普通高等教育電子通信類國傢級特色專業係列規劃教材：數字信號處理（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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門愛東 等 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 通信工程
• 電子工程
• 高等教育
• 教材
• 國傢級特色專業
• 數字通信
• 信號分析
• 濾波算法

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030254153

版次：2

商品编码：11050885

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材

开本：16开

出版时间：2009-09-01

用纸：胶版纸

页数：408

字数：606000

正文语种：中文

內容簡介

　　 《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·普通高等教育電子通信類國傢特色專業係列規劃教材：數字信號處理（第2版）》為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材，也是北京郵電大學校級精品課程主乾教材，在第一版教材的基礎上，增加瞭新內容，重新整理而成。全書共分7章，主要涉及數字信號處理的三個基本內容：一是對離散信號和離散係統進行錶示和分析所必需的基礎知識；二是離散傅裏葉變換和快速算法及其典型應用；三是數字濾波器的設計和實現（包括結構和字長效應）等。為便於理解，《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·普通高等教育電子通信類國傢特色專業係列規劃教材：數字信號處理（第2版）》將每章涉及的Matlab內容單獨成節，列於每章之後。為幫助學生理解所學內容，每章都配備瞭難易適中的習題，並在書後提供瞭部分習題答案，另外，《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·普通高等教育電子通信類國傢特色專業係列規劃教材：數字信號處理（第2版）》還配有電子課件供任課教師參考。
　　 《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·普通高等教育電子通信類國傢特色專業係列規劃教材：數字信號處理（第2版）》可作為高等院校工科通信工程、電子信息工程、自動化、電子科學與技術、測控技術與儀器以及理科電子信息科學與技術等專業的本科生教材，也可供相關專業的技術人員參考。

內頁插圖

目錄

第二版前言
第一版前言
第1章 緒論
1.1 數字信號處理的定義、特點和方法
1.1.1 數字信號定義
1.1.2 數字信號處理的特點
1.1.3 數字信號處理的方法
1.1.4 數字信號處理的應用
1.2 數學預備知識
1.2.1 傅裏葉變換的幾種形式
1.2.2 常用的模擬信號
習題

第2章 離散時間信號與離散時間係統
2.1 取樣和內插
2.1.1 取樣
2.1.2 內插
2.2 離散時間信號
2.2.1 常用序列
2.2.2 序列的基本運算
2.3 時域離散係統的基本概念
2.4 離散係統的差分方程描述及信號流圖
2.4.1 離散係統的差分方程
2.4.2 信號流圖錶示
2.5 離散時間信號的傅裏葉變換
2.5.1 離散時間信號傅裏葉變換的定義
2.5.2 離散信號傅裏葉變換對的推導
2.5.3 離散時間信號傅裏葉變換的性質
2.5.4 綫性非移變係統的頻率響應
2.6 Z變換的定義及收斂域
2.6.1 Z變換的定義
2.6.2 Z變換的收斂域
2.7 Z反變換
2.7.1 Z反變換的定義
2.7.2 Z反變換的求解
2.8 Z變換的性質
2.9 一些常用的Z變換對
2.10 Z變換與拉普拉斯變換、傅裏葉變換的關係
2.10.1 Z變換與拉普拉斯變換的關係
2.10.2 Z變換與傅裏葉變換的關係
2.11離散係統的頻域分析
2.11.1 傳輸函數'
2.11.2 用單邊Z變換解綫性差分方程
2.11.3 傳輸函數的零極點
2.11.4 綫性非移變因果係統的穩定性
2.11.5 信號流圖的轉置定理
2.12本章涉及的Matlab函數
習題

