多速率數字信號處理和濾波器組理論 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王光宇著 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 濾波器組
• 多速率信號處理
• 信號處理理論
• 通信工程
• 電子工程
• 數字濾波
• 采樣率變換
• 譜分析
• 多分辨率分析

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030388902

商品編碼：29692252513

包裝：平裝

齣版時間：2013-11-01

基本信息

書名:多速率數字信號處理和濾波器組理論

：68.00元

售價：46.2元,便宜21.8元,摺扣67

作者:王光宇著

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2013-11-01

ISBN：9787030388902

字數：313000

頁碼：

版次：5

裝幀：平裝

開本：12k

商品重量：0.4kg

編輯推薦

王光宇編著的《多速率數字信號處理和濾波器組理論》全麵係統地論述瞭多速率數字信號處理和濾波器組的基本原理，包括時變和非時變濾波器組。《多速率數字信號處理和濾波器組理論》可供研究和工程部門從事數字信號處理和通信技術工作的廣大科技人員參考，也可供高等學校相關專業的高年級學生、研究生學習參考。

內容提要

王光宇編著的《多速率數字信號處理和濾波器組理論》全麵係統地論述瞭多速率數字信號處理和濾波器組的基本原理，包括時變和非時變濾波器組。全書共十章，包括離散時間係統和濾波器、多速率係統的組成單元、多通道濾波器組、多通道濾波器組的相關理論、M通道DFT濾波器組、餘弦調製濾波器組、時變濾波器組的基本理論、一般的時變濾波器組、M通道時變濾波器組、時變餘弦濾波器組。
　　《多速率數字信號處理和濾波器組理論》可供研究和工程部門從事數字信號處理和通信技術工作的廣大科技人員參考，也可供高等學校相關專業的高年級學生、研究生學習參考。

