数字信号处理的原理与实现 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版时间:1900-01-01

价格:18.00元

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isbn号码:9787810503006

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• 数字信号处理
• 信号处理
• 通信工程
• 电子工程
• 算法
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现代通信系统中的关键技术：信号编码与调制基础 内容简介 本书聚焦于现代通信系统中最核心、最基础的环节——信号的编码与调制技术。随着信息时代的飞速发展，数据传输的速率、可靠性和效率成为衡量通信系统性能的关键指标。本书旨在系统、深入地阐述实现高效、可靠信息传输所必须的数学原理、工程实现以及最新的技术发展趋势。 全书结构清晰，从信息论的基础出发，逐步深入到信源编码、信道编码和数字调制解调的复杂技术体系。我们力求在保持理论严谨性的同时，注重工程实践中的应用和具体案例分析，使读者能够清晰地理解每一个技术背后的物理意义和工程取舍。 第一部分：信息论基础与信源编码 本书首先回顾了信息论的基石——香农的信息论。详细讲解了信息熵、互信息、信道容量等核心概念，为后续的编码理论奠定坚实的数学基础。我们不仅关注理论推导，更探讨了这些概念在实际系统设计中的指导意义，例如如何确定一个信道的理论极限。 随后，本书深入探讨了信源编码（Source Coding），即如何以最少的比特数表示原始信息，同时保持可接受的失真度。这部分内容涵盖了经典的有损与无损编码方法： 1. 无损编码： 详细分析了霍夫曼编码（Huffman Coding）的构建原理与效率分析，并介绍了更高效的算术编码（Arithmetic Coding）和字典方法（如LZ77、LZ78及其在主流压缩标准如JPEG和MPEG中的应用）。重点剖析了这些算法在压缩效率和实现复杂度之间的权衡。 2. 有损编码： 聚焦于感知模型的应用，特别是离散余弦变换（DCT）和拉普拉斯/高斯模型在有损压缩中的作用。探讨了如何利用人类视觉或听觉系统的特性，以最小的冗余度实现信息重建。 第二部分：信道编码与纠错理论 在信息传输过程中，噪声和干扰是不可避免的。信道编码（Channel Coding）的目的，就是在信息中引入精心设计的冗余，使接收端能够在存在干扰的情况下，恢复出原始的、无错误的信号。本书对纠错编码理论进行了详尽的阐述： 1. 线性分组码： 详细介绍了代数结构、生成矩阵和校验矩阵的构建，以及如何设计和使用译码器。重点分析了汉明码（Hamming Codes）、循环码（Cyclic Codes）的结构与解码过程，包括使用伴随式（Syndrome）进行错误定位和修正。 2. 代数解码技术： 深入讲解了BCH码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Codes）和Reed-Solomon (RS) 码。RS码作为目前在存储和广播领域应用最广泛的代数码之一，本书对其编码、以及关键的Berlekamp-Massey算法和欧几里得算法的解码流程进行了详细的图解和步骤分解。 3. 卷积码与有限状态机： 剖析了卷积码的代数结构，以及Viterbi算法在最大似然序列译码中的高效应用。通过状态图和限制图的构建，清晰展示了Viterbi算法的动态规划过程。 4. 现代高性能编码： 介绍了近几十年取得突破性进展的编码技术，包括Turbo码的迭代译码原理、LDPC（低密度奇偶校验码）的稀疏校验矩阵特性及其高性能的BP（Belief Propagation）译码算法。本书会探讨这些现代编码技术如何接近香农极限，并分析它们在5G通信标准中的部署情况。 第三部分：数字调制与解调技术 信道编码解决了“可靠性”的问题，而数字调制（Digital Modulation）则解决了“有效性”的问题，即将离散的二进制数据映射到连续的模拟信号上，以便在物理信道中传输。 本书系统地梳理了基带和带通调制技术： 1. 基带传输： 讲解了脉冲成形（Pulse Shaping）的重要性，包括升余弦滤波器（Raised Cosine Filter）的设计，以及如何通过无码间串扰（ISI-Free）的条件来优化定时同步。 2. 带通调制基础： 引入了星座图（Constellation Diagram）的概念，这是理解所有复杂调制的基石。详细分析了幅度键控（ASK）、频率键控（FSK）和相位键控（PSK）的基本原理和功率效率。 3. 先进调制技术： 深入研究了QAM（正交幅度调制），分析了M进制QAM的功率效率与带宽效率之间的权衡，以及如何通过优化星座点布局来提高抗噪声性能（例如，区分高/低能级点）。 4. 多载波与MIMO基础： 探讨了正交频分复用（OFDM）技术作为现代高速传输（如Wi-Fi和4G/5G）的核心，分析了其如何通过将高速串行数据转换为低速并行子载波来克服频率选择性衰落。同时，对MIMO（多输入多输出）系统中的空间复用和分集增益原理进行了初步的介绍。 5. 最优解调： 详细分析了在加性高斯白噪声（AWGN）信道下，基于最大似然准则的相干和非相干解调器的原理和性能分析（如误码率BER的计算），这是连接编码与物理层性能的关键环节。 适用对象 本书适合高等院校的电子工程、通信工程、信息科学专业的本科高年级学生和研究生，也为通信系统设计师、射频工程师以及从事底层协议开发的研究人员提供了坚实的理论参考和工程实践指导。阅读本书需要具备扎实的概率论、复变函数和线性代数基础。