第3章 離散傅裏葉變換及其快速計算方法
3.1 問題的提齣
3.2 DFS及其性質
3.2.1 DFS的定義
3.2.2 DFS的性質
3.3 DFT及其性質
3.3.1 DFT的定義
3.3.2 DFT同Z變換和DTFT間的關係
3.3.3 DFT的性質
3.3.4 DFT變換的應用
3.4 快速傅裏葉變換
3.4.1 基2時域抽選算法
3.4.2 基2時域抽選算法的矩陣錶示形式
3.4.3 基2頻域抽選算法
3.4.4 基4時域抽選算法
3.4.5 IDFT的快速計算方法
3.5 FFT的應用
3.5.1 綫性捲積的快速計算
3.5.2 CZT及其快速計算
3.6 DFT相關變換
3.6.1 DCT及其同DFT的關係
3.6.2 DST及其同DFT的關係
3.6.3 小結
3.7 本章涉及的Matlab函數
……

第4章 IIR數字濾波器設計和實現
第5章 FIR數字濾波器設計和實現
第6章 數字信號處理中的有限字長效應
第7章 多抽樣率數字信號處理
部分習題答案
參考文獻

前言/序言

數字信號處理（第2版） 教材特色與定位 《數字信號處理（第2版）》是普通高等教育電子通信類國傢級特色專業係列規劃教材的重要組成部分，旨在為電子信息工程、通信工程、自動化等相關專業學生提供係統、深入的數字信號處理理論與實踐指導。本教材緊密結閤當前電子通信技術發展的最新動態與行業需求，在繼承前版經典內容的基礎上，進行瞭全麵更新與深化，特彆是在理論闡述的嚴謹性、算法應用的廣泛性以及工程實踐的指導性方麵，均達到瞭新的高度。 教材的編寫團隊由一批在數字信號處理領域享有盛譽的資深教授和青年學者組成，他們不僅在學術研究上成就卓著，更具備豐富的教學經驗和工程實踐背景。教材內容力求科學嚴謹，邏輯清晰，語言精練，便於讀者理解和掌握。同時，教材注重理論與實踐的結閤，通過豐富的實例分析和習題設計，幫助讀者將所學知識應用於實際工程問題。 國傢級特色專業係列規劃教材的定位，意味著本教材不僅具備瞭紮實的學術根基和前沿的專業視角，更承載著推動國傢電子通信類專業教育發展的重要使命。它將成為培養具有創新能力和工程實踐能力的高素質人纔的有力支撐。 主要內容綱要 本教材內容涵蓋瞭數字信號處理的核心概念、理論方法和關鍵技術，並為讀者構建瞭由淺入深、循序漸進的學習路徑。 第一部分：數字信號處理基礎 緒論： 信號與係統的基本概念，包括連續時間信號與離散時間信號。 模擬信號與數字信號的轉換過程：采樣、量化與編碼。 數字信號處理在現代科技中的重要作用和應用領域，如通信、音頻、圖像、醫療、金融等。 教材的整體結構和學習建議。 離散時間信號與係統： 離散時間信號： 周期信號、非周期信號、指數信號、正弦信號、單位衝激信號、單位階躍信號及其性質。 離散時間係統： 係統的基本性質（綫性、時不變、因果性、穩定性）。 捲積： 綫性時不變（LTI）係統的時域分析，全捲積和有限長捲積。 係統函數與差分方程： 離散時間係統的錶示方法，係統函數在描述係統特性中的作用。 傅裏葉分析： 離散時間傅裏葉變換 (DTFT)： 將離散時間信號分解為連續頻率分量的頻譜分析方法。 傅裏葉級數 (DFS)： 周期離散時間信號的頻譜分析。 傅裏葉變換性質： 綫性、時移、頻移、尺度變換、微分、積分、捲積等性質的推導與應用。 帕塞瓦爾定理： 信號能量與功率在頻域的錶示。 應用實例： 信號頻譜分析、係統頻率響應分析。 第二部分：離散傅裏葉變換 (DFT) 與快速傅裏葉變換 (FFT) 離散傅裏葉變換 (DFT)： DFT 的定義、性質和計算。 DFT 在信號分析和係統分析中的作用。 DFT 在工程計算中的局限性（計算量大）。 快速傅裏葉變換 (FFT)： FFT 的基本思想：利用序列的對稱性減少計算量。 常用的 FFT 算法：按時間抽選的蝶形算法（Cooley-Tukey 算法）和按頻率抽選的蝶形算法。 DFT 算法的復雜度分析與 FFT 的優勢。 FFT 在實際工程中的應用：頻譜分析、捲積計算、相關計算等。 周期信號的 DFT： 對周期信號進行 DFT 計算時的注意事項。 DFT 的應用： 使用 DFT 進行頻譜分析。 通過 FFT 加速綫性捲積和循環捲積的計算。 第三部分：數字濾波器的設計與實現 數字濾波器的基本概念： 濾波器的作用：去除噪聲、提取有用信息、信號整形等。 濾波器分類：按頻率響應（低通、高通、帶通、帶阻）、按係統特性（FIR、IIR）。 理想濾波器與實際濾波器的比較。 無限衝激響應 (IIR) 濾波器設計： IIR 濾波器基本原理： 利用反饋實現無限長度的衝激響應。 模擬濾波器原型： Butterworth、Chebyshev I/II、Elliptic 等濾波器的幅頻特性和相頻特性。 模擬域到數字域的變換： 雙綫性變換法、脈衝不變法等。 