信息科学技术著作丛书：多速率数字信号处理和滤波器组理论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王光宇 著

图书标签:

• 信息科学
• 数字信号处理
• 滤波器组
• 多速率信号处理
• 通信工程
• 信号处理
• 理论研究
• 工程技术
• 学科教材
• 高等教育

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030388902

版次：1

商品编码：11370936

包装：平装

丛书名： 信息科学技术著作丛书

开本：16开

出版时间：2013-11-01

用纸：胶版纸

页数：235

字数：313000

正文语种：中文

内容简介

　　《信息科学技术著作丛书：多速率数字信号处理和滤波器组理论》全面系统地论述了多速率数字信号处理和滤波器组的基本原理，包括时变和非时变滤波器组。全书共十章，包括离散时间系统和滤波器、多速率系统的组成单元、多通道滤波器组、多通道滤波器组的相关理论、M通道DFT滤波器组、余弦调制滤波器组、时变滤波器组的基本理论、最一般的时变滤波器组、M通道时变滤波器组、时变余弦滤波器组。
　　《信息科学技术著作丛书：多速率数字信号处理和滤波器组理论》可供研究和工程部门从事数字信号处理和通信技术工作的广大科技人员参考，也可供高等学校相关专业的高年级学生、研究生学习参考。

内页插图

目录

《信息科学技术学术著作丛书》序
前言
第1章 离散时间系统和滤波器
1．1 引言
1．2 离散时间信号和分析
1．2．1 离散时间信号
1．2．2 离散时间信号的变换域分析
1．3 离散时间系统
1．3．1 线性非时变离散时间系统
1．3．2 线性时变离散时间系统
1．3．3 线性周期时变离散时间系统
1．4 离散时间系统的实现
1．4．1 FIR系统和FIR滤波器
1．4．2 IIR系统和IIR滤波器
1．4．3 线性相位滤波器
1．4．4 离散时间系统的矩阵描述
参考文献
第2章 多速率系统的组成单元
2．1 引言
2．2 抽取器
2．2．1 抽取器的频域分析
2．2．2 抽取器的时域分析
2．3 插值器
2．3．1 插值器的频域分析
2．3．2 插值器的时域分析
2．4 多相位分解表示
参考文献
第3章 多通道滤波器组
3．1 引言
3．2 多通道滤波器组结构
3．3 多通道滤波器组的频域分析
3．4 多通道滤波器组的多相位分解表示
3．5 多通道滤波器组的时域表示
3．6 滤波器组的完全重建条件
3．6．1 频域分析和多相位分析的关系
3．6．2 时域分析和多相位分析的关系
3．6．3 完全重建定理
3．7 滤波器组和变换之间的关系
3．7．1 方块变换
3．7．2 重叠变换
参考文献
第4章 多通道滤波器组的相关理论
4．1 引言
4．2 正交镜像滤波器组
4．2．1 两通道QMF
4．2．2 M通道QMF
4．3 树形结构滤波器组
4．3．1 频域分析
4．3．2 时域分析
4．4 传输多路复用器
4．4．1 频域分析
4．4．2 时域分析
4．5 DFT滤波器组和正交频分复用调制系统
4．5．1 DFT滤波器组
4．5．2 OFDM调制系统
4．5．3 单载频调制系统
4．6 离散时间序列扩展和滤波器组
4．6．1 正交基
4．6．2 双正交基
4．6．3 信号的扩展
4．6．4 信号扩展与滤波器组
4．7 信号的时频分解和离散时间小波变换
4．7．1 短时傅里叶变换
4．7．2 离散时间小波变换
参考文献
第5章 M通道DFT滤波器组
5．1 引言
5．2 DFT滤波器组的多相位实现结构
5．3 改进的DFT滤波器组
5．4 MDFT滤波器组的实现结构
5．5 MDFT滤波器组的设计
5．6 复数MDFT滤波器组
5．7 功率互补条件在时域的表现形式
参考文献
第6章 余弦调制滤波器组
6．1 引言
6．2 余弦调制滤波器组的原理
6．3 完全重建余弦调制滤波器组
6．3．1 重叠系数K一1
6．3．2 重叠系数K一2
6．4 余弦调制滤波器组的实现
6．4．1 K一1时余弦滤波器组实现结构
6．4．2 K一2时余弦滤波器组实现结构
参考文献
第7章 时变滤波器组基本理论
7．1 引言
7．2 时变抽取器
7．2．1 时变抽取器的频域分析
7．2．2 时变抽取器的时域分析
7．2．3 时变滤波器和非时变抽取器的级联
7．3 时变插值器
7．3．1 时变插值器的非时变模型
7．3．2 时变插值器的时域分析
7．4 时变抽取器和插值器的组合
7．4．1 时变滤波器组的基本组成单元
7．4．2 M通道时变滤波器组的基本组成单元
7．4．3 时域矩阵表示
7．5 时变多速率系统的滤波器组模型
7．5．1 最一般时变滤波器组组成单元的模型
7．5．2 M通道时变滤波器组组成单元的模型
参考文献
第8章 最一般的时变滤波器组
8．1 引言
8．2 时变滤波器组的模型
8．2．1 模型-I
8．2．2 模型-Ⅱ
8．3 时变滤波器组的变化域分析
8．3．1 基于模型I的分析
8．3．2 基于模型Ⅱ的分析
8．4 时变滤波器组的调制域分析
8．5 时变滤波器组的设计
8．5．1 高斯约当消元法
8．5．2 最小二乘法
参考文献
第9章 M通道时变滤波器组
9．1 引言
9．2 M通道时变滤波器组的模型
9．2．1 模型-I
9．2．2 模型-Ⅱ
9．3 M通道时变滤波器组的变化域分析
9．3．1 基于模型l的分折
9．3．2 基于模型fl的分析
9．4 M通道时变滤波器组的调制域分析
9．5 M通道时变滤波器组的设计
参考文献
第10章 时变余弦滤波器组
10．1 引言
10．2 时变余弦滤波器组的定义
10．3 时变余弦滤波器组的完全重建条件
10．3．1 重叠系数K（Ⅲ）=1
10．3．2 重叠系数K（Ⅲ）=2
10．4 时变余弦滤波器组的设计
1O．4．1 滤波器组的边界条件
10．4．2 M通道（L=2M）变换到M／2通道（L=M）
lO．4．3 Mj2通道（L=M）变换到M通道（L=2M）
10．4．4 M通道（L=4M）变换到M通道（L=2M）
10．4．5 图形矩阵设计法小结
参考文献

