息。我们将回顾信号处理的发展历程，从早期的模拟信号处理技术，阐述其局限性，并引出数字信号处理的优势。通过生动的例子，您将直观地感受到数字信号处理在提升信号质量、实现复杂功能、降低系统成本等方面的巨大潜力。我们将探讨数字信号处理在日常生活中的广泛应用，例如手机通信中的语音编码、MP3音频的压缩、数码相机的图像处理，以及互联网上传输的视频流等，从而激发您对本学科的浓厚兴趣。 第二章：信号的数学描述与分类 在深入研究信号处理之前，我们需要掌握描述信号的基本语言。本章将介绍信号的数学表示方法，包括连续时间信号和离散时间信号。我们将学习如何用函数来精确地描述信号的幅值、频率、相位等关键特性。同时，我们将对信号进行分类，例如周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号、确定信号与随机信号等，理解不同类型信号的特性及其在实际中的意义。这将为您后续学习打下坚实的数学基础。 第三章：采样——连续世界到离散世界的桥梁 数字信号处理的核心在于将连续的模拟信号转化为离散的数字信号。本章将详细介绍采样过程，即如何将连续时间信号在离散的时间点上进行“测量”。我们将深入探讨奈奎斯特-香农采样定理，这是数字信号处理的基石。您将理解为何需要以高于信号最高频率两倍的采样率进行采样，以及采样不足可能带来的灾难性后果——混叠（Aliasing）。我们将分析理想采样和实际采样之间的差异，并介绍常用的采样技术，如脉冲采样、阶梯采样等。此外，本章还将触及抗混叠滤波器的作用，它是采样过程中不可或缺的保护机制。 第四章：量化——精度与失真的权衡 采样得到的数字信号的幅值仍然是连续的，为了将其存储和处理，我们还需要将其量化到有限的离散电平。本章将详细介绍量化过程，并分析量化误差的产生。我们将讨论不同的量化方式，如均匀量化和非均匀量化，以及它们在不同应用场景下的适用性。您将理解量化精度与量化噪声之间的关系，以及如何在保证足够精度的前提下，有效地控制量化误差，从而获得高质量的数字信号。 第五章：编码——信息在数字世界的表示 量化后的信号需要被表示成二进制码。本章将介绍模拟数字转换器（ADC）的基本工作原理，以及不同编码方式的特点。我们将探讨二进制编码、格雷码等，并了解量化电平如何被映射到数字码。本章也将初步介绍数字模拟转换器（DAC）的工作原理，为后续数字信号重构做好铺垫。 第二篇：离散时间信号与系统的分析——理解信号的动态行为 掌握了数字信号的生成过程，我们接下来将专注于分析离散时间信号和系统的基本工具与方法。 第六章：离散时间信号的特性分析 本章将深入探讨离散时间信号的各种特性，包括幅度、相位、周期性等。我们将学习如何表示和分析离散时间信号，例如单位脉冲信号、单位阶跃信号、指数信号等基本信号。您将理解这些基本信号在构建复杂信号中的重要作用。 第七章：线性时不变（LTI）离散时间系统 本章将重点介绍线性时不变（LTI）离散时间系统，这是数字信号处理中最重要也是最普遍的系统模型。我们将深入理解LTI系统的两大基本性质：叠加性（Additivity）和时移不变性（Time-Invariance）。我们将学习如何用单位脉冲响应（Impulse Response）来完全表征一个LTI系统。 第八章：卷积——LTI系统的核心运算 卷积（Convolution）是LTI系统分析的核心数学工具。本章将详细介绍离散时间信号的卷积运算，并阐述卷积定理——输入信号与系统单位脉冲响应的卷积即为系统的输出信号。您将通过详细的图示和算例，直观地理解卷积的物理意义，以及它在描述系统对信号响应过程中的关键作用。我们将探讨卷积的计算方法，包括直接计算法和分段卷积法。 第九章：Z变换——从时域到复域的映射 为了更方便地分析LTI系统和信号，我们需要引入强大的数学工具——Z变换（Z-Transform）。本章将详细介绍Z变换的定义、性质以及其逆变换。我们将看到，Z变换可以将复杂的时域卷积运算转化为复域的乘法运算，极大地简化了系统分析。您将学习到Z变换在求解差分方程、分析系统稳定性等方面的巨大威力。 第十章：傅里叶变换——信号的频率域分析 傅里叶变换（Fourier Transform）是分析信号频率成分的基石。本章将介绍离散时间傅里叶变换（DTFT）和有限长离散傅里叶变换（DFT），以及它们之间的关系。您将理解傅里叶变换如何揭示信号中包含的各种频率分量，从而帮助我们理解信号的本质。我们将探讨周期信号和非周期信号的傅里叶变换特性，并初步了解其在谱分析中的应用。 