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蔡坤宝 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121129940

商品编码：29729392769

包装：平装

出版时间：2011-03-01

基本信息

书名:数字信号处理(第2版)(英文版)

定价：39.90元

售价：27.9元,便宜12.0元,折扣69

作者:蔡坤宝

出版社：电子工业出版社

出版日期：2011-03-01

ISBN：9787121129940

字数：

页码：316

版次：2

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.481kg

编辑推荐

内容提要

《数字信号处理（第2版）（英文版）》系统地阐述了数字信号处理所涉及的信号与系统分析和系统设计的基本理论、基本分析与设计方法、基本算法和处理技术。《数字信号处理（第2版）（英文版）》共10章，主要内容包括：离散时间信号与系统的基本概念，离散时间信号与系统的变换域分析，包括z变换和离散时间傅里叶变换、连续时间信号的抽样与重建，离散傅里叶变换及其快速算法（fft），数字滤波器实现的基本结构，iir和fir数字滤波器的设计原理与基本设计方法，数字信号处理中的有限字长效应，多抽样率数字信号处理。《数字信号处理（第2版）（英文版）》配有多媒体电子课件、英文版教学大纲、习题指导与实验手册。
n　　《数字信号处理（第2版）（英文版）》可以作为电子与通信相关专业的本科数字信号处理课程中英文双语教学的教材，或中文授课的英文版教学参考书，也可供从事数字信号处理的工程技术人员学习参考。《数字信号处理（第2版）（英文版）》尤其适合初步开展数字信号处理课程中英文双语授课的师生选用。

