数字信号处理/教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会推荐教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

高新波，阔永红，田春娜 著

图书标签:

• 数字信号处理
• 信号处理
• 电子电气
• 通信工程
• 高等教育
• 教材
• 教育部推荐
• 分委员会
• 电子技术
• 电气工程

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040401707

版次：1

商品编码：11540749

包装：平装

丛书名： 教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会推荐教材

开本：16开

出版时间：2014-07-01

用纸：胶版纸

页数：374

正文语种：中文

内容简介

　　《数字信号处理/教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会推荐教材》全面、系统地介绍了数字信号处理的基本理论、概念和方法。第0章为绪论，简要介绍了数字信号处理理论与应用的发展与现状；第1章为离散时间信号描述与分析，给出了离散时间信号的序列描述、时域分析以及傅里叶变换；第2章为模拟信号数字化，分析了采样和量化的理论和效应；第3章重点介绍了离散傅里叶变换及其性质，以及快速傅里叶变换的实现方法等；第4章介绍了线性时不变离散时间系统的定义、性质及求解方法等；第5章介绍有限冲激响应滤波器设计方法以及误差分析方法等；第6章主要介绍无限冲激响应滤波器设计方法及其误差分析方法；第7章介绍了数字信号处理的几个典型应用，通过应用加深对数字信号处理理论的理解。以上各部分内容中都提供了MATLAB代码，可供学生理论与实践相结合，深化理论学习成果。全书有丰富的例题和习题。
　　书末附有部分习题的参考答案。
　　《数字信号处理/教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会推荐教材》可作为高等学校电子信息工程、通信工程、自动化、电子科学与技术、测控技术与仪器、生物医学工程、计算机科学与技术等工科专业以及理科电子信息科学与技术专业的教材，也可作为从事这些专业的工程技术人员和科学研究人员的参考书。《数字信号处理/教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会推荐教材》由西安电子科技大学高新波教授、阔永红教授（第4～5章）和田春娜副教授共同编写。

目录

第0章 绪论 数字信号处理理论与应用
0.1 数字信号处理的发展简史
0.1.1 傅里叶变换与快速傅里叶变换
0.1.2 数字滤波器
0.1.3 数字信号处理器
0.1.4 数字信号处理的发展趋势
0.2 信号处理的理论基础
0.2.1 数学预备知识
0.2.2 傅里叶变换
0.3 数字信号处理应用技术
0.3.1 语音处理
0.3.2 图像处理
0.3.3 通信
0.3.4 雷达
0.3.5 声呐
0.3.6 音乐处理
习题

第1章 离散时间信号描述与分析
1.0 引言
1.1 离散时间信号的序列描述
1.1.1 常用的典型序列
1.1.2 任意序列的表示
1.1.3 序列的基本运算
1.2 离散时间系统的时域分析
1.2.1 线性系统
1.2.2 时不变系统
1.2.3 系统的单位脉冲响应
1.2.4 系统输出与输入之间的关系
1.2.5 系统的因果性和稳定性
1.3 离散时间信号的傅里叶变换（DTFT）
1.3.1 离散时间信号的傅里叶变换的定义
1.3.2 离散时间信号傅里叶变换的性质
1.3.3 周期信号的离散傅里叶级数
1.3.4 周期信号的傅里叶变换
1.4 随机离散时间信号的分布
1.4.1 时域离散随机信号（随机序列）
1.4.2 时域离散随机信号的数字特征
1.4.3 平稳随机序列的数字特征及功率谱密度
1.4.4 特定的随机序列
习题

第2章 模拟信号数字化
2.0 引言
2.1 连续时间信号的采样
2.2 奈奎斯特采样定理
2.3 常用特殊信号的采样
2.3.1 带通信号的采样
2.3.2 正弦信号的采样
2.3.3 平稳随机信号的采样
2.4 信号的量化
2.4.1 二进制数的表示
2.4.2 量化及量化误差分析
2.5 量化效应
2.6 最优量化
2.7 压缩感知基本原理
2.7.1 压缩感知的优势与用途
2.7.2 信号的采样与恢复
2.7.3 压缩感知的研究趋势
习题

