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《数字信号处理》图书简介 作者： [请在此处填写作者姓名，例如：张伟、李明等] 出版社： [请在此处填写出版社名称，例如：清华大学出版社、机械工业出版社等] 出版时间： [请在此处填写出版年份，例如：2023年] --- 核心内容概述 本书旨在系统、深入地探讨数字信号处理（DSP）领域的理论基础、核心算法及其工程应用。全书内容覆盖了从离散时间信号与系统分析的基石，到现代数字滤波器设计、快速傅里叶变换（FFT）的应用，再到现代谱分析方法与自适应滤波技术的完整知识体系。本书强调理论与实践的紧密结合，力求使读者不仅理解背后的数学原理，更能熟练掌握在实际工程问题中应用这些工具的能力。 章节内容详解 第一部分：离散时间信号与系统基础 本部分奠定整个数字信号处理课程的理论基础。 1. 离散时间信号与系统表示： 详细介绍了连续时间信号（CT）与离散时间信号（DT）的本质区别，重点阐述了采样理论（Nyquist-Shannon采样定理）及其在实际中的意义，包括量化误差和混叠现象的控制。信号的表示方法，如脉冲序列、单位阶跃信号在离散域中的定义和性质被详尽剖析。 2. 离散时间系统的基本性质与分析： 深入探讨了线性时不变（LTI）系统的核心概念。系统的因果性、稳定性、冲激响应和系统函数是本章的重点。通过对卷积和差分方程的求解，读者将掌握如何利用系统的冲激响应来预测其对任意输入信号的响应。 3. Z变换及其应用： Z变换作为分析离散时间系统的强大数学工具，被赋予了大量的篇幅。本章详细推导了Z变换的定义、性质（如时移性、乘积性质），并着重讲解了单边Z变换在求解差分方程初值问题中的应用。收敛域（ROC）的确定及其对系统稳定性和因果性的物理意义分析，是理解系统特性的关键所在。 第二部分：频域分析与快速傅里叶变换 本部分是连接时域和频域的桥梁，聚焦于信号的频谱分析。 4. 离散时间傅里叶变换（DTFT）： DTFT是连接离散信号与连续频谱的桥梁。本书详细讨论了DTFT的周期性和谱泄漏现象，强调了DTFT在理论分析中的重要性，并为后续的DFT/FFT学习做铺垫。 5. 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： DFT作为实际工程中进行有限长序列频谱分析的唯一有效工具，被重点介绍。本章详细阐述了DFT的性质及其与DTFT的关系。核心内容集中在快速傅里叶变换（FFT）算法，包括蝶形运算结构、基-2 FFT的推导（如按时间抽取和按频率抽取算法）。此外，还讨论了窗函数（如汉宁窗、海明窗）在DFT谱分析中的作用，用以抑制谱泄漏和提高分辨率。 第三部分：数字滤波器设计 本部分是DSP工程应用的核心，涵盖了从模拟原型到数字实现的完整流程。 6. 数字滤波器概述与性能指标： 系统介绍了FIR（有限脉冲响应）和IIR（无限脉冲响应）两大类数字滤波器的基本结构、优缺点以及设计目标（如通带/阻带衰减、过渡带宽、相位线性度）。 7. FIR滤波器设计： FIR滤波器的主要优势在于其严格的线性相位特性。本章详细讲解了窗函数法（Windowing Method）的原理和应用，并深入探讨了频率采样法和更先进的等波纹设计法（Parks-McClellan算法/等效最小二乘法），指导读者如何精确控制滤波器的幅频特性。 8. IIR滤波器设计： IIR滤波器以其高陡度和低阶数优势著称。本章重点讲解了模拟滤波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）的设计与选择。随后，详细阐述了从连续时间系统到离散时间系统的双线性变换法（BLT）的推导与应用，并讨论了预畸化（Pre-warping）技术以补偿频率轴的非线性映射。 第四部分：现代数字信号处理技术 本部分着眼于DSP在复杂环境下的高级应用。 9. 有限字长效应与DSP硬件实现： 本章从工程实际角度出发，分析了数字系统中的量化误差、截断误差对滤波器稳定性和噪声性能的影响。讨论了定点运算与浮点运算的优劣，并简要介绍了DSP芯片和FPGA在实现实时滤波算法时的考虑因素。 10. 谱分析进阶： 除了DFT/FFT的经典谱估计，本章引入了更高分辨率的现代谱分析技术。详细介绍了参数化谱估计方法，如自回归（AR）模型、滑动平均（MA）模型和AR-MA模型的原理，以及它们的优越性和局限性。 11. 自适应滤波与应用： 自适应滤波器是DSP领域的前沿。本章介绍了自适应滤波器的基本框架——误差信号和代价函数。核心内容聚焦于最小均方（LMS）算法的收敛性分析、步长选择对性能的影响。并以自适应噪声消除（ANC）和回声消除（AEC）作为典型工程实例进行深入剖析。 适用对象与特色 本书内容组织遵循“理论构建—工具掌握—工程实现”的逻辑脉络，适合于高等院校电子工程、通信工程、自动化、计算机科学等专业的本科生和研究生作为教材或参考书。对于从事硬件设计、嵌入式系统开发、通信算法研究和语音处理的工程师而言，本书提供了全面且深入的理论支撑和实用的设计指南。 本书的特色在于： 1. 数学严谨性与工程实用性的平衡： 确保所有推导清晰准确，同时紧密结合MATLAB/Python等工具的仿真验证。 2. 丰富实例： 穿插大量具体的设计案例和仿真结果，帮助读者直观理解抽象的理论概念。 3. 覆盖面广： 从基础的Z变换到前沿的自适应滤波，构建了一个完整的DSP知识体系。 通过学习本书，读者将能够扎实掌握数字信号处理的原理和技术，并有能力针对实际的信号处理问题，独立设计、实现和优化高效的数字系统。
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