目录

1 introduction
n1.1 what is a signal
n1.2 what is a system
n1.3 what is signal processing
n1.4 classificatioof signals
n1.4.1 deterministic and random signals
n1.4.2 continuous-time and discrete-time signals
n1.4.3 periodic signals and nonperiodic signals
n1.4.4 energy signals and power signals
n1.5 overview of digital signal processing
n2 discrete-time signals and systems
n2.1 discrete-time signals: sequences
n2.1.1 operatioosequences
n2.2 basic sequences
n2.2.1 some basic sequences
n2.2.2 periodicity of sequences
n2.2.3 representatioof arbitrary sequences
n2.3 discrete-time systems
n2.3.1 classificatioof discrete-time systems
n2.4 time-domairepresentations of lti systems
n2.4.1 the linear convolutiosum
n2.4.2 interconnections of lti systems
n2.4.3 stability conditioof lti systems
n2.4.4 causality conditioof lti systems
n2.4.5 causal and anticausal sequences
n2.5 linear constant-coefficient difference equations
n2.5.1 recursive solutioof difference equations
n2.5.2 classical solutioof difference equations
n2.5.3 zero-input response and zero-state response
n2.5.4 the impulse response of causal lti systems
n2.5.5 recursive solutioof impulse responses
n2.5.6 classificatioof lti discrete-time systems
nproblems
n3 transform-domaianalysis of discrete-time signals and systems
n3.1 the z-transform
n3.1.1 definitioof the z-transform
n3.1.2 a general shape of the regioof convergence
n3.1.3 uniqueness of the z-transform
n3.2 relatiobetweethe rocs and sequence types
n3.3 the z-transform of basic sequences
n3.4 the inverse z-transform
n3.4.1 contour integral method
n3.4.2 partial fractioexpansiomethod
n3.4.3 long divisiomethod
n3.4.4 power series expansiomethod
n3.5 properties of the z-transform
n3.6 the discrete-time fourier transform
n3.6.1 definitioof the discrete-time fourier transform
n3.6.2 convergence criteria
n3.6.3 properties of the discrete-time fourier transform
n3.6.4 symmetry properties of the discrete-time fourier transform
n3.7 transform-domaianalysis of lti discrete-time systems
n3.7.1 the frequency response of systems
n3.7.2 the transfer functioof lti systems
n3.7.3 geometric evaluatioof the frequency response
n3.8 sampling of continuous-time signals
n3.8.1 periodic sampling
n3.8.2 reconstructioof bandlimited signals
n3.9 relations of the z-transform to the laplace transform
nproblems
n4 the discrete fourier transform
n4.1 the discrete fourier series
n4.2 properties of the discrete fourier series
n4.2.1 evaluatioof the periodic convolutiosum
n4.3 the discrete fourier transform
n4.4 properties of the discrete fourier transform
n4.4.1 circular convolutiotheorems
n4.5 linear convolutions evaluated by the circular convolution
n4.6 linear time-invariant systems implemented by the dft
n4.7 sampling and reconstructioithe z-domain
n4.8 fourier analysis of continuous-time signals using the dft
n4.8.1 fourier analysis of nonperiodic continuous-time signals
n4.8.2 practical considerations
n4.8.3 spectral analysis of sinusoidal signals
nproblems
n5 fast fourier transform algorithms
n5.1 direct putatioand efficiency improvement of the dft
n5.2 decimation-in-time fft algorithm with radix-2
n5.2.1 butterfly-branch transmittance of the decimation-in-time fft
n5.2.2 in-place putations
n5.3 decimation-in-frequency fft algorithm with radix-2
n5.4 putational method of the inverse fft
nproblems
n6 digital filter structures
n6.1 descriptioof the digital filter structures
n6.2 basic structures for iir digital filters
n6.2.1 direct form i
n6.2.2 direct form ii
n6.2.3 cascade form
n6.2.4 parallel form
n6.3 basic structures for fir digital filters
n6.3.1 direct forms
n6.3.2 cascade forms
n6.3.3 linear-phase forms
nproblems
n7 desigtechniques of digital iir filters
n7.1 preliminary considerations
n7.1.1 frequency response of digital filters
