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出版者:人民邮电出版社

作者:杨义先

出品人:

页数:587

译者:

出版时间:2003-10

价格:59.0

装帧:平装

isbn号码:9787115115577

丛书系列:

图书标签:

• 网络安全
• 信息安全
• 计算机安全
• 网络技术
• 安全技术
• 密码学
• 恶意代码
• 渗透测试
• 安全防御
• 风险评估

电子信息工程专业核心课程：数字信号处理及其应用 图书简介 本书旨在全面、深入地探讨数字信号处理（DSP）领域的核心理论、关键算法及其在现代工程实践中的广泛应用。作为电子信息工程、通信工程、控制科学与工程等相关专业学生和工程师的必备参考书，本书力求在保持理论严谨性的同时，注重工程实践的指导意义，帮助读者构建扎实的DSP理论基础并掌握实际问题的解决能力。 第一部分：离散时间信号与系统分析基础 本部分是理解数字信号处理的基石。我们将从连续时间信号的采样理论出发，详细阐述理想采样与欠采样的原理、限制以及如何通过混叠（Aliasing）现象来理解其对信号重建的影响。 核心内容包括对离散时间信号的定义、表示方法（如单位脉冲序列、指数序列）的深入剖析。随后，我们进入离散时间系统的分析，重点讨论线性、时不变（LTI）系统的基本性质，并引入卷积和（Convolution Sum）作为分析LTI系统时域响应的核心工具。 为了更有效地分析系统特性，本书将系统地介绍Z变换。Z变换不仅是傅里叶分析在离散系统中的推广，更是分析系统稳定性和因果性的强大数学工具。我们将详细讲解Z变换的收敛域（ROC）概念、Z变换的基本性质，以及如何利用Z变换求解差分方程、分析系统的频率响应。同时，本书也会回顾离散傅里叶变换（DFT）的定义、性质及其与Z变换的内在联系，为后续的高效计算打下基础。 第二部分：数字滤波器设计与实现 滤波器是数字信号处理中最核心的应用之一。本部分将系统地指导读者掌握两种主要类型的数字滤波器——无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器的设计方法。 针对FIR滤波器，我们将详细介绍基于窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗等）的设计流程，分析不同窗函数对滤波器频率响应旁瓣和过渡带宽的影响。此外，还将介绍频率采样法和最优等波纹滤波器（Parks-McClellan算法的原理介绍，但不深入复杂细节）的设计思想。FIR滤波器的优势在于其线性相位特性，本书将着重阐释相位线性对信号波形不失真的重要意义。 对于IIR滤波器，设计过程通常依赖于对模拟滤波器的转换。我们将详述双线性变换法（Bilinear Transformation），并讨论其引入的频率预畸变（Pre-warping）技术，以确保数字滤波器能够准确匹配所需的模拟原型滤波器特性（如巴特沃斯、切比雪夫I型和II型滤波器）。本书也会对比IIR和FIR滤波器的优缺点，包括计算复杂度、稳定性和相位特性。 在设计完成后，本书将深入探讨滤波器的量化效应与精度分析。这包括系数的有限精度表示对滤波器性能（如稳定性、通带纹波）的影响，以及量化噪声的分析。 第三部分：快速傅里叶变换（FFT）与谱分析 离散傅里叶变换（DFT）的计算复杂度是$O(N^2)$，这在处理大量数据时是不可接受的。本部分的核心在于介绍快速傅里叶变换（FFT）算法，特别是基频分解（Radix-2 DIT/DIF）算法的蝶形运算结构、数据重排（Bit Reversal）过程及其实现细节，使读者理解如何将计算复杂度降至$O(N log_2 N)$。 深入FFT之后，本书转向数字信号的谱分析。我们将区分参数化谱估计和非参数化谱估计。在非参数化方法中，重点对比周期图法（Periodogram）的局限性（如方差大、分辨率低），并详细介绍如何利用Welch平均周期图法来降低噪声和改善频谱估计的平滑度。 此外，本书还会介绍现代谱估计技术的基本概念，包括高分辨率谱估计的必要性，并简要介绍子空间法（如MUSIC/ESPRIT）的基本思想，以展示当前信号处理研究的前沿方向。 第四部分：多速率信号处理与应用 多速率技术在现代通信和多媒体处理中扮演着至关重要的角色。本部分将聚焦于采样率的改变。 降采样（Decimation）和升采样（Interpolation）是核心主题。我们将详细分析在改变采样率时，如何使用插值滤波器（Interpolating Filter）和抗混叠滤波器（Anti-aliasing Filter）来保证信号质量和防止频谱泄漏。本书将明确区分理想的插值与实际工程中的有限带宽限制。 在此基础上，本书将介绍抽取滤波器组（Filter Banks）的概念，重点阐述两通道完美重构（Two-Channel Perfect Reconstruction）滤波器的设计原则，这直接关联到小波变换和现代语音、图像编码技术的基础。 第五部分：有限精度运算与DSP硬件实现 DSP的应用最终必须落地到具体的硬件平台。本部分将理论知识与工程实践紧密结合。 我们将分析定点运算带来的挑战，包括溢出（Overflow）和截断（Truncation）误差的数学模型，并指导读者如何进行字长和位宽的有效分配，以满足特定的信噪比（SNR）要求。 本书将讨论在专用数字信号处理器（DSP）芯片和现场可编程门阵（FPGA）上实现DSP算法的基本架构。通过分析乘法器、累加器（MAC单元）等关键运算单元的流水线设计，帮助读者理解实时系统中算法延迟和吞吐量的优化策略。本书不会深入到具体的汇编语言编程，而是侧重于系统级和算法级对硬件特性的适应性设计。 总结 本书的编写遵循“理论为基，应用为魂”的原则。通过大量的例题和工程案例分析（如语音信号处理中的预加重与加窗、雷达信号中的脉冲压缩、控制系统中的数字PID控制器设计等），确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“如何做”。学习完本书，读者将具备独立分析和设计数字信号处理系统的能力，为后续深入研究通信系统、嵌入式系统或自动控制领域打下坚实基础。

