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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:李学海

出品人:

页数:408

译者:

出版时间:2004-5-1

价格:29.00元

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787810774536

丛书系列:

图书标签:

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数字信号处理：原理与应用 作者：[此处可填写作者姓名，如：李明、王芳] 出版社：[此处可填写出版社名称] ISBN：[此处可填写ISBN号] --- 内容提要 本书系统阐述了数字信号处理（DSP）的基础理论、关键算法及其在工程实践中的广泛应用。内容涵盖了离散时间信号与系统的分析、Z变换与傅里叶分析、数字滤波器设计（FIR与IIR）、快速傅里叶变换（FFT）算法、自适应滤波技术以及数字滤波器结构优化等核心主题。本书旨在为电子工程、通信工程、控制工程、计算机科学等相关专业的学生、研究人员及工程师提供一部全面、深入且实用的参考教材。 --- 详细章节概览 第一部分：离散时间信号与系统基础 第1章：引言与概述 本章首先界定了数字信号处理（DSP）的学科范畴、历史发展及其在现代科技中的核心地位。详细介绍了模拟信号（AS）与数字信号（DS）的本质区别，以及模/数（A/D）和数/模（D/A）转换过程中的采样定理（奈奎斯特准则）及其对信号保真度的影响。通过具体的应用案例（如音频、图像处理），突显DSP的必要性和优势。 第2章：离散时间信号的表示与特性 深入探讨离散时间信号（DTS）的数学模型，包括序列的表示法、基本序列（如单位冲激序列、单位阶跃序列）的性质。着重分析信号的时域特性，如周期性、能量、功率，并引入周期序列的傅里叶级数（FS）分析方法，为后续的频谱分析奠定基础。 第3章：线性时不变（LTI）离散时间系统 本章聚焦于系统的核心概念——线性时不变（LTI）系统。系统采用差分方程进行描述，并详细阐述了系统的因果性、稳定性判据。系统的核心分析工具——卷积和（Convolution Sum）被详细推导和讲解，用以确定输入信号经过LTI系统后的输出响应。 第4章：Z变换及其在系统分析中的应用 Z变换作为处理离散时间信号和系统的最强大数学工具，占据本章核心。全面介绍双边和单边Z变换的定义、收敛域（ROC）的概念及其性质。重点解析了Z变换在求解差分方程、系统频率响应分析中的应用，并详细讨论了系统函数H(z)的零点和极点对系统特性的决定性作用。 第5章：离散傅里叶变换（DFT）与傅里叶分析 本章将分析的重点从Z域转移到频率域。详细定义了离散傅里叶变换（DFT）及其逆变换（IDFT），解释了DFT如何从离散时间信号中提取频谱信息。深入讨论了DFT的周期性和对称性，并为下一章的快速算法打下理论基础。 --- 第二部分：数字滤波器设计 第6章：数字滤波器概述与性能指标 本章为数字滤波器设计奠定基础。明确区分FIR（有限脉冲响应）和IIR（无限脉冲响应）滤波器的结构、优缺点和适用场景。详细定义了滤波器的关键性能指标，如通带、阻带的截止频率、通带最大允许纹波、阻带最小衰减以及群延迟特性。 第7章：有限脉冲响应（FIR）滤波器设计 FIR滤波器的核心优势在于其线性相位特性和固有稳定性。本章主要介绍几种主要的FIR滤波器设计方法： 1. 窗函数法（Windowing Method）：详细讲解矩形窗、汉宁窗、海明窗等不同窗函数对滤波器过渡带宽度和旁瓣衰减的影响与权衡。 2. 频率采样法：适用于特定频率点响应的构建。 3. 最优设计法（Parks-McClellan/Remez Exchange Algorithm）：介绍等波纹滤波器设计原理，实现对纹波的最佳最小化。 第8章：无限脉冲响应（IIR）滤波器设计 IIR滤波器因其在相同阶数下能实现更陡峭的过渡带而被广泛使用。本章主要关注IIR滤波器的设计流程： 1. 模拟原型滤波器设计：回顾巴特沃斯（Butterworth）和切比雪夫（Chebyshev）模拟低通滤波器的特性。 2. 模拟到数字的转换技术：详细推导并比较了脉冲响应不变法（Impulse Invariance）和双线性变换法（Bilinear Transformation），重点分析了双线性变换引入的频率压缩现象及其校正。 第9章：数字滤波器结构与量化效应 本章关注滤波器的实际硬件或软件实现。介绍直接型、级联型和并行型等基本结构。重点分析了在有限精度环境下进行运算时，系数和状态变量的量化误差（舍入误差）如何影响滤波器的性能，包括噪声分析和对稳定性的影响。 --- 第三部分：高效算法与高级主题 第10章：快速傅里叶变换（FFT）算法 DFT的直接计算复杂度为$O(N^2)$，效率低下。本章深入讲解了计算效率高达$O(N log N)$的快速傅里叶变换（FFT）算法： 1. 基2-FFT的蝶形运算：详细解析了时间抽取（Decimation-in-Time, DIT）和频率抽取（Decimation-in-Frequency, DIF）两种算法的实现流程。 2. 流图（Signal Flow Graph）的绘制与分析。 3. FFT在频谱分析、卷积和相关计算中的高效应用。 第11章：多相结构与滤波器组 介绍如何利用多相分解技术优化长FIR滤波器的计算复杂度，特别适用于抽取滤波器的实现。讨论滤波器组的概念，如完美重建滤波器组在子带编码中的应用。 第12章：数字滤波器组与子带编码 本章深入探讨利用滤波器组对信号进行频带划分的技术。重点分析了正交镜像滤波器（QMF）和多速率信号处理的基本概念，以及它们在数据压缩（如小波变换的基础）和通信系统中的实际应用。 第13章：自适应滤波技术 自适应滤波是DSP领域的前沿方向之一。本章介绍系统辨识、噪声消除和回声消除等问题的解决方案。详细推导和分析了最常用的自适应算法——最小均方（LMS）算法的收敛性、步长选择对性能的影响，并简要介绍了RLS（递推最小二乘）算法的原理。 --- 适用对象 高等院校电子信息类、自动化类专业本科生及研究生。 从事通信、雷达、声学、医疗影像等领域信号处理算法研究与开发的工程师。 希望系统学习DSP理论并进行实际系统设计的工程技术人员。 推荐理由 本书不仅是理论知识的系统汇编，更侧重于将复杂的数学工具转化为可操作的工程方法。每一个关键算法（如双线性变换、FFT）都配有详尽的数学推导和直观的解释，确保读者能够深刻理解“为什么”以及“如何做”。书中穿插的实际案例和设计实例，有效衔接了理论与应用之间的鸿沟，是掌握现代数字信号处理技术的理想读物。 --- [预计字数：约1500字]

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