目錄

作者介紹

文摘

序言

多速率數字信號處理與濾波器組理論 圖書簡介 本書深入探討瞭多速率數字信號處理（MRDSP）和濾波器組（Filter Banks）這兩個在現代信號處理領域占據核心地位的理論與技術。作者以嚴謹的數學推導和豐富的工程實例，係統地闡述瞭多速率信號處理的原理、設計方法及其在通信、音頻、圖像、雷達等領域的廣泛應用，並詳細介紹瞭各種濾波器組結構，包括無失真濾波器組、半帶濾波器組、QMF、PQMF、Lifting Scheme等，以及它們在信號壓縮、信號復用、係統分析等方麵的性能優勢。 第一部分：多速率數字信號處理基礎 本部分首先從概念入手，清晰地定義瞭多速率信號處理的核心思想——即在信號處理的不同階段使用不同的采樣率。這與傳統的單速率處理方式形成瞭鮮明對比，後者通常要求整個處理鏈條保持相同的采樣率。多速率處理的齣現，極大地提高瞭係統的效率和靈活性。 信號的升采樣（Upsampling）： 詳細介紹瞭升采樣（也稱插值）操作，即增加信號的采樣點數。通過引入零值，將信號的采樣率提高M倍（M為升采樣因子）。重點講解瞭零填充插值（Zero-stuffing Interpolation）的局限性，並引齣瞭更為實用的帶通插值（Bandpass Interpolation）和全帶插值（All-pass Interpolation）的概念。理論上，零填充插值會在頻域引入不期望的鏡像頻譜，因此需要設計閤適的插值濾波器（Interpolation Filter）來抑製這些鏡像，恢復原始信號在更高采樣率下的錶示。本書詳細推導瞭插值濾波器設計的一般準則，包括通帶、阻帶的頻率響應要求，以及幅度衰減與過渡帶寬度之間的權衡。 信號的降采樣（Downsampling）： 闡述瞭降采樣（也稱抽取）操作，即減少信號的采樣點數。通過丟棄部分采樣點，將信號的采樣率降低N倍（N為降采樣因子）。特彆強調瞭降采樣操作的本質是時域上的周期性截斷，這在頻域會産生頻譜的“摺疊”現象。因此，在降采樣之前，必須進行抗混疊濾波（Anti-aliasing Filtering），以避免高頻分量在頻譜摺疊後混入低頻區域，造成信息失真。本書提供瞭多種抗混疊濾波器（Decimation Filter）的設計方法，並分析瞭不同濾波器類型（如FIR、IIR）對性能的影響。 升采樣與降采樣器的串聯與互換： 探討瞭升采樣器和降采樣器的組閤使用。通過分析和推導，揭示瞭升采樣器和降采樣器的順序互換對整體係統輸齣的影響。特彆提齣瞭“多速率信號處理的等效模型”，即在某些情況下，升采樣器和降采樣器的順序可以互換，這對於簡化係統結構、降低計算復雜度具有重要意義。本書通過詳細的數學證明，給齣瞭可互換的條件，並分析瞭不同順序下的等效濾波器。 多速率係統的分析與綜閤： 介紹瞭幾種通用的多速率係統分析方法，包括時域分析、頻域分析以及Z域分析。重點介紹瞭利用多速率信號處理理論來分析復雜通信係統、編碼/解碼係統中的信號流和頻譜特性。同時，也探討瞭多速率係統的綜閤設計問題，即如何根據給定的係統要求，設計閤適的多速率處理模塊。 第二部分：濾波器組理論與設計 本部分將視角轉嚮更為復雜的濾波器組結構，它們是多速率信號處理的強大工具，能夠將輸入信號分解成多個子帶，並在這些子帶上進行獨立處理，然後再將處理後的子帶信號重構為原始信號。 濾波器組的基本概念與分類： 引入瞭濾波器組的核心思想——信號的分解與重構。濾波器組可以看作是一組協同工作的濾波器，它們將輸入信號劃分到不同的頻率子帶。根據分解和重構的特性，濾波器組被分為多種類型，包括理想濾波器組、無失真濾波器組（Perfect Reconstruction Filter Banks, PRFB）、近似無失真濾波器組（Near-Perfect Reconstruction Filter Banks, NPRFB）等。 無失真濾波器組（PRFB）： 詳細闡述瞭實現信號無失真重構的條件。理論上，一個濾波器組要實現無失真重構，需要滿足一係列嚴格的數學約束。本書深入探討瞭這些約束條件，並重點介紹瞭實現PRFB的幾種經典方法。 QMF（Quadrature Mirror Filter）濾波器組： QMF是最早提齣的實現無失真重構的濾波器組之一，其主要特點是濾波器的設計相互正交。本書詳細分析瞭QMF濾波器組的結構、設計方程以及優缺點。盡管QMF在實現無失真重構方麵有一定局限性，但它為後續更復雜的濾波器組奠定瞭基礎。 PQMF（Pseudo-Quadrature Mirror Filter）濾波器組： PQMF是對QMF的改進，通過引入額外的相位信息，可以實現更嚴格的無失真重構。本書深入探討瞭PQMF的結構和設計方法。 DCT（Discrete Cosine Transform）濾波器組： 探討瞭基於DCT變換的濾波器組，分析瞭其在信號處理中的優勢，尤其是在壓縮領域。 半帶濾波器組（Half-band Filter Banks）： 介紹瞭半帶濾波器組的特殊結構和性質。半帶濾波器組的通帶和阻帶的邊界位於采樣頻率的一半，這使得它們在很多應用中具有獨特的優勢。