第三篇：数字滤波器设计与应用——塑造信号的频率特性 滤波器是数字信号处理中最基本也是最重要的组成部分之一，它们能够选择性地允许或抑制特定频率的信号成分。 第十一章：数字滤波器的基本概念与分类 本章将介绍数字滤波器的基本概念，包括滤波器的作用、性能指标（如通带、阻带、过渡带、衰减度等）。我们将对数字滤波器进行分类，主要分为无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。您将了解到两种滤波器在性能、设计复杂度、实现方式等方面的差异与特点。 第十二章：有限冲激响应（FIR）滤波器设计 FIR滤波器以其良好的稳定性和易于实现线性相位响应的优点而受到青睐。本章将介绍几种常用的FIR滤波器设计方法，包括窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）和频率采样法。您将学习如何根据给定的技术指标，选择合适的窗函数和设计参数，从而得到满足要求的FIR滤波器。 第十三章：无限冲激响应（IIR）滤波器设计 IIR滤波器在实现相同性能指标时，通常需要比FIR滤波器更少的阶数，从而降低计算量。本章将介绍几种常用的IIR滤波器设计方法，包括脉冲不变法、双线性变换法等。我们将学习如何将模拟滤波器设计技术（如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器等）转换为数字滤波器。 第十四章：常用数字滤波器应用实例 本章将通过具体的工程实例，展示数字滤波器的实际应用。您将看到滤波器如何在音频信号处理中去除噪声、增强语音清晰度；如何在图像处理中进行边缘检测、图像平滑；如何在通信系统中进行信号解调、抗干扰；以及在生物医学信号处理中用于心电图、脑电图的分析等。通过这些实例，您将更深刻地理解数字滤波器在解决实际问题中的重要作用。 第四篇：数字信号处理的进阶话题与现代应用 在掌握了数字信号处理的基础理论和方法后，本篇将引领您探索更广泛、更深入的领域，并展望其在未来的发展。 第十五章：快速傅里叶变换（FFT）算法 DFT的计算复杂度较高，在实际应用中往往需要更高效的算法。本章将详细介绍快速傅里叶变换（FFT）算法，特别是蝶形运算和按位倒序等核心思想。您将理解FFT如何大幅度地降低DFT的计算量，从而使得大规模的谱分析成为可能。我们将分析FFT算法的原理和实现方式。 第十六章：功率谱估计 信号的功率谱描述了信号的功率在不同频率上的分布情况，是分析信号统计特性的重要工具。本章将介绍几种常用的功率谱估计方法，包括周期图法、改良周期图法、Welch法、最大熵法等。您将了解不同方法的优缺点及其适用场景。 第十七章：相关函数与互相关函数 相关函数描述了一个信号自身在不同时间延迟下的相似度，而互相关函数则描述了两个不同信号之间的相似度。本章将介绍相关函数和互相关函数的定义、性质及其计算方法。您将理解它们在信号检测、模式识别、系统辨识等方面的应用。 第十八章：数字信号处理的现代应用展望 本章将放眼未来，介绍数字信号处理在当今科技前沿的广泛应用。您将了解到DSP在多媒体通信（如高清视频编码、3G/4G/5G通信）、人工智能（如语音识别、图像识别）、医疗健康（如医学影像处理、可穿戴设备）、自动驾驶（如雷达、激光雷达信号处理）、物联网（IoT）等领域发挥的关键作用。本章将为您指明进一步深入学习的方向，并激发您在这些新兴领域进行探索的兴趣。 《数字信号处理导论》并非一本纯粹的理论书籍，而是希望通过清晰的讲解、丰富的示例和对工程实际的关注，帮助您建立起对数字信号处理的整体认识和解决实际问题的能力。我们相信，通过学习本书，您将能够更好地理解数字信号的奥秘，掌握分析和处理信号的强大工具，从而为您的学习和未来的职业生涯打下坚实的基础，成为推动现代科技进步的重要力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，无疑为电子信息领域的莘莘学子和研究人员送来了一份厚礼。我个人是一名在读的电子信息专业研究生，在学习数字信号处理这门课程时，确实感到有些力不从心。传统的教材虽然内容严谨，但往往过于理论化，对于如何将这些抽象的概念转化为实际的工程应用，着墨不多。而市面上的一些参考书，又可能过于偏重工具的使用，而忽视了理论基础的深刻理解。我一直期待着一本能够很好地连接理论与实践的教材，能够帮助我不仅理解“是什么”，更能理解“怎么做”以及“为什么这么做”。

