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页数:222

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出版时间:2009-6

价格:22.00元

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isbn号码:9787560952055

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• 通信原理
• 信号与系统
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• 数字通信

好的，以下是为您撰写的图书简介，该书名为《现代信号处理技术与应用》。 --- 图书名称：现代信号处理技术与应用 作者：[此处可自行添加作者署名] 出版社：[此处可自行添加出版社名称] ISBN：[此处可自行添加ISBN] --- 导言：信息时代的基石 在当今这个由数据驱动、信息爆炸的时代，信号无处不在——从智能手机的无线通信、医学影像的诊断，到自动驾驶汽车的传感器数据，再到金融市场的波动分析。所有这些复杂系统的核心驱动力，都建立在对信号进行有效获取、转换、分析和解释的能力之上。 《现代信号处理技术与应用》正是为了系统性地阐述支撑这一切的底层数学工具和工程实现而编写的。本书旨在为读者提供一个从基础理论到前沿实践的全面、深入的导航图，聚焦于数字信号处理（DSP）领域的核心算法、先进技术及其在多个关键工程领域中的实际部署。本书强调数学严谨性与工程直觉的结合，确保读者不仅理解“如何做”，更能洞察“为何如此”。 第一部分：离散信号与系统的基础重建 本部分为后续高级主题打下坚实的基础，重点在于将连续时间系统映射到高效、可实现的离散时间模型。 第一章：离散时间信号与系统回顾 本章首先回顾了连续时间信号与系统的基本概念，迅速过渡到离散时间信号的表示方式，包括序列的表示、基本操作（移位、翻转、尺度变换）以及周期性、能量和功率的度量。随后，深入探讨离散时间系统的基本性质（线性、时不变性、因果性、稳定性），并详细分析了线性时不变（LTI）系统的核心——卷积。本章通过矩阵表示法，强化了对有限脉冲响应（FIR）和无限脉冲响应（IIR）系统的理解。 第二章：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。本章从连续傅里叶变换（FT）的局限性出发，系统推导了离散傅里叶变换（DFT）的定义、性质及其在频谱分析中的关键作用。核心内容集中在快速傅里叶变换（FFT）算法——特别是Cooley-Tukey算法——的原理、蝶形运算结构以及高效实现策略。我们不仅分析了FFT的时间复杂度，还讨论了实际应用中如何处理非整数采样率和随机采样的频谱估计问题，例如使用循环卷积与线性卷积的关系，并引入了周期图法进行功率谱密度估计。 第三章：Z变换与系统函数分析 Z变换被视为拉普拉斯变换在离散系统中的对应。本章详细介绍了双边和单边Z变换的定义、收敛域（ROC）的确定及其重要性。重点阐述了Z变换在线性系统分析中的应用：如何利用系统函数 $H(z)$ 来描述系统的频率响应、零点和极点的位置对系统稳定性和动态特性的影响。本章结合双线性变换法（BLT），详细说明了如何从连续时间系统精确地映射到数字滤波器结构，这是IIR滤波器设计的基础。 第二部分：数字滤波器设计与实现 滤波器是信号处理中最基础、应用最广泛的工具。本部分深入探讨了FIR和IIR滤波器的理论设计方法、性能评估以及量化效应分析。 