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这本书的内容组织逻辑简直是教科书级别的典范，它没有急于展示那些炫目的前沿技术，而是采取了一种非常扎实的“由浅入深、循序渐进”的叙事方式。一开始，作者花了大量篇幅去构建一个坚实的基础框架，比如对信息论的本质性探讨，对计算复杂度的底层原理进行了深入浅出的剖析，这为后续所有高级模块的展开奠定了不可动摇的地基。我印象特别深刻的是，在处理像加密算法这种需要高度精确性的内容时，作者采用了一种“类比先行、公式佐证”的策略。他会先用一个非常贴近生活的例子来解释核心思想，比如用“锁和钥匙”的比喻来阐述公钥机制的妙处，然后再引入复杂的数学表达式进行严谨的证明。这种处理方式极大地帮助了像我这样，虽然对技术感兴趣但数学基础相对薄弱的读者，能够快速抓住问题的精髓，避免一开始就被公式的海洋淹没。这种对学习者心理的照顾，是许多同类著作所欠缺的。

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这本书的行文风格可以说是相当的“学者范儿”，语言组织严密，用词精准考究，没有丝毫的口水话和冗余描述。它更像是一位资深研究员写给同行看的深度报告，而不是面向大众的科普读物。每一个论断的提出，几乎都伴随着清晰的逻辑链条支撑，即便是涉及到一些具有争议性的安全哲学问题，作者也保持了极高的客观性，列举了正反双方的观点和支持的理论基础，让读者自己去形成判断。尤其是在讨论“零信任架构”的演进时，作者引用了大量的学术论文和行业白皮书作为佐证，参考文献列表的丰富程度，本身就构成了一个小型的信息资源库。对于渴望进行学术研究或希望在某个细分领域深耕的读者而言，这本书提供的理论深度和信息密度是毋庸置疑的，它提供的知识点如同高纯度的晶体，需要耐心去提炼和吸收。

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我得说，这本书的案例分析部分，实在可以用“庖丁解牛”来形容其精妙。它不仅仅是简单地罗列了几个著名的安全事件，而是将这些事件作为引子，去反向推导出背后的技术漏洞和防御失效机制。书中对于某个历史上的网络攻击案例的复盘，细致到了每一个数据包的流向，甚至连当时使用的特定协议版本和配置缺陷都一一标注，这种钻研的深度和广度，令人叹服。更厉害的是，它并没有止步于“发生了什么”，而是进一步探讨了“本可以如何避免”，并基于当前的主流防御架构，给出了多层次的改进方案，并且对每种方案的优缺点进行了横向对比。这种前瞻性和实操性相结合的分析角度，让这本书的价值远远超出了纯粹的理论探讨，直接对接到了实际工程应用层面，对于正在进行系统安全加固的工程师们来说，简直就是一本现成的“排错与优化手册”。

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这本书最让我感到惊喜的一点是它对“未来趋势”的洞察力和前瞻性布局。很多同类书籍在介绍完当前主流技术后就戛然而止，但这本书却在接近尾声的部分，开辟了专门的章节来探讨下一代计算范式，比如量子计算对现有加密体系的冲击，以及后量子密码学的理论基础。作者并没有把这些内容写成科幻小说，而是非常务实地分析了技术成熟度和产业化落地的可能性，并预估了不同时间窗口内可能出现的风险点。这种“立足当下，放眼未来”的视角，使得这本书具有了极强的“保质期”。我感觉，即使是几年后重读，书中关于基础原理的阐述依然有效，而关于未来技术的展望，则能帮助我们提前布局和准备。它提供给读者的，不仅是解决眼前问题的知识，更是一种面对技术快速迭代的思维框架。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面选用的深蓝色调沉稳大气，中间那个抽象的二进制符号图案，既有科技感又不失艺术气息。翻开内页，纸张的质感也相当不错，光滑却不反光，长时间阅读下来眼睛也不会感到特别疲劳。我个人尤其欣赏它在章节排版上的用心，很多关键概念和公式都用了加粗或者单独的模块进行突出显示，这种清晰的视觉层次感，对于我们这种需要反复查阅特定知识点的读者来说，简直是福音。比如，它在介绍某个复杂算法的推导过程时，每一步的逻辑衔接都标注得非常清楚，甚至连一些看似微不足道的数学前提都做了简要回顾，这极大地降低了理解的门槛。再说到索引部分，做得非常详尽且实用，很多专业术语的查找都非常精准，这体现了作者对读者学习路径的深刻理解。总的来说，从物理体验到内在结构布局，这本书在“可读性”和“易用性”上做足了功课，让人愿意捧在手里去细细品味，而不是把它束之高阁，仅仅当作一本参考工具书。

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