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页数:258

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出版时间:2008-5

价格:24.00元

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isbn号码:9787302172260

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• 通信原理
• 数字通信
• 信号处理
• 调制解调
• 信道编码
• 信息论
• 无线通信
• 通信系统
• 现代通信
• 通信工程

电子信息工程专业核心教材：《现代信号处理基础与应用》 本书导言 在信息爆炸的时代，如何高效、准确地获取、传输和存储信息，是所有电子信息工程领域面临的核心挑战。《现代信号处理基础与应用》旨在为读者构建一个扎实且深入的信号处理知识体系，它是理解和设计现代通信、雷达、图像处理、生物医学工程乃至人工智能系统中底层数据运作机制的基石。本书侧重于理论的严谨性与工程实践的紧密结合，力求在系统阐述经典理论的同时，融入最新的算法进展和实际应用案例。 第一部分：信号与系统的理论基石 本部分将对信号和系统这两个核心概念进行全面而深入的剖析。 第一章 连续时间信号与系统分析： 详细探讨了连续时间信号的表示方法，包括傅里叶级数和傅里叶变换的定义、性质及其在频域分析中的核心地位。拉普拉斯变换作为处理非周期信号和系统稳定性的有力工具被详尽介绍，包括单边和双边拉普拉斯变换的收敛域分析。系统理论部分，重点讲解了线性时不变（LTI）系统的基本特性，如因果性、稳定性，并通过冲激响应函数和卷积积分揭示系统对输入信号的动态影响。 第二章 离散时间信号与系统： 随着数字化时代的到来，离散时间信号处理成为主流。本章从采样定理出发，阐述了如何将连续信号转化为离散信号而不失真。离散时间傅里叶变换（DTFT）及其计算工具——离散傅里叶变换（DFT）被详细展开，特别是DFT在有限长度数据处理中的重要性。Z变换作为离散时间系统的核心分析工具，其收敛域、反变换方法及与拉普拉斯变换的对应关系进行了深入对比分析。LTI离散系统的差分方程求解与系统函数的概念是本章的重点。 第三章 滤波器理论： 滤波是信号处理中最基本也是最重要的操作之一。本章系统介绍了模拟滤波器和数字滤波器的设计原理。在模拟滤波器部分，重点分析了巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）等经典幅度响应类型的设计规范和设计步骤。数字滤波器部分，则聚焦于IIR（无限脉冲响应）和FIR（有限脉冲响应）滤波器的设计。IIR设计主要基于双线性变换法将模拟原型映射到数字域，而FIR设计则侧重于窗函数法和频率采样法，详细对比了两种滤波器在相位线性度、计算复杂度上的优劣。 第二部分：变换域的强大工具 理解信号在不同域中的表示，是解决复杂工程问题的关键。本部分深入探讨了傅里叶变换族在信号分析中的高级应用。 第四章 快速傅里叶变换（FFT）算法： DFT的直接计算复杂度高，效率低下。本章详尽介绍了快速傅里叶变换（FFT）的原理，特别是蝶形运算单元和按时间抽选（Decimation-in-Time, DIT）以及按频率抽选（Decimation-in-Frequency, DIF）的计算流程。对FFT算法的实现细节、运算量分析以及不同长度序列的处理方法进行了详尽的数学推导和流程图说明。 第五章 多采样率信号处理与滤波器组： 针对现代系统中信号采样率不一致的问题，本章引入了抽取（Decimation）和插值（Interpolation）的概念，并深入探讨了速率转换的原理。重点介绍了多相分解结构在实现高效抽取和插值滤波器中的应用。此外，本章还涵盖了滤波器组（Filter Banks）的基本概念，为后续的子带编码和小波分析打下基础。 第六章 随机信号分析基础： 现实世界中的许多信号（如噪声）本质上是随机的。本章引入了概率论和随机过程的基础知识，包括随机变量、随机过程的定义、平稳性（宽平稳、严平稳）和遍历性。重点分析了自相关函数和功率谱密度（PSD）对描述随机信号统计特性的作用，并阐述了维纳-辛钦定理在确定随机信号频谱中的重要性。 第三部分：现代信号处理与优化 本部分将理论扩展至更具挑战性的自适应处理和先进的分析方法。 第七章 线性预测与谱估计： 线性预测模型（LPC）在语音编码和信号建模中占据重要地位。本章详细介绍了Yule-Walker方程及其求解，用于确定最优线性预测器的系数。在谱估计方面，对比分析了经典方法（如周期图法）和现代参数化方法（如自回归AR模型、移动平均MA模型）的性能差异，特别是Burg算法在提高分辨率方面的优势。 第八章 自适应滤波原理： 自适应滤波器能够根据输入信号的统计特性自动调整其系统参数，是解决环境变化问题的利器。本章详细阐述了最小均方（LMS）算法和递归最小二乘（RLS）算法的推导过程和收敛性能分析。在应用方面，重点讲解了自适应噪声消除、回声消除以及信道均衡器在实际工程中的实现和调试技巧。 第九章 小波变换简介： 傅里叶变换在时频局部化方面存在局限性。本章引入了短时傅里叶变换（STFT）作为过渡，并最终聚焦于小波变换（Wavelet Transform）。详细解释了连续小波变换（CWT）和离散小波变换（DWT）的数学基础，包括尺度函数和母小波的选择。重点介绍Mallat算法在实现信号多分辨率分析（分解与重构）中的高效性，及其在去噪和特征提取中的应用。 附录与参考： 包含常用数学公式回顾、MATLAB/Python等主流软件工具箱在信号处理中的基础操作指南，并列举了进一步学习的经典参考书目。 本书特色： 1. 理论与应用并重： 每章均配有丰富的工程实例，如通信中的信道均衡、雷达中的脉冲压缩、医学中的ECG信号去噪等。 2. 数学推导严谨： 核心算法（如FFT、LMS）均提供清晰的数学推导步骤，帮助读者理解其内在逻辑而非停留在表面调用。 3. 覆盖面广： 本书内容横跨经典信号处理（傅立叶、Z变换）到现代方法（自适应滤波、小波分析），为研究生及高级工程师打下坚实的理论基础。

