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出版者:机械工业出版社

作者:何健吾

出品人:

页数:324

译者:

出版时间:2003-3-1

价格:32.00

装帧:精装(无盘)

isbn号码:9787111117612

丛书系列:

图书标签:

• 光纤通信
• 光传送网
• OTN
• WDM
• PON
• 数据通信
• 网络工程
• 通信技术
• 光网络
• 信息技术

《数字信号处理基础与应用》 内容简介 本书系统地阐述了数字信号处理（DSP）的核心理论、关键算法及其在现代工程领域的广泛应用。全书共分三大部分，涵盖了从基础理论到前沿实践的完整知识体系，旨在为电子工程、通信工程、计算机科学以及自动控制等专业的学生、研究人员和工程技术人员提供一本全面且深入的参考教材。 第一部分：离散信号与系统基础 本部分奠定了数字信号处理的数学基础。首先，详细介绍了离散时间信号的表示、分类与基本操作，包括序列的平移、翻转、周期性分析等。随后，深入探讨了离散时间系统的基本性质，如线性、时不变性（LTI）、因果性与稳定性。 核心内容围绕离散傅里叶变换（DFT）及其高效实现——快速傅里叶变换（FFT）展开。我们详细推导了DFT的数学定义，分析了其周期延拓和频谱泄露现象，并提供了FFT（包括基-2、基-4等主流算法）的原理及实现细节。此外，还引入了Z变换，作为分析LTI系统频域特性的强大工具。Z变换的收敛域（ROC）概念被深入剖析，用以判断系统的稳定性和因果性。我们通过大量的例题和图示，清晰展示了如何利用Z变换求解差分方程、系统响应以及绘制波形图。 第二部分：数字滤波器设计与实现 本部分专注于数字滤波器的理论设计、结构分析与实现技术，这是DSP应用的核心环节。 一、无限脉冲响应（IIR）滤波器设计： 重点讲解了模拟滤波器（如巴特沃兹、切比雪夫、椭圆滤波器）的 रूपा形与低阶近似方法。随后，详细介绍了从模拟域到数字域的两种主要变换方法：冲激等效法和双线性变换法。每种方法都配有具体的频率映射关系和设计步骤，确保读者能够独立完成高阶IIR滤波器的设计。对IIR滤波器的结构实现，如直接型、级联型和并联型，进行了性能比较分析。 二、有限脉冲响应（FIR）滤波器设计： 阐述了FIR滤波器固有的线性相位特性及其在需要保持信号波形完整性场景中的重要性。主要内容集中在窗函数法（包括矩形窗、汉宁窗、海明窗等）和频率采样法。我们详细分析了不同窗函数对过渡带宽度和旁瓣衰减的影响。此外，还全面介绍了更先进的优化设计方法，如Parks-McClellan算法（最小二乘法），该方法能够设计出最佳幅频响应的等波纹FIR滤波器。 三、滤波器结构与量化效应： 讨论了滤波器的直接实现、格子结构等多种结构，并分析了有限字长效应，包括乘法器和加法器中的量化噪声和溢出问题，这对嵌入式DSP系统的实现至关重要。 第三部分：自适应滤波与高级应用 第三部分将理论知识扩展至实际的复杂信号处理场景，聚焦于自适应滤波技术和具体应用案例。 一、自适应滤波： 详细介绍了自适应滤波器的基本原理，即滤波器系数能够根据输入信号和期望信号的统计特性自动调整。核心内容包括LMS（最小均方误差）算法和RLS（递归最小二乘）算法的推导与收敛性分析。通过大量的仿真实例，展示了自适应滤波器在噪声消除（如回声消除）、盲均衡和预测等领域的强大能力。 二、多速率信号处理： 介绍了采样率变换的概念，包括下采样、过采样和抽取/插值滤波器组。这对于实现高效的信道编解码和软件定义无线电（SDR）架构至关重要。 三、应用实例分析： 本章选取了几个当前热点领域的应用实例进行深入剖析： 1. 语音信号处理： 探讨了短时傅里叶变换（STFT）在语音分析中的作用，以及线性预测编码（LPC）的基本原理。 2. 图像处理基础： 简要介绍了二维离散傅里叶变换（2D-DFT）及其在图像滤波和边缘检测中的应用，包括二维卷积的概念。 3. 频谱分析： 讲解了功率谱密度（PSD）的估计方法，对比了周期图法、Welch平均法和现代谱估计方法（如Burg法），用于精确识别信号中的频率成分。 本书的特点在于理论推导严谨、注重算法实现细节，并通过MATLAB/Python等工具包的配套练习，帮助读者将理论知识转化为实际解决问题的能力。全书力求在保持学术深度的同时，兼顾工程应用的实用性。 读者对象： 高等院校电子信息类、通信类、自动化类专业本科生及研究生。 从事嵌入式系统、通信设备、雷达、声学处理等领域研发工作的工程师。 希望系统学习数字信号处理的自学者。