IIR 濾波器設計步驟： 確定技術指標，選擇模擬濾波器原型，進行頻率變換，轉換為數字域，選擇級聯結構或直接結構。 IIR 濾波器的實現： 差分方程的錶示，直接型、級聯型、並聯型結構。 IIR 濾波器的優缺點： 階數低、計算量小；但相位特性不理想，容易不穩定。 有限衝激響應 (FIR) 濾波器設計： FIR 濾波器基本原理： 僅利用前饋實現有限長度的衝激響應。 FIR 濾波器的優點： 容易設計，綫性相位特性，穩定性好。 FIR 濾波器的缺點： 設計相同的幅頻響應需要更高的階數，計算量相對較大。 FIR 濾波器設計方法： 窗函數法： 矩形窗、Hanning 窗、Hamming 窗、Blackman 窗等，不同窗函數的特性和選擇。 頻率采樣法： 直接根據希望的頻率響應進行設計。 最優逼近法 (Parks-McClellan 算法)： 最小均方誤差設計，偶次對稱和奇次對稱係數的 FIR 濾波器。 FIR 濾波器的實現： 捲積方程的錶示，直接型結構。 濾波器性能指標： 通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬度、相位失真等。 濾波器設計實例： 針對具體應用場景進行 IIR 和 FIR 濾波器的設計與比較。 第四部分：多速率信號處理 多速率信號處理基本概念： 信號的抽取（Decimation）和插值（Interpolation）操作。 抽取器和插值器的工作原理。 多速率信號處理的理論： 抽取和插值過程中的頻率混疊和延遲問題。 理想抽取器和插值器。 多速率濾波器的設計。 多速率信號處理的應用： 信號壓縮： 例如在音頻編碼中。 數據率轉換： 適應不同采樣率的係統。 語音信號處理： 變速率語音閤成與識彆。 圖像處理： 圖像縮放與處理。 第五部分：隨機信號處理 隨機信號的統計特性： 均值、方差、自相關函數、互相關函數。 功率譜密度 (PSD) 和互功率譜密度 (CPSD)。 平穩隨機過程。 譜估計方法： 經典譜估計： 周期圖法、改良周期圖法。 現代譜估計： 參數模型法（AR 模型、MA 模型、ARMA 模型）、非參數模型法。 維納濾波器： 綫性最小均方誤差 (LMS) 估計。 最優綫性濾波器： 最小化均方誤差。 應用： 噪聲消除、信號預測。 自適應濾波器： 基本原理： 濾波器係數隨輸入信號的變化而調整。 LMS 算法： 簡單的自適應濾波器算法。 RLS 算法： 遞推最小二乘算法，收斂速度更快。 應用： 迴聲消除、噪聲抑製、信道均衡。 第六部分：算法實現與工程應用 DSP 處理器簡介： TMS320 係列、ARM 係列等主流 DSP 處理器架構。 DSP 處理器指令集和優化技巧。 常用 DSP 算法的實現： FFT 算法的硬件實現。 FIR/IIR 濾波器在 DSP 上的高效實現。 自適應濾波器算法的硬件實現。 實際工程案例分析： 通信係統中的信號處理： 調製解調、信道編碼、均衡等。 音頻信號處理： 音頻編解碼、音頻效果處理。 圖像與視頻處理： 圖像增強、特徵提取、視頻壓縮。 生物醫學信號處理： 心電圖、腦電圖信號分析。 學習目標與能力培養 通過本教材的學習，學生將能夠： 1. 掌握數字信號處理的基本理論和核心概念： 理解離散時間信號與係統的基本性質，熟練掌握傅裏葉分析、Z 變換等數學工具。 2. 理解和應用離散傅裏葉變換 (DFT) 和快速傅裏葉變換 (FFT)： 能夠利用 FFT 實現高效的頻譜分析和捲積計算。 3. 掌握數字濾波器設計的方法和原理： 能夠根據技術指標，設計滿足要求的 IIR 和 FIR 濾波器，並理解其實現方式。 4. 瞭解多速率信號處理和隨機信號處理的基本概念和應用： 能夠初步理解和應用多速率信號處理技術，並掌握隨機信號的基本統計特性和譜估計方法。 5. 熟悉常用 DSP 算法的工程實現： 瞭解 DSP 處理器的工作原理，能夠將理論算法轉化為實際的工程實現。 6. 培養分析和解決實際工程問題的能力： 通過豐富的案例分析，能夠運用數字信號處理的知識解決通信、音頻、圖像等領域的實際問題。 7. 提升自主學習和創新能力： 鼓勵學生進一步深入研究相關領域，為未來的學術研究和工程實踐奠定堅實基礎。 適用對象 本教材主要麵嚮以下群體： 普通高等院校電子信息工程、通信工程、自動化、計算機科學與技術等專業的本科生和研究生。 從事電子通信、信號處理、自動控製等相關領域的工程技術人員。 對數字信號處理感興趣的科研人員和自學者。 總結 《數字信號處理（第2版）》作為國傢級特色專業係列規劃教材，以其內容的係統性、理論的嚴謹性、方法的先進性以及實踐的指導性，將成為電子通信類專業學生和從業人員學習和工作中不可或缺的參考書。通過對本書的學習，讀者將能夠深刻理解數字信號處理的精髓，並具備運用相關技術解決復雜工程問題的能力，為我國電子信息産業的發展貢獻力量。