第四章：有限脉冲响应（FIR）滤波器设计 FIR 滤波器以其绝对的线性相位特性而著称。本章全面覆盖了FIR滤波器设计的主流方法： 1. 窗函数法：详细分析了矩形窗、汉宁窗、海明窗等常见窗函数对主瓣宽度和旁瓣衰减的影响，以及如何根据设计指标选择合适的窗函数。 2. 频率采样法：探讨了直接在频域上指定滤波器响应的方法。 3. 等波纹设计（Parks-McClellan/Remez交换算法）：深入讲解了最优滤波器设计的原理，如何通过最小化最大误差来实现最高效率的滤波器，并分析了其在实现中对计算资源的需求。 第五章：无限脉冲响应（IIR）滤波器设计 IIR 滤波器以其更低的阶数实现更陡峭的过渡带而受到青睐。本章聚焦于IIR滤波器设计的三大经典方法： 1. 模仿设计（Butterworth, Chebyshev, Elliptic）：推导了巴特沃斯（通带最平坦）、切比雪夫（等波纹响应）和椭圆滤波器（最优性能）的归一化原型设计公式，并结合双线性变换法，详细展示了从模拟原型到数字实现的完整流程。 2. 脉冲响应不变法（Impulse Invariance）：分析了该方法在保留时域特性方面的优势和局限性。 第六章：数字滤波器实现与量化效应 本章关注数字实现的工程细节。分析了直接型、级联型和并联型等不同滤波器结构的实现复杂度。更关键的是，本章深入探讨了有限精度算术对滤波性能的影响：量化噪声的产生、系数量化误差对极点位置的扰动以及溢出问题。讨论了定点数和浮点数在DSP系统中的权衡，并介绍了抖动（Dithering）等降低量化噪声的技术。 第三部分：高级分析与自适应技术 随着计算能力的提升，信号处理的应用边界不断拓展。本部分引入了更复杂的分析工具和能够随数据变化的自适应算法。 第七章：多速率信号处理与抽取滤波 多速率技术是现代通信和数据采集系统的关键。本章系统介绍抽样率转换的理论，包括理想的插值和抽取操作。核心内容是抽取滤波器（Downsampler）和插值滤波器（Upsampler）的设计，重点讲解了滤波后的多相分解结构，以及如何利用半带滤波器实现高效的抽取和插值，避免计算冗余。 第八章：谱分析的进阶方法 除了基本的周期图法，本章探讨了更高分辨率的谱估计技术： 1. 参数化模型估计：详细介绍自回归（AR）、移动平均（MA）和自回归移动平均（ARMA）模型，以及如何利用Yule-Walker方程等工具来估计这些模型的参数，从而获得比周期图法更精细的频谱分辨率。 2. 子空间法（Music, ESPRIT）：介绍了如何利用信号分量与噪声分量的子空间分离原理，实现超高分辨率的参数估计，这在雷达和射频探测领域至关重要。 第九章：自适应滤波理论与应用 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数，是解决未知环境问题的强大工具。本章以最小均方（LMS）算法为核心，详细推导了其收敛性、步长选择对跟踪性能和稳态误差的影响。随后引入递归最小二乘（RLS）算法，分析其更快的收敛速度及更高的计算复杂度。应用方面，本章重点阐述了自适应滤波器在回声消除、噪声对消和盲均衡等实际系统中的部署策略。 结语：展望未来计算 《现代信号处理技术与应用》的编写旨在提供一套坚实的理论框架，使读者能够独立面对复杂的工程挑战。通过对DFT/FFT、Z变换、精确滤波器设计以及自适应算法的深入剖析，本书为读者构建了一个理解和操作数字信息的强大工具箱。未来的信号处理将更加依赖于高效的硬件实现（如FPGA和GPU加速），以及与机器学习的深度融合。掌握本书内容，将是读者迈向这些前沿领域的最可靠起点。 ---