评分☆☆☆☆☆

最近我接触了一些关于嵌入式系统开发的项目，其中涉及到大量的实时信号处理需求，比如传感器数据的采集与分析、音频的滤波与降噪等。在这过程中，我深刻体会到数字信号处理能力的重要性。然而，我之前的学习主要集中在软件开发和系统架构方面，对于信号处理的理论和算法了解不多。我希望能有一本能够快速入门，并且能够让我迅速掌握核心概念和常用算法的书籍。同时，我更希望这本书能够提供一些在嵌入式环境下进行信号处理的指导和注意事项，让我能够将理论知识顺利地转化为实际的嵌入式代码。

评分☆☆☆☆☆

我是一名大学本科生，目前正在学习数字信号处理这门专业课。坦白说，这门课对我来说一直是个挑战，概念多，公式也多，而且抽象性比较强。课本上的讲解虽然准确，但有时总觉得缺少一点“灵气”，让我很难真正理解其中的精髓。我非常希望能找到一本能够把复杂的概念讲得更生动、更容易理解的书。最好是能有一些直观的例子，或者能够帮助我建立起对这些概念的感性认识。而且，我希望这本书能够引导我思考，不仅仅是被动地接受知识，而是能够主动地去探索和发现。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对数字信号处理领域怀有浓厚兴趣的在职工程师，我一直在寻找能够系统提升理论知识、拓宽视野、并且兼顾工程实践的书籍。工作中，我们经常需要处理各种复杂的信号，从音频、视频到通信信号，再到生物医学信号等。对这些信号的深入分析和处理，离不开扎实的数字信号处理功底。然而，随着技术的飞速发展，很多新的算法和技术层出不穷，传统的知识体系有时显得有些滞后。我希望能有一本书，不仅能巩固基础，更能及时更新前沿知识，并且能够提供一些贴近实际工程问题的解决方案，让我能够将所学迅速应用于解决实际工作中的挑战。

评分☆☆☆☆☆

作为一个希望在学术研究领域有所建树的学生，我深知扎实的理论基础是创新的源泉。数字信号处理是许多交叉学科研究的基石，比如机器学习、模式识别、计算机视觉等等。我希望能够找到一本不仅能涵盖数字信号处理的经典内容，还能引导我深入理解其数学原理和背后的逻辑的书籍。同时，我希望这本书能够提供一些思考的深度，让我能够站在巨人的肩膀上，进一步去探索和拓展新的研究方向，发现新的问题，并且能够有能力去解决它们，推动整个领域的进步。