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最近翻阅了几本关于通信系统原理的书籍，发现讲解数字调制解调部分时，总感觉在关键的判决环节描述得有些含糊其辞。我期望看到一本在数字信号处理基础上，能将信道编码、交织、以及MPSK/QAM解调过程的细节——特别是噪声环境下误码率（BER）的性能边界推导——阐述得淋漓尽致的教材。优秀的DSP相关著作，应该能够深入到采样定理的根本限制，并解释过采样和欠采样的实际工程意义。对于抽取和插值滤波器组的设计，如果能提供具体的FIR/IIR设计实例，并分析其群延迟特性，那简直是教科书级别的典范。我尤其关注那些关于谱分析的章节，比如如何利用Welch法或最大熵法来提高低信噪比环境下的频率分辨率，这些都是在实际雷达或射频信号分析中至关重要的技能点。如果这本书能在这些方面提供扎实的数学基础和直观的物理图像，它无疑会成为我书架上不可替代的参考书。

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作为一名侧重于嵌入式系统开发的工程师，我对信号处理书籍的实用性要求极高。很多理论书籍在讲解完离散时间系统后，就戛然而止，留给读者的是一堆无法在实际微控制器或DSP芯片上快速部署的知识。我期待的理想教材，必须在理论推导之后，紧跟着讨论如何将这些算法映射到有限字长和定点运算的环境中。例如，量化噪声的产生机制、溢出的处理、以及定点数的饱和运算对系统性能的影响，这些都是决定算法能否在真实硬件上“跑起来”的关键。如果书中能提供C语言或汇编层面的伪代码示例，对比浮点运算和定点运算的效率差异，并讨论流水线优化，那简直是为我量身定制的宝典。此外，对于实时系统中的信号处理，延迟和功耗是永恒的主题，如果能有章节专门探讨如何通过算法选择（如FIR vs IIR）来平衡计算复杂度和延迟，那绝对是高分之作。

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这本书简直是DSP领域的“武林秘籍”，虽然我手头没有那本具体的教材，但从我阅读过的相关文献和教材来看，市面上优秀的DSP书籍往往能做到将理论的深奥与工程实践的精妙完美结合。我特别欣赏那些在书中深入剖析傅里叶变换在实际应用中如何处理频率泄漏、栅栏效应等棘手问题的著作。好的教材，绝不只是罗列公式，而是会用生动的例子，比如音频压缩、图像滤波中的具体案例，来展示那些抽象的Z变换、卷积运算是如何在芯片上高效实现的。比如，对于IIR滤波器设计，书中如果能清晰地对比Chebyshev和Elliptic滤波器的优缺点，并配以设计步骤的详尽推导，那真是对读者极大的福音。我希望看到作者能对有限长序列的处理给出深刻见解，不仅仅是简单的截断，而是如何利用窗函数技巧来最小化引入的误差。更进一步，如果能涉及一些现代DSP技术，如自适应滤波器的收敛性分析，或者高速傅里叶变换（FFT）的蝶形算法优化，那就更称得上是里程碑式的作品了。总之，一本好的书应当是理论指导实践，让读者在掌握“是什么”的同时，深刻理解“为什么”和“怎么做”的桥梁。

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我最近对数字滤波器的结构和实现特别感兴趣，尤其是级联和并联结构的选择对运算精度的影响。一本顶尖的DSP书籍，应当能清晰地阐述如何从时域的差分方程，平滑过渡到频域的传递函数，并最终落实到具体的硬件结构上。比如，在设计多相分解滤波器时，如何巧妙地利用共轭对称性来减少复数运算，从而提高处理速度，这需要作者具备非常深刻的洞察力。另一个令我着迷的领域是多速率信号处理，这是现代通信和多媒体技术的核心。如果书中能够详细讲解亚声速采样（Subband Coding）的原理，包括其对混叠的抑制，以及如何设计合适的低通滤波器来实现信道分离，我会毫不犹豫地推荐给我的同事。这样的书，不仅要有数学的严谨性，更要有工程上的灵活性，能够引导读者去思考如何用最少的资源达到最佳的信号处理效果。

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谈到信号处理，图像处理和模式识别领域对数字信号处理基础的要求是极其苛刻的。我寻找的优秀书籍，通常会在基础理论之外，拓展到二维信号的处理。例如，二维离散傅里叶变换（2D-DFT）的性质及其在图像滤波中的应用，特别是如何利用FFT的快速算法来加速卷积操作。对于边缘检测或特征提取，优秀的教材应该能解释Sobel算子、LoG算子背后的信号处理原理，而不仅仅是给出操作矩阵。更深层次的，我希望能看到关于小波变换（Wavelet Transform）的介绍，它如何克服传统傅里叶分析在处理非平稳信号时的局限性，并展示其在图像压缩（如JPEG2000）中的核心作用。一本真正伟大的书，应该能够让读者在掌握了基础的FIR/IIR滤波后，能够自信地跨越到更高维度的复杂信号分析与重构领域，提供一个清晰、连贯的知识体系。

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吴老师这两本数字信号处理的理论部分差别不大，是其精品课的教材，吴老师的课讲的很好的，深入浅出

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