n7.2 discrete-time systems characterized by phase properties
n7.3 allpass systems
n7.3.1 nonminimum-phase systems represented by a cascade connection
n7.3.2 group delay of the minimum-phase systems
n7.3.3 energy delay of the minimum-phase systems
n7.4 analog-to-digital filter transformations
n7.4.1 impulse invariance transformation
n7.4.2 step invariance transformation
n7.4.3 bilinear transformation
n7.5 desigof analog prototype filters
n7.5.1 analog butterworth lowpass filters
n7.5.2 analog chebyshev lowpass filters
n7.6 desigof lowpass iir digital filters
n7.6.1 desigof lowpass digital filters using the impulse invariance
n7.6.2 desigof lowpass digital filters using the bilinear transformation
n7.7 desigof iir digital filters using analog frequency transformations
n7.7.1 desigof bandpass iir digital filters
n7.7.2 desigof bandstop iir digital filters
n7.7.3 desigof highpass iir digital filters
n7.8 desigof iir digital filters using digital frequency transformations
n7.8.1 lowpass-to-lowpass transformation
n7.8.2 lowpass-to-highpass transformation
n7.8.3 lowpass-to-bandpass transformation
n7.8.4 lowpass-to-bandstop transformation
nproblems
n8 desigof fir digital filters
n8.1 properties of linear phase fir filters
n8.1.1 the impulse response of linear-phase fir filters
n8.1.2 the frequency response of linear-phase fir filters
n8.1.3 characteristics of amplitude functions
n8.1.4 constraints ozero locations
n8.2 desigof linear-phase fir filters using windows
n8.2.1 basic techniques
n8.2.2 window functions
n8.2.3 desigof linear-phase fir lowpass filters using windows
n8.2.4 desigof linear-phase fir bandpass filters using windows
n8.2.5 desigof linear-phase fir highpass filters using windows
n8.2.6 desigof linear-phase fir bandstop filters using windows
nproblems
n9 finite-wordlength effects idigital signal processing
n9.1 binary number representatiowith its quantizatioerrors
n9.1.1 fixed-point binary representatioof numbers
n9.1.2 floating-point representation
n9.1.3 errors from truncatioand rounding
n9.1.4 statistical model of the quantizatioerrors
n9.2 analysis of the quantizatioerrors ia/d conversion
n9.2.1 statistical model of the quantizatioerrors
n9.2.2 transmissioof the quantizationoise through lti systems
n9.3 coefficient quantizatioeffects idigital filters
n9.3.1 coefficient quantizatioeffects iiir digital filters
n9.3.2 statistical analysis of coefficient quantizatioeffects
n9.3.3 coefficient quantizatioeffects ifir filters
n9.4 round-off effects idigital filters
n9.4.1 round-off effects ifixed-point realizations of iir filters
n9.4.2 dynamic range scaling ifixed-point implementations of iir filters
n9.5 limit-cycle oscillations irealizations of iir digital filters
n9.5.1 zero-input limit cycle oscillations
n9.5.2 limit cycles due to overflow
n9.6 round-off errors ifft algorithms
n9.6.1 round-off errors ithe direct dft putation
n9.6.2 round-off errors ifixed-point fft realization
nproblems
n10 multirate digital signal processing
n10.1 sampling rate changed by ainteger factor
n10.1.1 downsampling with ainteger factor m
n10.1.2 decimatioby ainteger factor m
n10.1.3 upsampling with ainteger factor l
n10.1.4 interpolatioby ainteger factor l
n10.2 sampling rate conversioby a rational factor
n10.3 efficient structures for sampling rate conversion
n10.3.1 equivalent cascade structures
n10.3.2 polyphase depositions
n10.3.3 polyphase realizatioof decimatiofilters
n10.3.4 polyphase realizatioof interpolatiofilters
nproblems
nappendix a tables for the z-transform
nappendix b table for properties of the discrete-time fourier transform
nappendix c table for properties of the discrete fourier series
nappendix d table for properties of the discrete fourier transform
nappendix e table for the normalized butterworth lowpass filters
nreferences