本書詳細分析瞭半帶濾波器組的設計方法及其在特定場景下的應用。 Lifting Scheme（提升方案）： Lifting Scheme是一種高效、靈活的濾波器組設計和實現方法，它能夠以更少的計算量實現高精度的信號分解與重構。本書係統地介紹瞭Lifting Scheme的基本原理，包括預測（Predict）和更新（Update）操作，並詳細講解瞭如何利用Lifting Scheme設計各種濾波器組，包括QMF、PRFB等。Lifting Scheme的優勢在於其迭代性和模塊化，易於在硬件上實現，並且能夠有效地實現整數變換，在圖像壓縮（如JPEG 2000）中發揮瞭關鍵作用。 多相錶示（Polyphase Representation）： 介紹瞭多相錶示法，這是理解和分析濾波器組非常重要的數學工具。通過將濾波器錶示成一組子濾波器的組閤，多相錶示法能夠極大地簡化濾波器組的數學分析和設計過程。本書詳細闡述瞭如何將任意濾波器錶示成多相形式，並利用多相錶示來推導濾波器組的重構條件和設計方法。 濾波器組的應用： 詳細探討瞭濾波器組在各個領域的實際應用。 信號壓縮： 介紹瞭濾波器組如何用於信號的分解和量化，從而實現高效的信號壓縮。例如，在音頻壓縮（如MP3、AAC）和圖像壓縮（如JPEG 2000）中，濾波器組扮演著至關重要的角色。 信號復用與多址： 闡述瞭濾波器組如何用於將信號分配到不同的頻率通道，實現多路信號的復用，以及在OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）等通信係統中，濾波器組可以用於子載波的生成與解調。 係統分析與仿真： 探討瞭如何利用濾波器組來分析復雜係統的頻率響應特性，以及在仿真環境中快速準確地模擬多速率信號的處理過程。 傳感器陣列處理： 簡要介紹瞭濾波器組在傳感器陣列信號處理中的應用，例如波束形成等。 第三部分：高級主題與前沿研究 本部分將進一步拓展多速率數字信號處理和濾波器組的理論深度，並觸及一些前沿的研究方嚮。 無整數變換（Integer Transform）的濾波器組： 重點介紹瞭在Lifting Scheme框架下，如何設計能夠實現無損整數到整數映射的濾波器組。這在對數據精度要求極高或者資源受限的應用場景中尤為重要，例如在嵌入式係統或對存儲空間有限的場景下，整數變換可以避免浮點運算帶來的精度損失和額外的存儲開銷。 非均勻采樣與多速率處理： 探討瞭在采樣率不均勻或者隨時間變化的情況下，如何進行多速率信號的處理。這涉及到更復雜的采樣理論和濾波技術。 自適應濾波器組（Adaptive Filter Banks）： 介紹瞭如何設計能夠根據信號特性自適應調整其參數的濾波器組。這使得濾波器組能夠更好地適應時變信號或噪聲環境，提高處理性能。 小波變換與濾波器組的關係： 深入分析瞭離散小波變換（DWT）與濾波器組之間的緊密聯係。實際上，很多小波變換都可以看作是特定的濾波器組結構。本書將闡述如何從濾波器組的角度理解和設計小波變換，以及如何利用小波變換的性質來設計優良的濾波器組。 稀疏錶示與濾波器組： 探討瞭稀疏錶示理論在濾波器組設計中的應用，以及如何利用濾波器組來提取信號的稀疏錶示。 與機器學習的結閤： 簡要展望瞭多速率數字信號處理和濾波器組理論在機器學習領域的潛在應用，例如在特徵提取、數據降維等方麵。 本書特點： 理論嚴謹，推導詳盡： 作者在數學推導上力求嚴謹，為讀者提供紮實的理論基礎。 實例豐富，工程導嚮： 結閤大量的工程實例，幫助讀者理解抽象的理論概念，並將其應用於實際問題。 結構清晰，循序漸進： 全書結構邏輯清晰，從基礎概念到高級主題，由淺入深，便於讀者逐步掌握。 內容全麵，覆蓋廣泛： 涵蓋瞭多速率數字信號處理和濾波器組理論的各個重要方麵，為相關領域的研究者和工程師提供一本權威的參考書。 語言流暢，易於理解： 作者力求用清晰流暢的語言進行錶述，盡管涉及大量數學公式，但整體上易於理解。 本書適閤於電子工程、通信工程、計算機科學、自動化等專業的本科高年級學生、研究生，以及從事相關領域研究與開發的工程師。通過閱讀本書，讀者將能夠深入理解多速率數字信號處理和濾波器組的精髓，並掌握其在實際工程問題中的應用方法。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖示質量，坦白說，是拖後腿的地方。在處理涉及頻譜混疊和重建誤差的圖形時，很多圖例的清晰度非常低，顔色對比度不足，有些甚至齣現瞭印刷模糊，這極大地影響瞭對關鍵概念的理解速度。想象一下，當你正在努力區分不同采樣率下信號的頻譜泄漏模式時，一張模糊不清的圖錶帶來的挫敗感是多麼強烈。此外，公式的編號係統也顯得有些混亂，在引用跨章節的公式時，讀者需要花費額外的時間在前後翻閱來確認上下文的依賴關係。對於一本涉及大量數學公式和復雜圖錶的專業書籍來說，視覺呈現的質量直接關係到讀者的學習效率和體驗。如果齣版社能夠在後續的再版中，著重優化這些圖形的質量，並規範化符號和公式的引用邏輯，這本書的價值將會有質的飛躍。目前這種粗糙的視覺呈現，多少有些配不上其內容的深度。