前言/序言

　　2l世纪是信息科学技术发生深刻变革的时代，一场以网络科学、高性能计算和仿真、智能科学、计算思维为特征的信息科学革命正在兴起。信息科学技术正在逐步融人各个应用领域并与生物、纳米、认知等交织在一起，悄然改变着我们的生活方式。信息科学技术已经成为人类社会进步过程中发展最快、交叉渗透性最强、应用面最广的关键技术。
　　如何进一步推动我国信息科学技术的研究与发展；如何将信息技术发展的新理论、新方法与研究成果转化为社会发展的新动力；如何抓住信息技术深刻发展变革的机遇，提升我国自主创新和可持续发展的能力？这些问题的解答都离不开我国科技工作者和工程技术人员的求索和艰辛付出。为这些科技工作者和工程技术人员提供一个良好的出版环境和平台，将这些科技成就迅速转化为智力成果，将对我国信息科学技术的发展起到重要的推动作用。
　　《信息科学技术学术著作丛书》是科学出版社在广泛征求专家意见的基础上，经过长期考察、反复论证之后组织出版的。这套丛书旨在传播网络科学和未来网络技术，微电子、光电子和量子信息技术、超级计算机、软件和信息存储技术，数据知识化和基于知识处理的未来信息服务业，低成本信息化和用信息技术提升传统产业，智能与认知科学、生物信息学、社会信息学等前沿交叉科学，信息科学基础理论，信息安全等几个未来信息科学技术重点发展领域的优秀科研成果。丛书力争起点高、内容新、导向性强，具有一定的原创性，体现出科学出版社“高层次、高质量、高水平”的特色和“严肃、严密、严格”的优良作风。
　　希望这套丛书的出版，能为我国信息科学技术的发展、创新和突破带来一些启迪和帮助。同时，欢迎广大读者提出好的建议，以促进和完善丛书的出版工作。
　　中国工程院院士
　　原中国科学院计算技术研究所所长