n

作者介绍

蔡坤宝博士，重庆大学通信工程学院教授，信号与信息处理硕士学位点负贵人。长期从事信号与信息处理的教学与科研工作。近十余年来，积极探索和实施中英文双语教学，现任重庆大学大类系列课程“信号与系统”建设项目负责人，重庆市精品课程“信号与线性系统”负责人、双语教学示范课程“信号与系统”负责人，并承担重庆市精品课程“数字信号处理”的建设工作。

文摘

序言

《数字信号处理》（第二版，英文原版） 深度探索信号世界的奥秘，揭示数字处理的强大力量 本书作为数字信号处理领域的权威著作，第二版在内容上进行了全面而深入的更新与拓展，旨在为读者提供一个系统、严谨且富有洞察力的学习平台。它不仅涵盖了数字信号处理的核心概念、理论基础和经典算法，更紧密结合了当今信号处理技术在各个应用领域日益增长的需求，引导读者掌握解决复杂现实问题的关键工具和方法。这本书是为那些渴望理解、设计和实现数字信号处理系统的工程师、研究人员以及高年级本科生和研究生而精心打造的。 引言：数字信号处理的魅力与价值 数字信号处理（DSP）作为现代电子工程和计算机科学的核心分支之一，已渗透到我们生活的方方面面。从智能手机的语音识别，到医学影像的清晰呈现，再到通信系统的可靠传输，DSP 技术无处不在，默默地支撑着我们享受便捷高效的现代生活。本书的开篇将带领读者回顾DSP的发展历程，强调其在数字化浪潮中的重要地位，并展望其未来广阔的应用前景，激发读者对这一迷人领域的浓厚兴趣。 第一部分：信号与系统的基础——构建坚实的理论基石 要深入理解数字信号处理，扎实的信号与系统基础是必不可少的。本书的第一部分将从最基本概念入手，为读者打下坚实的理论基础。 连续时间信号与系统： 首先，我们将回顾连续时间信号的各种类型，如指数信号、正弦信号、冲激信号、阶跃信号等，并介绍描述连续时间系统的基本概念，如线性、时不变性、因果性、稳定性等。重点将放在如何通过差分方程来描述和分析线性时不变（LTI）系统，以及理解卷积积分在系统响应中的核心作用。 傅里叶级数与傅里叶变换： 傅里叶分析是理解信号频谱特性的关键工具。本书将深入讲解傅里叶级数，用于分析周期信号的频谱构成，并在此基础上引出傅里叶变换，用于分析非周期信号的频谱。我们将详细探讨傅里叶变换的性质，如线性、时移、频移、卷积定理等，并介绍如何利用傅里叶变换来理解系统的频率响应，以及其在信号滤波和分析中的应用。 拉普拉斯变换与Z变换： 拉普拉斯变换作为傅里叶变换的推广，在分析连续时间系统，特别是涉及复频率的动态行为方面具有重要意义。本书将详细介绍拉普拉斯变换的定义、性质及其收敛域的概念，并通过拉普拉斯变换来分析系统的稳定性、瞬态响应和稳态响应。 紧接着，我们将过渡到离散时间信号与系统。离散时间信号 的基本概念，如采样、量化等将被清晰阐述。离散时间系统 的基本属性（线性、时不变性、因果性、稳定性）将被深入剖析，并重点讲解用差分方程描述LTI系统，以及卷积和 在分析离散时间系统响应中的核心地位。 Z变换 作为离散时间LTI系统的有力分析工具，其重要性不言而喻。本书将详细介绍Z变换的定义、收敛域（ROC）及其关键性质，包括线性、时移、乘积、卷积定理等。Z变换在求解差分方程、分析系统稳定性、绘制系统零极点图以及理解系统频率响应等方面将得到详尽的讲解。通过对Z变换的深入学习，读者将能够从频域角度深刻理解离散时间系统的行为。 第二部分：离散时间信号处理——核心理论与算法 在牢固掌握了信号与系统的基础后，本书将聚焦于数字信号处理的核心内容——离散时间信号的处理。 离散傅里叶变换 (DFT) 及其性质： DFT 是将离散时间信号从时域转换到频域的基石。我们将详细介绍DFT的定义，并重点阐述其重要性质，包括周期性、线性、对称性、时移、频移、卷积性质等。理解这些性质对于高效地利用DFT进行信号分析至关重要。 快速傅里叶变换 (FFT) 算法： 直接计算DFT的复杂度较高，FFT算法的出现极大地提高了计算效率。本书将深入讲解两种最经典的FFT算法：按时间抽取（Cooley-Tukey）和按频率抽取。我们将详细剖析这些算法的原理、实现步骤以及它们如何通过“分治”策略显著降低计算复杂度。此外，还将讨论一些其他的FFT变种，以期读者能更全面地掌握FFT技术。 离散傅里叶级数 (DFS)： 当处理周期性离散时间信号时，DFS是分析其频谱特性的有力工具。本书将介绍DFS的定义、性质，以及它与DFT之间的关系，帮助读者理解如何在不同场景下选择合适的频域分析方法。 线性卷积与循环卷积： 卷积是描述LTI系统输入-输出关系的数学运算。本书将详细区分和讲解线性卷积与循环卷积，并探讨它们之间的联系。更重要的是，我们将介绍如何利用DFT和FFT来高效地计算线性卷积，这是许多信号处理应用中的关键步骤。 