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我之前尝试过几本市面上的经典教材，那些书的理论深度自然不必多说，但往往在“如何应用”和“实际操作”的衔接上做得比较生硬，很多概念停留在纯数学的层面，让人感觉高深莫测，难以捉摸。然而，这本辅导资料的价值就在于它像一位经验丰富的老工程师在耳边娓娓道来。它没有回避深奥的理论，但处理方式极其巧妙——它总能在抛出一个复杂的定理后，立刻紧接着一个“思考题”或者“场景模拟”，例如，它会这样引导：“假设你现在正在设计一个2G基站的滤波器，你会如何选择中心频率和带宽参数？”这种方式瞬间将抽象的巴特沃斯滤波器概念拉回到了现实世界的具体问题中。我尤其欣赏它对“误码率”和“信噪比”的讲解，它没有仅仅给出公式，而是用了一个非常形象的比喻——就像在一片嘈杂的舞池中努力听清朋友说话一样，直观地解释了噪声对信息传输的破坏性。读完相关章节，我感觉自己不再是单纯的理论学习者，而是有了一个初步的工程思维框架。

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要说这本书有什么让我感到震撼的地方，那一定是它对历史背景和发展脉络的梳理。很多技术书籍上来就直奔主题，让人对这些技术的出现动机感到模糊。但这本书很懂得“讲故事”。比如，在介绍数字调制技术时，它没有马上给出QPSK或16QAM的星座图，而是先花了一整节篇幅回顾了早期模拟通信面临的频谱资源紧张和抗干扰能力弱的困境，然后自然而然地引出了“为什么要用数字技术，以及数字技术能解决什么根本问题”。这种叙事手法极大地增强了知识的连贯性和逻辑性。当我了解到，某些看似理所当然的技术，其实是历经了几代工程师的血泪教训才得以确立时，我对这些知识的敬畏感油然而生。它让学习不再是孤立的知识点堆砌，而是一场探索人类智慧如何逐步战胜物理限制的宏大旅程。这种宏观视角，对于理解当前通信技术的前沿发展方向也大有裨益。

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我是一个非常注重解题步骤和细节的用户，很多参考书的习题解析总是惜墨如金，往往只给出最终答案，让人摸不着头脑。这本书在这方面简直是教科书级别的典范。它提供的所有例题和课后习题，都配备了极其详尽的、一步一步的推导过程，甚至连一些基础代数运算的中间步骤都清晰可见。更贴心的是，作者在解题过程中会穿插一些“小贴士”，比如提醒读者在计算中要注意单位统一，或者指出某个容易出错的符号混淆点。比如，在计算香农公式的信道容量时，它会特意标注$ ext{Hz}$和$ ext{bps}$的换算关系，这对于初学者来说是避免“看起来对但算出来错”的救星。我发现，即使是那些我在课堂上没有完全理解的复杂计算题，通过对照这本书的解析，也能迅速理清思路，并最终独立解决类似问题。这种对细节的执着，体现了作者极高的教学责任心。

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这本书的语言风格有一种独特的“亲切感”和“幽默感”，这在理工科书籍中是比较少见的。作者的遣词造句绝非那种生硬的学术腔调，而是更接近于一位耐心且略带俏皮的导师在和你对话。例如，在解释“噪声等效带宽”时，他可能会说：“你可以把噪声想象成一群不守规矩的熊孩子，带宽就是你给他们划定的游乐场范围。如果范围太大，那混乱程度自然就上去了。”这种拟人化的描述，一下子就把一个抽象的物理概念具象化了。而且，书中对一些专有名词的引入和解释也处理得非常自然，不会让你感觉被一堆陌生的术语包围而窒息。读起来，总有一种“原来如此，原来没那么难”的豁然开朗的感觉，极大地缓解了学习过程中的焦虑感。这种行文的流畅性和人性化关怀，使得原本枯燥的学习过程变成了一种享受，让人愿意主动拿起书本，而不是被动应付任务。

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这本书的排版和设计实在是太棒了，简直是为我这种手残党量身定做的。封面采用了一种非常沉稳的深蓝色调，配上简洁有力的白色标题字体，拿在手里就感觉自己离成功不远了。内页的纸张质感也值得称赞，不是那种廉价的、容易反光的纸，而是略带磨砂感的，即使用荧光笔涂抹后也不会渗透到下一页。更让我惊喜的是，作者在很多关键公式的推导旁边，都配上了非常细致的、手绘风格的示意图。这些图画不是那种冷冰冰的教科书插图，而是充满了温度和讲解的意图，比如在讲解傅里叶变换时，那个三维螺旋上升的图形，光是看着就能感受到信号在频域和时域之间穿梭的动态美感。布局上，每一章的知识点都划分得极为清晰，采用了模块化的设计，你可以一眼看出本章的重点和难点分布。每节内容的篇幅把握得也恰到好处，不会让人感到冗长乏味，读完一个知识点后，总能有一个小小的成就感，这对于需要长时间面对枯燥理论的学习者来说，无疑是一剂强心针。

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