信息科学技术著作丛书：数字信号处理的前沿探索 引言 在信息爆炸的时代，如何高效、精准地获取、处理和理解海量数据，已成为信息科学技术领域的核心挑战。数字信号处理（DSP）作为信息科学与工程领域的一门基础学科，其理论和技术的发展直接关系到通信、图像、音频、医疗、金融等众多行业的创新与进步。本书系“信息科学技术著作丛书”的最新力作，聚焦于数字信号处理的最新前沿，深入剖析其核心理论与关键技术，旨在为广大研究者、工程师及相关专业学生提供一套系统、深入的学习资源。本册图书，正是这一系列的重要组成部分，它将带领读者走进数字信号处理的奇妙世界，探索其深邃的理论基石与蓬勃的应用前景。 第一篇：现代信号处理理论基础 本篇旨在为读者构建坚实的数字信号处理理论基础，涵盖了从基本概念到高级理论的广泛内容。 第一章：离散时间信号与系统 离散时间信号的表示与性质： 介绍单位脉冲、单位阶跃、指数序列等基本离散时间信号，以及周期性、奇偶性、稳定性等信号重要性质。深入讨论了序列的卷积、相关等运算，为理解系统响应奠定基础。 线性时不变（LTI）系统： 详细阐述LTI系统的概念，以及其冲激响应和系统函数在描述和分析系统行为中的核心作用。通过傅里叶级数和傅里叶变换，揭示了LTI系统在频域的特性，为后续的滤波器设计打下理论基础。 Z变换及其性质： 引入Z变换，作为连续时间傅里叶变换在离散时间信号处理中的推广。深入分析Z变换的收敛域、逆Z变换、移位性质、卷积性质等，并探讨其在系统稳定性分析、系统函数求解等方面的应用。 第二章：傅里叶分析在信号处理中的应用 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 深入讲解DFT的定义、性质及其在时域和频域之间的转换关系。重点介绍FFT算法，阐述其如何高效地计算DFT，从而极大地提升信号处理的计算效率，并分析不同FFT算法（如Cooley-Tukey算法）的原理与复杂度。 周期信号与非周期信号的频谱分析： 利用傅里叶级数分析周期信号的频谱特性，而傅里叶变换则用于分析非周期信号的频谱。通过实例，展示如何从信号的时域波形推导出其频域特性，并理解频谱泄漏等现象及其成因。 功率谱密度与能量谱密度： 介绍功率谱密度（PSD）和能量谱密度（ESD）的概念，以及它们在描述随机信号和确定性信号能量或功率在频率分布上的重要性。探讨Wiener-Khinchin定理，连接自相关函数与功率谱密度。 第三章：随机信号分析 随机信号的基本概念： 定义随机过程，介绍其均值函数、自相关函数、自协方差函数等统计特性。区分平稳过程和非平稳过程，并讨论其在信号处理中的意义。 谱估计方法： 介绍多种随机信号的功率谱估计方法，包括经典谱估计（如周期图法）和现代谱估计（如Yule-Walker法、Burg法）的原理、优缺点及适用范围。分析不同方法的谱分辨率、偏差和方差等性能指标。 维纳滤波理论： 深入讲解Wiener滤波器的原理，包括其最优性准则（最小均方误差），并推导求解Wiener滤波器的表达式。分析其在信号去噪、信号预测等方面的应用，以及有限脉冲响应（FIR）和无限脉冲响应（IIR）Wiener滤波器的区别。 第二篇：先进的数字信号处理技术 本篇将进一步拓展读者的视野，介绍数字信号处理领域中的一些前沿技术和高级理论。 第四章：滤波器设计与实现 数字滤波器的分类与设计原则： 详细介绍FIR滤波器和IIR滤波器的基本结构、优缺点以及设计原则。对比两者在相位响应、计算复杂度、稳定性等方面的差异。 FIR滤波器设计方法： 重点介绍窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）和频率采样法。深入分析不同窗函数的频谱特性，以及它们对滤波器性能的影响。 IIR滤波器设计方法： 介绍模仿模拟滤波器设计的方法，如脉冲不变法、双线性变换法。