评分☆☆☆☆☆

在閱讀這本書的過程中，我深刻體會到瞭作者在教學方法上的獨具匠心。不同於市麵上很多隻強調數學推導而忽略直觀理解的教材，《數字信號處理（第2版）》巧妙地將理論知識與工程實踐緊密結閤。書中對於各種算法的介紹，並非簡單的公式堆砌，而是先從直觀的角度闡述其解決問題的思路，再逐步深入到數學模型和推導過程。這種“先易後難，由淺入深”的教學模式，極大地降低瞭學習門檻，讓原本復雜的概念變得清晰易懂。而且，書中對於一些關鍵算法的優缺點、適用範圍以及在實際應用中可能遇到的問題，都進行瞭詳盡的分析和討論，這對於培養學生的批判性思維和工程實踐能力非常有益。我尤其喜歡書中對一些經典的數字信號處理係統（如FFT算法、LMS自適應濾波器等）的深入剖析，這讓我能夠更深刻地理解它們的工作原理和工程意義。

评分☆☆☆☆☆

這本書的印刷質量堪稱業界良心，紙張厚實，不易洇墨，排版清晰，字體大小適中，長時間閱讀也不會感到疲勞。封麵設計簡潔大氣，雖然不是那種華麗的風格，但透著一股紮實的學術氣息，很符閤一本專業教材的定位。裝訂牢固，即使是翻閱率很高的章節，也沒有齣現散頁的跡象，這點對於經常在圖書館或實驗室翻閱教材的學生來說，無疑是個福音。書本的尺寸也設計得恰到好處，既不會過大難以攜帶，也不會過小而犧牲閱讀體驗。而且，我注意到書中一些關鍵公式和定理的推導過程，都經過瞭反復的斟酌和優化，邏輯嚴謹，層層遞進，非常適閤初學者循序漸進地理解。即使是有些抽象的概念，通過書中精心繪製的圖示，也變得生動形象，大大降低瞭學習的難度。總而言之，從硬件到軟件，這本書都展現齣一種對細節的極緻追求，讓人感受到編著者和齣版方對知識傳播的認真態度。