相关运算： 相关运算在模式识别、信号匹配和系统辨识等领域有着广泛的应用。本书将介绍自相关和互相关函数的定义、性质，并讲解如何利用DFT/FFT来高效计算相关函数。 第三部分：数字滤波器的设计与实现——塑造信号的形态 数字滤波器是数字信号处理中最为重要的组成部分之一，它能够有选择地去除或增强信号中的特定频率成分。本书将系统地介绍数字滤波器的设计方法和实现技术。 滤波器基本概念： 首先，我们将介绍滤波器的基本功能（低通、高通、带通、带阻），以及描述滤波器性能的关键指标，如通带、阻带、过渡带、衰减、相位失真等。 无限冲激响应 (IIR) 滤波器设计： IIR滤波器具有结构简单、计算量小等优点，在许多应用中是首选。本书将详细介绍几种经典的IIR滤波器设计方法，包括巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）I型和II型、以及椭圆（Elliptic）滤波器。我们将详细阐述这些设计方法的理论基础，并提供从模拟滤波器原型到数字滤波器的转换步骤。 有限冲激响应 (FIR) 滤波器设计： FIR滤波器能够实现精确的线性相位响应，这在音频处理、数据通信等对相位要求严格的应用中至关重要。本书将介绍多种FIR滤波器设计方法，包括窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、汉明窗、海明窗、布莱叶窗等）和频率采样法。我们将详细讲解不同窗函数的特性及其对滤波器性能的影响，并介绍更高级的凯撒窗（Kaiser Window）设计方法。此外，还将介绍Parks-McClellan算法，一种最优化的FIR滤波器设计方法。 滤波器实现结构： 设计完成后，滤波器需要被有效地实现。本书将介绍几种常用的数字滤波器实现结构，包括直接型（Direct Form I and II）、级联型（Cascade Form）和并行型（Parallel Form），并分析它们的优缺点。 软件实现与硬件加速： 结合实际应用，本书还将讨论如何使用编程语言（如Python、MATLAB）来实现数字滤波器，并介绍一些硬件加速的技术（如DSP处理器、FPGA）在高性能滤波应用中的作用。 第四部分：高级主题与应用——拓展视野，解决实际问题 在掌握了基础理论和核心算法后，本书将进一步探讨一些高级主题，并展示数字信号处理在各个领域的广泛应用。 多速率信号处理： 多速率信号处理研究在不同采样率之间进行信号转换的技术，这在通信系统、数据压缩和模拟-数字转换器（ADC）/数模转换器（DAC）设计中至关重要。本书将介绍抽取（Decimation）、插值（Interpolation）、降采样（Downsampling）和升采样（Upsampling）等基本概念，以及多速率滤波器的设计和应用。 谱估计： 传统的傅里叶分析在某些情况下存在分辨率低、方差大的问题。本书将介绍一些改进的谱估计方法，包括参数模型方法（如AR模型、MA模型、ARMA模型）和非参数模型方法（如Welch方法、周期图法），并分析它们各自的优缺点和适用场景。 自适应滤波： 自适应滤波器能够根据输入信号的统计特性自动调整其滤波器系数，以最小化某个目标函数的输出。本书将详细介绍最常用的自适应滤波算法，如最小均方（LMS）算法及其各种变种（如归一化LMS、NLMS），并探讨其在噪声消除、回声消除、均衡器等领域的应用。 小波变换： 小波变换作为一种时频分析工具，能够提供比傅里叶变换更好的时域和频域分辨率，特别适用于分析非平稳信号。本书将介绍小波变换的基本原理，包括连续小波变换（CWT）和离散小波变换（DWT），并探讨其在信号压缩、去噪、特征提取等方面的应用。 语音信号处理： 详细介绍语音信号的特性，如声学特性、发音机制等，并探讨在语音识别、语音合成、语音编码等方面的DSP技术。 图像与视频信号处理： 介绍数字图像和视频信号的基本概念，以及图像增强、边缘检测、图像压缩、运动估计等相关的DSP技术。 通信系统中的DSP应用： 讲解DSP在调制解调、信道编码、均衡、盲均衡等通信系统中的关键作用。 生物医学信号处理： 探讨ECG、EEG等生物医学信号的特点，以及DSP在这些信号分析、诊断和监测中的应用。 总结与展望 《数字信号处理》（第二版，英文原版）以其严谨的理论体系、丰富的算法介绍和前沿的应用展示，为读者提供了一次深入数字信号处理世界的绝佳机会。无论您是希望构建下一代通信系统，还是致力于开发创新的医疗诊断设备，抑或是仅仅想深入理解我们周围的数字信号，这本书都将是您不可或缺的宝贵资源。它不仅教会您“是什么”，更重要的是教会您“为什么”和“如何做”，从而激发您在数字信号处理领域不断探索和创新的无限可能。通过本书的学习，您将能够自信地驾驭数字信号的世界，并将其转化为改变现实的强大力量。

