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出版者:水利水电出版社

作者:孙建忠

出品人:

页数:213

译者:

出版时间:2005-5-1

价格:22.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787508428697

丛书系列:

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深入剖析现代电子工程的基石：数字信号处理与通信系统 图书名称： 数字信号处理与通信系统导论 图书简介： 本教材旨在为读者提供一个全面而深入的视角，剖析当代信息技术领域中最为核心的两大支柱——数字信号处理（DSP）与现代通信系统。本书结构严谨，内容详实，力求在理论深度与工程实践之间找到完美的平衡点，使读者不仅能掌握扎实的数学基础，更能理解这些理论如何在实际的电子、通信和计算设备中得以实现。 第一部分：数字信号处理（DSP）的理论基础与算法实现 本部分内容聚焦于如何将连续时间信号转化为可供计算机处理的离散形式，并对这些离散信号进行高效、准确的分析和修改。 第一章：离散时间信号与系统 本章首先奠定了离散时间信号处理的数学基础。我们将从采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）的严谨推导开始，阐明将模拟信号数字化过程中的关键限制与优化策略。随后，深入探讨离散时间信号（DTS）的表示方法，包括序列、脉冲响应以及线性时不变（LTI）系统的基本性质。教材将详细分析系统的因果性、稳定性判据，并引入差分方程（Difference Equations）作为描述离散系统的核心工具。重点内容包括卷积和叠加原理在线性系统分析中的应用，并通过大量实例展示如何通过系统分析来预测和设计信号的输出响应。 第二章：Z变换及其在系统分析中的应用 Z变换作为分析离散时间系统的强大复变函数工具，在本章占据核心地位。我们将详细介绍双边和单边Z变换的定义、收敛域（Region of Convergence, ROC）的物理意义，以及如何利用Z变换的性质（如时移、微分、卷积的对应关系）来简化复杂的系统分析。本章的实践性内容包括利用Z变换求解线性常系数差分方程，并结合系统的零极点分析（Pole-Zero Analysis）来直观判断系统的稳定性、频率响应特性以及瞬态和稳态行为。 第三章：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） 傅里叶分析是信号处理的灵魂。本章聚焦于离散傅里叶变换（DFT）及其高效计算方法——快速傅里叶变换（FFT）。我们将从周期延拓和频谱泄露的角度，深入剖析DFT的数学本质和实际应用中的注意事项。FFT算法（包括Cooley-Tukey的蝶形运算结构）的原理和不同实现方式将被详尽阐述，并讨论其在计算效率上的巨大优势。应用方面，本章将展示FFT在频谱分析、相关运算、滤波以及卷积计算中的高效实施。 第四章：数字滤波器设计 滤波器设计是DSP应用中最直接的需求。本章系统地介绍了数字滤波器的两大主要类型：有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响应（IIR）滤波器。 对于FIR滤波器，我们将深入探讨窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗）的设计原理、过渡带宽与阻带衰减之间的权衡，以及频率采样法。 对于IIR滤波器，重点在于如何通过模拟滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）的预畸变、双线性变换（Bilinear Transformation）等方法，将其转化为性能优异的离散时间滤波器。本章还将涉及滤波器的结构实现（如直接型、级联型、并行型）和量化误差对滤波器性能的影响分析。 第二部分：现代通信系统的原理与架构 本部分将理论从信号处理领域延伸至信息传输的广阔天地，涵盖了从基带信号传输到复杂无线通信系统的关键技术。 第五章：信道特性与基带信号传输 本章首先分析信号在物理信道中传输时面临的挑战，包括噪声、衰落和失真。随后，重点探讨基带信号传输理论，特别是信号在限带信道中的传输。我们将详细分析噪声对信号性能的影响，引入信噪比（SNR）的概念，并阐述最佳匹配滤波器的设计，用以在存在加性高斯白噪声（AWGN）的信道中实现最大信噪比接收。此外，本章还将深入讨论码间干扰（ISI），并介绍消除或减轻ISI的均衡技术（如线性均衡器和决策反馈均衡器）。 第六章：数字调制技术 数字调制是将数字信息映射到模拟载波信号上的过程。本章系统地分类和分析了主要的数字调制方案。 首先是振幅键控（ASK）及其变体，如脉冲幅度调制（PAM）。随后深入讲解频移键控（FSK）的原理及其抗多普勒效应的优势。核心内容集中在相移键控（PSK）（包括BPSK、QPSK）和正交幅度调制（QAM）（如16-QAM、64-QAM），重点在于星座图分析、符号错误率（SER）的推导与计算，以及不同调制方式在带宽效率和功率效率之间的权衡。本章还将介绍连续相位调制（CPM）的优势。 第七章：多址接入与扩频技术 在现代蜂窝和卫星通信系统中，允许多用户共享有限的频谱资源至关重要。本章聚焦于多址接入技术。详细分析频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）的工作原理、系统容量和互扰特性。尤其对CDMA中的直接序列扩频（DSSS）进行深入剖析，解释伪随机噪声（PN）码的特性，以及如何利用自相关和互相关性质实现抗干扰和多址接入功能。 第八章：同步与信道编码 高质量的通信要求精确的定时同步。本章介绍实现载波同步（如科斯塔斯环）和位同步（如基于过采样和零交检测）的关键技术。 在信道编码方面，本章旨在提高系统抗噪声和抗衰落的能力。详细介绍线性分组码（如汉明码、循环冗余校验码CRC）的编码与译码过程。随后，深入探讨卷积码的代数结构、树状图、维特比（Viterbi）译码算法，并简要介绍Turbo码和低密度奇偶校验码（LDPC）等现代高效信道编码技术的基本思想。 第九章：现代无线通信系统概述 本章作为综合应用，将前述的DSP和通信原理知识整合起来，对当前主流的无线通信标准进行宏观的解析。内容将覆盖从蜂窝移动通信系统（如从2G到4G LTE的演进）中关键技术（如OFDM、MIMO）的引入，到Wi-Fi（802.11系列）中对多载波技术的应用。重点解析正交频分复用（OFDM）的原理，包括其如何通过将宽带信道划分为多窄带子载波来有效对抗频率选择性衰落和ISI，并阐述其在实际系统中的收发机架构。 本书的特点在于其紧密的理论与实践联系，包含大量的仿真案例指导（基于MATLAB/Python的编程示例），确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“如何做”。它为有志于从事电子设计、射频集成、通信算法开发及系统工程的工程师和研究人员，提供了不可或缺的理论和工具箱。