详细阐述Butterworth、Chebyshev I/II、Elliptic等经典模拟滤波器类型的数字域设计过程。 滤波器组理论入门（初步探讨）： 简要介绍滤波器组的概念，以及其在信号分解与重构中的作用。为后续章节的深入探讨埋下伏笔。 第五章：多速率信号处理基础 采样率改变： 深入讲解上采样（插值）和下采样（抽取）的概念、原理和实现。详细阐述如何通过适当的插值和抽取操作实现采样率的转换，以及由此带来的信号频谱变化。 多速率滤波器的应用： 介绍多速率滤波器在实现采样率转换中的关键作用。分析抽取滤波器（Interpolator）和插值滤波器（Decimator）的设计原则与结构。 多速率信号处理的效率优势： 探讨多速率信号处理如何在降低计算复杂度、提高处理速度等方面带来显著优势，尤其是在处理高采样率信号时。 第六章：自适应信号处理 自适应滤波器原理： 引入自适应滤波器的概念，解释其能够根据输入信号的统计特性自动调整滤波器系数，以达到某种优化目标。 LMS（最小均方）算法： 详细介绍LMS算法的原理、收敛性分析和参数选择。分析其在各种应用场景下的性能表现。 RLS（递归最小二乘）算法： 介绍RLS算法，对比其与LMS算法在收敛速度和计算复杂度上的差异，并探讨RLS算法的变种。 自适应滤波器的应用： 举例说明自适应滤波器在噪声消除（如回声消除、噪声抑制）、信道均衡、系统辨识等领域的广泛应用。 第七章：小波变换与多分辨率分析 小波变换的起源与理论： 介绍小波变换的数学基础，包括连续小波变换（CWT）和离散小波变换（DWT）。阐述小波基函数的选择及其对信号分析的影响。 多分辨率分析： 深入理解多分辨率分析（MRA）的概念，以及它如何利用不同尺度的信息来表征信号。 小波变换在信号处理中的应用： 探讨小波变换在信号去噪、信号压缩、特征提取、奇异点检测等方面的优势，并给出具体实例。 第三篇：多速率数字信号处理与滤波器组的深入研究 本篇是本书的核心章节，将集中探讨多速率数字信号处理和滤波器组的理论精髓与前沿进展。 第八章：多速率数字信号处理理论深化 多速率滤波器的级联与互联： 探讨多个多速率滤波器组成的复杂系统，分析其整体性能和设计要点。 多速率信号处理的采样率转换优化： 深入研究更高效的采样率转换技术，例如使用polyphase分解来优化抽取和插值滤波器的设计。 多速率通信系统： 分析多速率信号处理在现代通信系统中的重要作用，如用于不同数据速率的接入、信道编码和解码等。 第九章：滤波器组理论（I）：基本概念与正交镜像滤波器（QMF） 滤波器组的基本构成： 介绍滤波器组的构成元素，包括分析滤波器组和合成滤波器组，以及它们的信号处理流程。 完美重构（PR）滤波器组： 阐述滤波器组实现完美重构的条件，即输入信号能够无失真地恢复。 正交镜像滤波器（QMF）组： 详细介绍QMF的概念，包括其设计目标是实现幅度响应的镜像对称，从而在一定程度上减少失真。分析QMF组的结构与性能。 QMF组在子带编码中的应用： 探讨QMF组如何在音频和图像压缩等领域实现子带编码，以提高压缩效率。 第十章：滤波器组理论（II）：多通道完美重构（MPR）滤波器组 多通道滤波器组： 扩展滤波器组的概念，引入多达M个通道的滤波器组。 多通道完美重构（MPR）条件： 详细推导多通道滤波器组实现完美重构的充要条件，包括幅度与相位的约束。 设计MPR滤波器组的方法： 介绍设计MPR滤波器组的各种方法，如基于多项式矩阵分解、基于最优准则（如最小化重构误差）等。 MPR滤波器组的性能分析： 分析不同MPR滤波器组的性能指标，如重构误差、幅度失真、相位失真等。 第十一章：滤波器组理论（III）：类窗口（Lapped Transforms）与奇异复用（Aliasing Cancellation） 类窗口变换： 介绍Modified Discrete Cosine Transform (MDCT) 等类窗口变换，分析其如何通过滤波器组的重叠来实现更优的信号处理性能。 