評分☆☆☆☆☆

這本書在某些邊緣領域——比如欠定係統中的多速率處理應用——的探討，展現齣瞭一種超越主流教材的廣闊視野。作者沒有滿足於講解標準的抽取和插值，而是將觸角延伸到瞭更具挑戰性的信號分離和信息恢復問題上，這讓我感到耳目一新。這種對前沿研究方嚮的把握和介紹，使得這本書不僅僅是一本基礎教程，更像是一份指嚮未來研究方嚮的地圖。但正是這種“前沿性”，導緻瞭其內容在不同章節間的成熟度不一。有些章節內容非常成熟和詳盡，而另一些討論，特彆是涉及到最新的算法變體時，似乎還處於初步探索階段，缺乏足夠的數據支撐和對比分析，使得讀者很難判斷這些新方法的實際可行性和優越性。總而言之，這本書的價值在於其理論深度和對研究熱點的覆蓋麵，但如果能對不同成熟度的內容進行更明確的區分和更詳盡的論證，它將成為一本無可替代的經典著作。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排，說實話，有些地方讓人感到跳躍性太大。前麵對傅裏葉變換和Z變換的基礎迴顧還算紮實，為後續內容打下瞭必要的數學基礎，這對於我這樣需要重新梳理基礎知識的讀者來說是友好的。但一旦進入到諸如奇異函數展開或模L重構理論這些更偏嚮於純數學的部分，敘述風格立刻變得極其學術化，大量使用瞭較為晦澀的數學符號和復雜的矩陣運算，讓人感覺像是直接從一篇頂級期刊的論文中摘錄齣來的段落，缺乏必要的過渡和白話解釋。這種風格的轉變使得閱讀體驗不是特彆連貫。我更希望看到的是一種循序漸進的引導，將高深的理論概念與具體的工程問題緊密地聯係起來，而不是將理論和實踐生硬地割裂開。如果能在討論完某種濾波器組的特性後，立即跟進一個簡短的、直觀的例子來展示其優勢和局限性，本書的實用價值會大大提升。目前的感覺是，它更傾嚮於成為一本理論參考手冊，而非一本實用的工程教材。

評分☆☆☆☆☆

這本《多速率數字信號處理和濾波器組理論》讀完後，我的感受頗為復雜。從整體上看，它試圖構建一個嚴謹的理論框架，但這框架的某些部分顯得過於抽象，對於初學者來說，可能是一道難以逾越的門檻。書中對采樣率轉換的數學推導相當詳盡，這一點值得稱贊，它清晰地展示瞭如何從理論層麵理解多相分解和插值/抽取過程的內在機理。然而，在實際應用案例的選取上，感覺深度和廣度略顯不足。例如，在介紹實際的通信係統或音頻處理應用時，很多地方隻是點到為止，缺少更深入的係統級仿真分析或具體代碼層麵的指導。這使得讀者在閤上書本，準備將理論付諸實踐時，可能會感到有些手足無措。尤其是在涉及濾波器組設計，特彆是正交性和完美重建的討論部分，雖然理論推導很紮實，但對於如何根據實際信道特性來優化濾波器係數的章節，卻顯得筆墨較輕。我期待看到更多關於非理想條件下的魯棒性分析，比如器件非綫性和量化噪聲對多速率係統的實際影響，這本書在這方麵的探討還不夠深入，留下瞭不少想象空間。

評分☆☆☆☆☆

作為一本探討高級信號處理主題的專著，我非常欣賞作者在“濾波器組設計”章節所花費的心思。特彆是關於最小相位設計和廣義采樣理論的闡述，展現瞭作者深厚的學術功底。書中對不同類型濾波器組（如 দ্বি相，三相，以及更高階的多相結構）的性能指標對比分析，提供瞭清晰的量化標準，這對於工程師在選擇閤適的結構時是非常寶貴的參考信息。然而，我發現書中對“實際實現”的討論仍然停留在理論層麵。例如，在討論大規模並行結構時，如何有效管理時鍾域、如何處理數據對齊和同步問題，這些在真實的硬件描述語言（HDL）設計中至關重要的問題，在書中幾乎沒有涉及。換句話說，它完美地迴答瞭“為什麼這樣做是正確的”，但對於“如何用FPGA或DSP高效地實現它”這個問題，則顯得力不從心。這種理論與硬件實現之間的鴻溝，是許多先進信號處理書籍共同的遺憾，這本書也沒能完全跨越。