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翻开这本书，我首先被它那严谨的结构和深入的理论分析所吸引。它不像市面上那些浮于表面的技术手册，而是真正深入到了原理的层面。作者显然在电力电子和自动控制领域有着深厚的造诣，他没有满足于简单地罗列公式，而是花了大量篇幅去阐释背后的物理意义和数学推导过程。特别是关于磁场谐波分析的部分，讲解得尤为透彻，即便是初次接触这个概念的读者，也能通过作者精心设计的图示和案例，逐步建立起清晰的认知。我个人对其中关于永磁同步电机无速度传感器控制策略的讨论印象深刻，那种将理论模型与实际工程挑战相结合的叙述方式，让人感觉这本书不仅仅是学术研究的结晶，更是对工程实践的深刻反思。书中的插图和表格制作得非常精良，数据准确，排版清晰，这极大地提升了阅读体验，使得复杂问题的理解过程变得更为顺畅和直观。整本书读下来，感觉自己的理论基础得到了极大的夯实，为后续更深入的研究打下了坚实的地基。

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这本书的编排逻辑简直是教科书级别的典范，完美地体现了“先总览，后细节，再系统集成”的结构美学。它首先对整个电力驱动系统的架构进行了宏观的梳理，让读者对系统的组成部分和信息流向有一个全局的认识。随后，作者针对每个核心模块——从电力变换器到传感器接口，再到高性能的数字控制器——进行了细致入微的剖析。最让我拍案叫绝的是，它在介绍完各个子系统后，立刻安排了一章专门讨论如何将这些模块有效地集成起来，解决实际系统中的接口兼容性和时序同步问题。这种集成思维在很多技术书籍中是缺失的。通过阅读，我清晰地看到了一个高性能驱动系统从概念设计到软硬件协同实现的完整路径。这对于我们进行产品开发设计的人来说，简直是提供了最佳的参考蓝图，确保我们在设计初期就能考虑到系统的整体性能和可制造性。

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我从这本书中学到的，更多的是一种解决问题的思维框架，而不仅仅是具体的算法。作者在描述各种先进控制技术时，总能追溯到问题的根源——例如，为什么需要采用滑模控制来应对负载突变？滑模控制的固有抖振问题又是如何通过引入高阶项或设计光滑函数来缓解的？这种对“为什么”的深度挖掘，远比仅仅记住“怎么做”要重要得多。书中的参考文献列表也非常详尽和权威，很多引用都指向了近十年内领域内最具影响力的顶级期刊论文，这为希望继续深造的读者提供了极佳的进阶阅读导向。总而言之，这本书的价值在于它提供了一个从基础理论到前沿探索的完整知识阶梯。它不仅教授知识，更重要的是塑造了读者严谨、深入的科学探究精神，非常值得反复揣摩。

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这本书的内容实在是太“硬核”了，简直就是一本高级的理论宝典。我原本以为它会偏向于应用实例的堆砌，结果发现完全不是这么回事。它更像是一部关于电机驱动系统数学建模的权威著作。作者在描述各种电机拓扑结构及其控制算法时，那种逻辑上的缜密和对细节的掌控令人咋舌。比如，在讨论了经典矢量控制的基础上，它竟然还深入剖析了针对弱磁控制区的高频注入法，并且给出了详细的动态性能指标分析。这种对前沿技术毫不回避的深入探讨，让这本书的价值远超一般的教材范畴。我尤其欣赏作者在章节末尾设置的“拓展思考”部分，它总是能将读者引向更深层次的问题，激发我们去思考现有技术的局限性和未来发展的方向。说实话，这本书的阅读门槛不低，需要读者具备扎实的电路理论和控制理论基础，但对于那些志在成为领域专家的读者来说，这无疑是一本不可或缺的案头工具书，值得反复研读。

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阅读体验上，这本书给我的感觉是既有厚度，又有温度。虽然技术内容非常专业，但作者的叙事方式却非常注重引导性。它没有直接抛出复杂的控制框图，而是从最基本的物理定律出发，一步步构建起复杂的系统模型。这种循序渐进的教学方法，极大地降低了理解复杂概念的心理压力。我特别喜欢作者在讲解不同控制策略的优缺点时，所采用的对比分析手法。通过设置具体的工况场景，清晰地展示出每种方法的适用范围和性能边界，这比单纯的文字描述要有效得多。更令人称道的是，这本书似乎非常关注工程实现中的实际问题，例如参数辨识的误差对系统稳定性的影响，以及在非理想电源条件下控制器的鲁棒性设计。这些“接地气”的讨论，让这本书充满了实战的智慧，让人感觉作者不仅是位理论家，更是一位经验丰富的工程师。

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