评分☆☆☆☆☆

作為一名在電子通信領域摸爬滾打多年的工程師，我一直在尋找一本能夠係統梳理數字信號處理核心概念並兼顧實際應用的參考書。這本《數字信號處理（第2版）》恰好滿足瞭我的需求。它並沒有停留在理論的海洋裏，而是緊密結閤瞭實際工程中的案例。書中對各種濾波器設計方法的講解，不僅闡述瞭其數學原理，還深入分析瞭在不同應用場景下（如音頻處理、圖像壓縮等）的優劣，並給齣瞭具體的實現建議。特彆是對於一些新興的信號處理技術，如自適應濾波、小波變換等，書中也進行瞭比較深入的探討，並引用瞭最新的研究成果，這對於保持技術前沿性非常有幫助。我尤其欣賞其中對於算法效率和計算復雜度的分析，這在資源受限的嵌入式係統開發中至關重要。這本書的深度和廣度都相當可觀，對於希望將理論知識轉化為實際生産力的從業者而言，無疑是一份寶貴的財富。

评分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排非常閤理，邏輯清晰，層層遞進，非常適閤作為一本係統學習數字信號處理的教材。從基礎的采樣定理、離散傅裏葉變換，到濾波器設計、FFT算法，再到更高級的自適應信號處理和多速率信號處理，內容覆蓋全麵且深入。章節之間的過渡自然，概念的引入和發展循序漸進，即使是初學者也能在作者的引導下逐步掌握核心知識。每一章的學習目標都明確，並在章節末提供瞭高質量的習題，這些習題不僅能夠幫助鞏固課堂知識，還能拓展思路，激發進一步的學習興趣。我特彆欣賞的是，書中對於一些核心概念的解釋，都力求做到概念清晰、推導嚴謹，並且輔以大量的圖示和實例，這使得抽象的數學理論變得生動易懂，大大提高瞭學習效率。總體而言，這本書為我構建瞭一個紮實的數字信號處理知識體係。

评分☆☆☆☆☆

我是一名剛剛接觸數字信號處理的在校研究生，一開始對這個領域感到有些畏懼，因為理論公式實在太多太抽象瞭。然而，當我拿到這本《數字信號處理（第2版）》時，我的看法完全改變瞭。書中的講解非常“接地氣”，並沒有一上來就拋齣大量枯燥的數學公式。而是從最基礎的概念入手，例如采樣定理、量化誤差等等，用通俗易懂的語言進行解釋，並輔以大量形象的比喻和生活中的例子。例如，在講解傅裏葉變換時，書中用聲音的頻譜分析來類比，讓我一下子就明白瞭其核心思想。更重要的是，書中提供瞭大量的代碼示例，涵蓋瞭MATLAB、Python等主流的編程語言，這讓我能夠立刻動手實踐，將學到的知識轉化為可執行的代碼，極大地提升瞭我的學習興趣和效率。不再是紙上談兵，而是真正地“玩”轉數字信號處理。

评分☆☆☆☆☆

3.6.1 DCT及其同DFT的关系

评分☆☆☆☆☆

3.4.4 基4时域抽选算法

评分☆☆☆☆☆

3.2.1 DFS的定义

评分☆☆☆☆☆

好期待的书 可来了通读这本书，是需要细火慢烤地慢慢品味和幽寂沉思的。亲切、随意、简略，给人洁净而又深沉的感触，这样的书我久矣读不到了，今天读来实在是一件叫人高兴之事。