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与其他市面上流行的教材相比，这本书在绪论部分对通信系统演进的历史脉络梳理得尤为清晰。作者没有急于抛出公式，而是先用生动的笔触勾勒出从模拟时代到数字时代的跨越，解释了数字化带来的根本性优势。这种宏观的视角为后续的微观技术学习奠定了坚实的基础。在介绍数字调制技术时，作者大胆地使用了星座图这一强大的可视化工具，将原本抽象的复平面上的点阵，变得如同宇宙中的星群一般清晰可见，每一种调制方式的“能量效率”与“带宽效率”之间的取舍，都在那小小的图上体现得淋漓尽致。阅读时我感觉自己仿佛在进行一场精密的几何设计，而不是简单的数学运算。此外，书中对信道编码的介绍部分，对于Turbo码和LDPC码的结构分析，虽然深入，但表达得极其富有条理，详细解析了迭代译码的思想精髓，这是很多入门书籍中一带而过的内容。这本书的语言风格非常沉稳、富有逻辑性，仿佛作者在与读者进行一场严肃的学术对话，要求读者保持专注，但回报的知识密度绝对值得这份专注。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面采用了深邃的蓝色调，搭配着简洁的白色和少许的金色线条勾勒出的抽象电路图，透露出一种严谨而又充满未来感的专业气息。初次翻阅时，我就被它清晰的章节划分和详尽的目录所吸引。作者在开篇部分对信息论的基础概念进行了非常深入浅出的阐述，即便是像我这样背景知识略有生疏的读者，也能很快跟上节奏。尤其是关于信源编码和信道容量的讨论，不再是干巴巴的公式堆砌，而是结合了许多实际生活中的例子，比如数据压缩在多媒体文件中的应用，这极大地增强了阅读的趣味性和理解的深度。随后的章节中，对于调制解调技术的讲解，更是细致入微。从传统的幅度、频率、相位调制，到现代的OFDM、MIMO等复杂技术，每一种都有清晰的原理图示和数学推导，但作者的叙述方式总是能巧妙地将复杂的数学模型与实际信号的传输过程联系起来，让人感觉仿佛真的在信号的海洋中遨游。这本书的图文排版也非常出色，大量高质量的图表不仅清晰地展示了关键概念，还起到了很好的梳理脉络的作用，避免了纯文字带来的阅读疲劳。