混叠消除（Aliasing Cancellation）： 深入探讨滤波器组在信号分解和重构过程中产生的混叠现象，以及如何通过特定设计来消除或补偿这种混叠，以实现更精确的信号重构。 不同滤波器组的比较与应用： 对比QMF、MPR和类窗口滤波器组在不同应用场景下的优劣势，如在音频编码（如MP3、AAC）、图像处理、数据压缩等领域的应用。 第十二章：滤波器组在信号处理中的前沿应用 音频信号处理： 详细探讨滤波器组在音频编码（如感知编码）、语音信号处理（如声源分离）、音乐信息检索等领域的应用。 图像与视频信号处理： 分析滤波器组在图像压缩（如JPEG 2000）、视频编码、图像增强、纹理分析等方面的应用。 通信系统中的应用： 探讨滤波器组在多载波调制（如OFDM）、多用户通信、信号检测等通信系统中的作用。 其他新兴应用： 简要介绍滤波器组在生物医学信号处理、机器学习、数据挖掘等新兴领域的潜在应用。 结论 本书系“信息科学技术著作丛书”的这本著作，不仅仅是对数字信号处理理论的系统梳理，更是对信息科学技术领域前沿探索的一次深度聚焦。从基础理论的坚实铺垫，到现代技术的高效运用，再到多速率数字信号处理与滤波器组这一核心领域的深入剖析，本书力求为读者展现数字信号处理的强大生命力与无限可能性。我们希望通过本书，能够激发读者对这一领域的浓厚兴趣，启发更多的创新思路，共同推动信息科学技术的进步。 致谢 本书的完成离不开众多同仁的鼎力支持与无私帮助。我们尤其感谢在本书编写过程中提供宝贵意见的专家学者，感谢为本书提供学术指导的老师们，以及在编辑、排版过程中辛勤付出的编辑团队。最后，感谢广大读者对“信息科学技术著作丛书”的持续关注与支持。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对信号处理理论本身充满好奇的研究者，我希望《信息科学技术著作丛书：多速率数字信号处理和滤波器组理论》能够提供深刻的理论洞察和严谨的数学推导。多速率信号处理和滤波器组，这两个概念背后隐藏着许多精妙的数学原理，例如采样定理的扩展、傅里叶变换的性质在不同采样率下的变化，以及滤波器设计中的优化问题。我期待书中能够清晰地阐述这些理论基础，例如多速率系统的基本模型，以及如何通过改变采样率来影响系统的频率响应和时域特性。对于滤波器组，我希望能够深入了解其数学结构，比如正交性和完备性如何保证信号的无失真重构，以及如何利用不同滤波器组合来构建具有特定滤波特性的系统。我希望这本书能够为我提供坚实的理论支撑，让我能够进一步探索更前沿的研究课题，比如自适应滤波器组、非均匀采样滤波器组等。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样的从业者来说，一本能够 bridging theory and practice 的技术著作是至关重要的。我对《信息科学技术著作丛书：多速率数字信号处理和滤波器组理论》的期待，更多地集中在它能否提供一套清晰、可操作的工程指南。在实际工作中，我们经常需要根据应用场景选择和设计合适的数字滤波器，而多速率处理和滤波器组的概念，在很多高性能系统中都是不可或缺的。我希望书中能够有丰富的例题和实际案例分析，展示如何在具体问题中应用这些理论，例如在软件定义无线电（SDR）中如何高效地处理不同带宽的信号，或者在音频编解码器中如何利用滤波器组实现高效的频域分割和压缩。我特别关注书中的算法实现部分，是否能提供一些伪代码或者对现有开源库的介绍，这样可以大大缩短将理论转化为实际代码的时间。如果书中还能对不同算法的计算复杂度、资源占用以及实时性进行详细的评估和比较，那将是锦上添花。