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这本书的结构安排堪称匠心独拙，它不像许多技术书籍那样将所有内容塞在一起，而是巧妙地将理论深度与应用广度进行了平衡。我尤其欣赏作者在讲述SDH/SONET向OTN（光传送网）演进这一关键环节时所采取的对比分析手法。通过对两种技术在帧结构、业务映射、保护机制上的细致对比，读者能够深刻理解为何OTN技术成为了当前承载IP业务和数据中心互联的主流选择。书中对OTN的层次结构——如OSU、ODU、OTS的划分——进行了详尽的解读，使得原本看似复杂的层级关系变得逻辑分明。更让我惊喜的是，书中还穿插了对未来趋势的展望，例如相干光通信技术的最新进展，以及如何利用先进的调制格式（如QPSK、16QAM）来提升频谱效率，这部分内容让我对光网络技术的生命力有了更深的认识。阅读过程中，我几乎能感受到每一次技术迭代背后所蕴含的巨大研发努力和工程智慧。它不仅仅是在解释“是什么”，更是在探究“为什么会这样发展”。

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我以一个网络规划工程师的视角来评价这本书，它在可靠性和弹性设计方面的贡献是突出的。书中关于网络韧性（Resilience）的章节，可以说是这本书的亮点之一。它不仅仅局限于传统的SDH保护环，而是着重介绍了基于ASON/GMPLS的动态重路由技术。作者用大量的篇幅阐述了如何利用控制平面协议来实现毫秒级的故障恢复，以及如何根据业务优先级动态分配光纤资源。特别是关于网络拓扑发现和维护的算法介绍，详细说明了Link-State协议在光网络中的应用场景和限制。这种从业务需求驱动到网络架构支撑的思考路径，非常符合现代电信网络对灵活性的要求。阅读这部分内容时，我甚至在脑海中模拟搭建了一个具有自动愈合能力的虚拟网络，书中的描述让我对如何设计一个“永不宕机”的骨干网络有了更清晰的蓝图。它成功地将抽象的自动化概念转化为可操作的网络设计原则。

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初次翻开这本《光传送网》，我本以为会是一本枯燥的技术手册，充满晦涩难懂的专业术语和复杂的协议流程。然而，阅读过程中的体验却远超预期。这本书的叙事方式非常独特，它没有采用那种教科书式的平铺直叙，反而像一位经验丰富的老工程师，带着你一步步走入光网络的核心世界。作者对光纤通信从基础原理到当前主流传输技术的演进脉络梳理得极为清晰。比如，在介绍波分复用（WDM）技术时，它没有仅仅停留在理论层面，而是结合实际的组网案例，生动地阐述了如何通过不同波长的光来最大化单根光纤的容量，以及这背后的光器件挑战。尤其让我印象深刻的是，书中对网络维护和故障诊断部分的论述，简直可以作为现场工程师的案头参考书。它详细描述了OTDR（光时域反射仪）的测量技巧、色散补偿的实际操作，以及如何利用软件工具进行实时性能监控。文字虽然严谨，但处处体现出对实际工程问题的深刻理解，读起来让人感觉知识点是“活”的，而不是僵硬的定义堆砌。总体来说，它构建了一个从底层物理层到上层业务承载的完整认知框架，对提升对现代通信骨干网的整体把握非常有裨益。

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这本书给我的感觉是极其的“厚重”与“实在”，完全没有那种浮于表面的介绍。它的论述风格偏向于深度挖掘，特别是涉及到光层保护和恢复机制的部分，分析得非常透彻。例如，关于1+1、1+N保护倒换时延的计算模型，书中给出了详细的数学推导，并结合不同协议栈的实现差异进行了讨论，这对于需要进行网络设计和容量规划的人员来说，是不可多得的宝贵资料。此外，对于光交叉连接（OXC）和光分插复用设备（OADM）的架构演变，作者也做了深入的剖析，涵盖了基于波导、微反射镜阵列等不同技术路线的优缺点比较。这种深挖底层原理的做法，让读者能够真正理解设备实现的核心瓶颈在哪里。我特别喜欢作者在某些关键概念后附带的“工程启示”小节，它将枯燥的理论与真实世界的资源约束、成本效益紧密结合起来，使得学习过程充满了实践指导意义。整本书的语言虽然专业，但逻辑链条极其严密，几乎没有跳跃感。

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从排版和图表的质量来看，这本书也体现了出版社的用心。许多关键的光路结构图和协议流程图都绘制得清晰明了，极大地降低了理解复杂系统的认知负荷。我特别注意到书中关于光电混合交叉（OEO/OOO）的讨论，不同于许多资料仅提及其存在，这本书详细对比了这两种交叉方式在时延、成本和能耗上的权衡。例如，在讲解直连电路（Straight-Through Connection）的优势时，它引用了多个实际场景的数据作为佐证，使得结论的说服力大大增强。这本书的价值在于，它不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的引导，引导读者从单一的“点对点”思维，上升到复杂的“全网域”协同管理的高度。它成功地将一个庞大而复杂的领域，拆解成了一系列可理解、可掌握的模块，非常适合希望系统性提升自己光网络知识储备的专业人士。

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