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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:余永权

出品人:

页数:329

译者:

出版时间:2002-4

价格:32.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787810771368

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
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• 硬件开发
• 电子工程
• 技术教程
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• 8051

深入理解现代数字信号处理及其在通信系统中的实践 本书简介 本著作聚焦于现代数字信号处理（DSP）理论的精髓及其在当代通信系统，特别是高性能无线通信和嵌入式系统中的实际应用。全书结构严谨，内容涵盖从基础理论到前沿技术实践的完整链条，旨在为电子工程、通信工程、计算机科学等领域的专业人士和高级学生提供一本全面、深入且具有高度实践指导价值的参考手册。 第一部分：数字信号处理基础理论的巩固与深化 本书首先对数字信号处理的核心概念进行了扎实的回顾与提升。我们并未停留在传统的傅里叶变换层面，而是着重探讨了离散时间系统（DTS）的现代分析方法，包括Z变换在高阶系统稳定性分析中的应用，以及状态空间表示法在处理多输入多输出（MIMO）系统时的优势。 随机信号处理部分是本书的重点之一。我们详细剖析了维纳-霍夫曼理论，并引入了卡尔曼滤波（Kalman Filtering）及其扩展形式（如扩展卡尔曼滤波EKF和无迹卡尔曼滤波UKF）在非线性状态估计中的应用。书中通过丰富的实例展示了如何利用这些工具来精确跟踪通信信道中的动态变化，优化接收端的信号恢复过程。 第二部分：高级滤波技术与滤波器设计 滤波技术是DSP的基石。本书系统介绍了IIR和FIR滤波器的设计方法，但更侧重于自适应滤波理论。我们深入讲解了最小均方误差（LME）准则，以及LMS、NLMS和RLS（递归最小二乘）算法的收敛性、复杂度与实际性能的权衡。这些算法在消除通信链路中的噪声、回声和串扰方面至关重要。 特别地，我们为谱估计留出了专门的篇幅。除了经典的周期图法，本书详尽讨论了参数化方法（如AR、MA、ARMA模型）和非参数化的高分辨率谱估计方法（如MUSIC和Pisarenko法），这些技术在雷达信号分析和窄带干扰抑制中发挥着关键作用。 第三部分：现代通信系统中的关键DSP模块 本书的实践导向在这一部分得到了充分体现。我们构建了一个完整的现代数字通信接收机模型，并详细分解了其中依赖DSP技术的各个环节： 1. 同步技术： 深入研究了基于定时恢复（Timing Recovery）的同步算法，如Muller-Muller (MM) 算法和Gardner算法的原理与实现细节，重点分析了它们在低信噪比环境下的性能表现。 2. 信道均衡（Equalization）： 针对多径衰落信道，我们比较了线性均衡器（如迫击速度均衡DFE）和非线性均衡器。更重要的是，书中详细阐述了最大似然序列估计（MLSE），并介绍了基于前向纠错（FEC）编码后的软判决均衡技术，这是5G等先进标准的基础。 3. 调制解调技术（Modulation and Demodulation）： 我们超越了基本的PSK/QAM，重点分析了正交频分复用（OFDM）系统的DSP实现。这包括循环前缀的生成与去除、载波频率偏移的补偿、以及快速傅里叶变换（FFT）和逆快速傅里叶变换（IFFT）在OFDM收发机中的高效硬件优化。 第四部分：高性能DSP硬件架构与嵌入式实现 理论必须转化为现实。本书的最后一部分将读者带入硬件实现领域，重点关注如何高效地在专用DSP芯片和FPGA上实现复杂的算法。 1. DSP处理器架构： 分析了主流DSP（如德州仪器C6000系列、模拟器件SHARC）的核心结构，包括VLIW/SIMD指令集、数据寻址模式和片上缓存策略，指导读者如何编写出充分利用并行处理能力的C代码。 2. FPGA加速技术： 对于需要极高吞吐量的应用（如实时波束形成），本书讲解了如何使用硬件描述语言（Verilog/VHDL）设计定制化的DSP数据路径。内容涵盖流水线设计、CORDIC算法在旋转操作中的硬件实现，以及定点数运算对资源消耗和精度的影响。 3. 实时性与功耗优化： 讨论了嵌入式DSP系统设计中至关重要的实时操作系统（RTOS）调度机制、中断处理延迟分析，以及定点化（Fixed-Point Conversion）的最佳实践，以在保证性能的前提下最小化功耗。 总结 本书的特色在于其理论的深度、实践的广度以及面向前沿技术的聚焦。它不是对基础教材的简单重复，而是将信号处理的经典理论与当前通信系统（如软件定义无线电SDR、高频雷达、下一代移动通信）中的实际工程挑战紧密结合，为读者构建起从数学模型到硬件部署的完整知识体系。通过本书的学习，读者将能掌握设计、分析和优化复杂数字信号处理系统的核心能力。

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