评分☆☆☆☆☆

总体而言，如果将市面上众多的DSP教材比作不同风味的菜肴，那么这本《数字信号处理（第2版）（英文版）》无疑是一道经过精心烹饪、营养均衡的“硬菜”。它在理论的深度挖掘上毫不含糊，确保读者能够扎实掌握数字信号处理的数学基础和核心原理；同时，它在教学方法的编排上又显得极为老道，通过清晰的逻辑链条和丰富的例证，将原本可能晦涩难懂的内容变得层次分明、易于吸收。对于希望系统学习、并能将知识应用于复杂工程问题的读者来说，这本书的价值是毋庸置疑的。它不仅是一本参考书，更像是一个耐心的导师，引导你一步步跨越从理论到工程实践的鸿沟。我个人认为，这本书的价值足以支撑它成为任何DSP课程的指定教材，或者作为专业人士案头必备的工具书。

评分☆☆☆☆☆

与其他一些教材相比，这套书在“可读性”方面确实下了一番功夫，尽管它是英文原版，但作者的行文风格非常清晰且富有逻辑性。阅读过程中，我感觉自己像是在与一位经验丰富的教授进行一对一的交流。比如在讨论窗函数设计时，作者没有简单地罗列各种窗函数的特性，而是通过对比理想低通滤波器和实际滤波器之间的误差来源，自然而然地引出了截断效应和窗函数的作用，这种“问题导向”的教学方式，让我对设计的初衷理解得更为透彻。再者，书中对于某些关键概念的“小贴士”或“注意事项”部分，往往能点出那些容易让人混淆的陷阱，比如在进行有限脉冲响应（FIR）和无限脉冲响应（IIR）滤波器的选择与对比时，作者的比较分析就做到了极其到位，明确指出了各自的优缺点和适用场景，避免了知识点上的“一锅烩”。对于自学者而言，这种细致入微的引导是至关重要的，它能有效降低理解的门槛。

评分☆☆☆☆☆

翻阅这本教材的过程中，我发现它在深度和广度上都做得相当出色，绝非那种只停留在表面概念介绍的入门读物。尤其是在高阶主题的处理上，比如多速率信号处理和自适应滤波器的章节，作者的阐述深入到了算法的核心，并且不回避那些理论上较为尖锐和困难的部分。我记得在学习最小均方（LMS）算法时，书中不仅给出了收敛性的证明思路，还详细对比了不同步长选择对算法性能（如收敛速度和稳态误差）的影响，这种对细节的把握，让我在后续做课程设计时能够更有信心地选择合适的工具。此外，书中大量的习题设计也极具挑战性，它们不仅仅是公式的简单代换，很多都需要综合运用前面学到的多个知识点进行分析和推导，这极大地锻炼了我的独立解决问题的能力。对于那些希望未来从事DSP算法研发或更深层次研究的读者来说，这本书无疑是一份极其宝贵的资源，它所提供的知识深度已经超越了普通本科课程的要求，更接近于研究生教材的水准。

评分☆☆☆☆☆

这本书的另一个突出优点，是其对理论与实践结合的重视程度。虽然是理论教材，但作者并没有完全脱离工程实际。在讲解数字滤波器设计时，从最基础的频域指标要求出发，逐步过渡到时域的系数确定，再到利用Matlab或类似工具进行仿真验证的流程，讲解得环环相扣。我特别欣赏它在介绍某些高级算法时，会适当地引入一些硬件实现的考虑因素，比如计算复杂度、量化误差对系统性能的影响。虽然它没有提供详细的Verilog或VHDL代码，但这种对工程约束的提前预警，让我能够从一开始就建立起“理论设计”和“实际落地”之间的联系。这对于我们这些即将步入工程界的学生来说，是弥足珍贵的。掌握的知识不再是孤立的数学公式，而是可以转化为实际产品和系统的设计蓝图，这极大地提升了学习的实用价值和成就感。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字信号处理（第2版）（英文版）》的教材，初拿到手时，我最直观的感受就是它的“厚重感”。从排版到内容深度，都透着一股严谨的学术气息。作为一名在校的电子信息工程专业学生，我深知DSP是理解现代通信、图像处理乃至人工智能底层逻辑的关键。这本书的结构安排非常合理，它没有一上来就抛出那些令人望而生畏的复杂公式，而是先用非常直观的例子和清晰的数学背景知识铺垫，比如对傅里叶分析的复习和离散时间系统的基本概念，这对于我这种基础不太扎实的读者来说，是极大的福音。尤其让我印象深刻的是，它在讲解Z变换和离散时间傅里叶变换（DTFT）时，插图和推导步骤都做得极其详尽，即便是初次接触这些概念，也能顺着作者的思路一步步理解其物理意义，而不是仅仅停留在符号操作的层面。教材中大量的实例，无论是滤波器设计还是谱分析，都紧密结合了实际应用场景，这使得抽象的理论知识变得“有血有肉”，极大地激发了我深入学习的兴趣。可以说，这本书为我打下了一个非常坚实的理论基础，是教科书中的典范之作。