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这本书的深度远超我预期的“原理入门”级别。它非常适合那些希望对底层机制有透彻了解的工程师和高年级学生。我尤其欣赏作者对于“噪声”这一核心干扰因素的处理方式。书中对各种典型噪声模型的建立，如高斯白噪声、带限噪声等，描述得极其严谨，并且在分析接收机性能时，总是能准确地给出不同信噪比下的误码率（BER）曲线，这些曲线的推导过程展示了作者深厚的理论功底。更妙的是，书中并未止步于理想模型，而是延伸探讨了实际工程中诸如多径效应、多普勒频移等对系统性能的影响，这使得书中的知识点具有很强的现实可操作性。虽然某些章节涉及到的概率论和随机过程知识点密度较大，对初学者可能构成挑战，但作者通过精心设计的图示，将抽象的随机过程转化为直观的信号轨迹，极大地缓解了这种难度。总而言之，这是一本将理论的深度与工程的广度完美结合的典范之作，它教会我的不只是“如何计算”，更是“如何思考”通信系统的限制与优化方向。

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我必须承认，我对这类偏理论性的专业书籍一向抱持着谨慎的态度，总担心会陷入晦涩难懂的泥潭。然而，这本书的作者展现了非凡的教学功力。它最让我惊喜的一点是，在处理那些本应极其枯燥的数学推导时，总能穿插一些历史背景或者工程上的权衡取舍。比如，在介绍各种纠错码时，不仅仅是罗列了代数结构，还对比了它们在编码效率、纠错能力以及实现复杂度之间的微妙平衡，这让读者能更深刻地理解“为什么选择这个方案而非彼个”。阅读体验堪称流畅，行文风格自信而又充满启发性，不像有些教材那样刻板生硬，更像是一位经验丰富的导师在耳边循循善诱。特别值得称赞的是，书后附带的习题设计极具匠心，它们并非简单的数值代入，而是设计了许多需要综合运用多个章节知识点才能解答的开放性问题，这极大地锻炼了读者的分析和建模能力。我花了大量时间去攻克最后几章关于数字基带传输和脉冲成形的内容，那里的内容对信号的频谱特性、码间串扰的控制讨论得极为透彻，让人对信号在物理信道中传播的限制有了全新的认识。

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我是一名侧重于软件实现的研究者，原本对硬件层面的信号处理抱有疏离感。但这本书成功地拉近了我与物理层之间的距离。它在讲解数字基带信号的发送与接收滤波器设计时，对“匹配滤波”的论述达到了近乎完美的境界。作者详细阐述了匹配滤波如何最大化信噪比，并深入探讨了在实际系统中如何利用等效噪声带宽和采样时钟的同步来优化性能，这些细节对于编写高效的DSP代码至关重要。更让我受益匪浅的是，书中关于“多址接入技术”的探讨，它不仅仅停留在FDMA、TDMA、CDMA这些基础概念上，还对现代的OFDMA和SDR（软件定义无线电）背景下的资源调度和功耗平衡策略进行了前瞻性的分析。这本书的章节结构安排得极具层次感，知识的递进关系非常自然，前一个概念总能为后一个更复杂的理论铺平道路，读起来有一种层层剥茧、豁然开朗的快感。它成功地将一个宏大的技术领域，拆解成了可以被高效掌握的知识模块，对于系统级工程师来说，这本书无疑是一本不可多得的“内功心法”。

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