评分☆☆☆☆☆

在接触到《信息科学技术著作丛书：多速率数字信号处理和滤波器组理论》这个书名时，我立即联想到了一些在特定领域非常重要的概念。例如，在通信系统中，不同用户或不同服务可能需要以不同的速率传输数据，如何有效地管理和处理这些不同速率的数据流，避免串扰和信息丢失，是至关重要的。滤波器组的概念，在诸如OFDM（正交频分复用）等技术中扮演着核心角色，它能够将一个宽带信号分割成多个窄带信号进行处理，极大地提高了频谱利用率和抗干扰能力。我希望这本书能够将这两个概念有机地结合起来，讲解如何设计和实现能够同时满足多速率处理需求和特定滤波特性的系统。我尤其期待书中能对滤波器组在多载波通信、多天线系统（MIMO）以及混合信号处理等领域的应用进行深入探讨，并提供相应的理论分析和算法设计思路。

评分☆☆☆☆☆

这本《信息科学技术著作丛书：多速率数字信号处理和滤波器组理论》的出现，仿佛为我打开了一扇通往信号处理世界更深邃领域的大门。长久以来，我一直对数字信号处理的基本概念有所涉猎，但每每在遇到需要同时处理不同采样率信号的场景，或者需要设计复杂的滤波器组来精细化地分割和重构信号时，总会感到力不从心。这本书的名字直接点出了我所面临的痛点：多速率处理和滤波器组。我期待它能系统地梳理这些概念，从理论基础讲起，逐步深入到各种实际应用和算法的细节。我尤其感兴趣的是，作者是否会讲解如何处理不同速率信号之间的转换，例如上采样和下采样时的信息损失问题，以及如何设计出能够满足特定频率选择性和相位特性的滤波器组。对于滤波器组，我希望能够了解到其在音频处理、通信系统，甚至是图像和视频信号分析中的具体应用，以及不同类型的滤波器组（如QMF, DCT-III等）的优缺点和适用范围。这本书的出现，无疑将是我在这一领域深入学习的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

我是一名正在学习数字信号处理课程的学生，对于《信息科学技术著作丛书：多速率数字信号处理和滤波器组理论》这本书，我的期待是它能成为我课堂学习的有力补充，并且能够帮助我理解那些教科书中较为抽象的概念。我希望这本书能够以一种更直观、更易于理解的方式来解释多速率信号处理的原理，例如通过图示和简单的类比来解释上采样和下采样如何影响信号的频谱。对于滤波器组，我希望书中能够介绍一些基础的滤波器组类型，比如短时傅里叶变换（STFT）和离散小波变换（DWT）与滤波器组之间的联系，以及它们在时频分析中的应用。我特别希望书中能够包含一些习题，并且最好附带详细的解答，这样我可以在课后进行练习，加深对知识的理解。这本书如果能够帮助我打下坚实的理论基础，并激发我对这个领域的兴趣，那就太好了。

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刚收到，还不错，值得够买！

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收到了，书很好！不错！！！

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不错，很实用的工具书

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精装正版还没打开看呢，不过外观就感觉很不错。

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