评分☆☆☆☆☆

2.11.2 用单边Z变换解线性差分方程

评分☆☆☆☆☆

1.2 数学预备知识

评分☆☆☆☆☆

部分习题答案

评分☆☆☆☆☆

买书、读书、藏书，对我来说是一个幸福的过程。我的书都是在京东买的。 以前有“书非借不能读也”的说法，到我这里就变成 “书非买不能读也”了，在今天这个书价飙升的时代，买书已成为了一种很“奢侈”的消费行为，很多人宁愿在网络上读电子图书，也不愿意花这个“冤枉钱”。但是我却一直保持买书的“奢侈”习惯，我喜欢在书店里淘书带来的乐趣，更喜欢把买来的书捧在手中任意找一个时间来细读品味，思随书动，灵随书行，那种恬静、惬意的感觉是任何事情也比不了的。 从最初的《读者》、《散文诗》、《青年文摘》等一些期刊的订购，到现在的诗歌散文、随笔小说、文史哲类的书籍，总之都是些人文类的，买书十几年下来豁然发现自己的书柜已多达六七百册了。男人买书犹如女人上街买衣服，不光是注重样式更注重质量，如果遇到一本品质高、内容丰富，很符合口味的书就像如获至宝一样。 我是从来不买盗版书的，这也是真正读书人应该具备的原则，但我也很少去一些综合性的大书店买书。太阳城里的“龙媒书店”我隔三差五就要去转一圈，那里主要经营的是文学类的书籍，书店虽然小但是文化氛围比较好，见到爱不释手的好书就急忙买下来。我还喜欢逛一些大学附近的小书店，无论走到那个地方，我首先想去的就是这个城市的书店，临近大学的更要去，因为那样的书店不乏青春的气息，在那里更容易找到有激情、有深度甚至是有些批判性质的书籍。 书买回来自然是需要读的，但是渐渐的我发现，读书的速度往往是赶不上买书的速度，直到现在书橱里依然有好几套书还没有与我有过“亲密接触”，有时候越放越不想读了，面对这样的书，自己心里也很愧疚与自责，怪自己当初就不应该草率的买回来，又对人家置之不理。好在我的书八成是都读过的，不然买书只是为了摆设，那就真成为附庸风雅的人了。 读书可以分两种，一种是读有实用性的书，多是为了应付考试的那种；另一种是只为慰藉心灵，寻得精神享受的书，而我说的读书是指后一种的闲书。喜欢读书的人，一定把读书当成一种兴趣与习惯，他也一定是一个乐读者，如果三日不读书就衍生日子苍白，心灵空虚、知识匮乏之感，如同吸烟者犯了烟瘾般的痛苦。 读书可以净化心灵，亦可改变人生。这里我还要说一个观点，那就是读书人往往一味的追求精神的富足，而忽视了身体的健康。“读书养心，锻炼强体”，因此我希望大家不要因为读书而忽视了身体的健康，如今的很多近视、腰椎、颈椎不好的病都是因为上学时候长久不良的坐姿引发的。古人云“读万卷书，行万里路”，只读书不行走，真的是人把书读死了，甚至会造成书把人读死。 最后说说藏书。喜欢书的人都是求书欲极强的人，他们总喜欢把喜欢的书占为己有，因此收藏书自然成为读书人爱书、恋书的一种嗜好。看着自己多年积累的书籍犹如金屋藏娇，夜阑人静目视他们仿佛是在与自己昔日的情人对话，挽手相伴遨游在浩瀚的知识海洋，有震撼更有一种内心的满足与幸福。 但是书只放在书橱上是一种形式，藏在内心里，藏在脑海中，然后运用于工作、生活才能称得上是真正的藏书。说白了藏书其实就是在储备知识与快乐，书应该是越读越薄的，把从书中得来的越来越多知识合理的释放出来，才是我们买书、读书、藏书的真实目的。 朋友们！其实生活本身就是一本书，一本无形而博大的书，一本丰富而耐读的书，这本书同样需要我们用精力去购买，用心智去品读，最后用记忆来久久珍藏。

评分☆☆☆☆☆

2.5.3 离散时间信号傅里叶变换的性质