第3章 离散傅里叶变换
3.0 引言
3.1 离散傅里叶变换的定义和性质
3.1.1 离散傅里叶变换的定义
3.1.2 离散傅里叶变换的基本性质
3.2 频谱采样
3.3 循环卷积
3.3.1 两个有限长序列的循环卷积
3.3.2 循环卷积定理
3.4 快速傅里叶变换
3.4.1 直接计算离散傅里叶变换的问题及改进的途径
3.4.2 基2FFT算法
3.4.3 逆离散傅里叶变换的高效算法
3.4.4 其他快速算法简介
3.5 快速傅里叶变换的计算误差
3.5.1 快速傅里叶变换计算误差的产生分析
3.5.2 快速傅里叶变换计算连续非周期信号频谱的计算误差
3.5.3 快速傅里叶变换计算连续周期信号频谱的计算误差
3.5.4 快速傅里叶变换计算有限长序列频谱的计算误差
3.6 时频分析与多尺度几何分析
3.6.1 时频分析
3.6.2 多尺度几何分析
习题

第4章 线性时不变离散时间系统
4.0 引言
4.1 线性时不变（LTI）系统的性质
4.1.1 系统的举例
4.1.2 系统的性质
4.2 系统的时域描述
4.2.1 系统的单位采样响应
4.2.2 系统的阶跃响应
4.2.3 线性常系数差分方程
4.3 系统的复频域的描述
4.3.1 系统的传输函数的定义
4.3.2 系统的稳定性和因果性分析
4.4 系统的频率响应
4.4.1 频率响应的定义
4.4.2 特征信号
4.4.3 幅频响应
4.4.4 相位响应
4.5 时域离散系统的基本结构
4.5.1 基本结构块
4.5.2 系统结构的分析
4.5.3 系统的基本结构
4.6 非线性时变系统初步
4.6.1 非线性系统
4.6.2 时变线性系统
4.6.3 时变非线性系统
习题

第5章 有限冲激响应（ⅡR）滤波器设计
5.0 引言
5.1 数字滤波器的描述
5.1.1 数字滤波器的指标
5.1.2 滤波器类型的选择
5.1.3 理想滤波器的描述
5.2 线性相位FIR滤波器
5.2.1 零相位滤波器
5.2.2 线性相位的条件
5.2.3 幅度响应的特点
5.2.4 零点分布
5.3 窗函数法
5.3.1 设计原理
5.3.2 吉布斯现象
5.3.3 常用的窗函数
5.3.4 窗函数法的设计步骤
5.3.5 其他类型的FIR数字滤波器的设计
5.3.6 设计举例
5.4 频率采样法
5.4.1 设计原理
5.4.2 频域采样法的实现
5.4.3 性能改进
5.4.4 设计举例
5.5 迭代设计法
5.5.1 概述
5.5.2 切比雪夫逼近
5.5.3 切比雪夫法的实现
5.6 FIR 滤波器误差分析
5.7 FIR 滤波器系统的结构
5.7.1 线性相位型结构
5.7.2 多相结构
5.7.3 频率采样结构
5.8 自适应滤波器
5.8.1 自适应滤波器的原理
5.8.2 自适应滤波器的应用
5.8.3 自适应滤波器的研究进展
习题

第6章 无限冲激响应（ⅡR）滤波器设计
6.0 引言
6.1 ⅡR 滤波器的函数模型设计法
6.1.1 模拟滤波器原型
6.1.2 模拟滤波器到数字滤波器的转换
6.1.3 数字滤波器的频带变换
6.2 ⅡR 数字滤波器的直接设计法
6.2.1 零极点累试法
6.2.2 均方差最小ⅡR 滤波器设计法
6.3 ⅡR 滤波器误差分析
6.4 常用的特殊滤波器
6.4.1 全通滤波器
6.4.2 最小相位滤波器
6.4.3 均值滤波器
6.4.4 平滑滤波器
习题

第7章 数字信号处理的应用
7.0 引言
7.1 在源信号产生中的应用
7.2 在高速实现中的应用
7.2.1 两个有限长序列的线性卷积
7.2.2 一个有限长序列和一个无限长序列的线性卷积
7.3 在雷达信号处理中的应用
7.3.1 线性调频信号（LFM）
7.3.2 匹配滤波器
7.3.3 脉冲压缩
7.3.4 数字脉冲压缩的工程实现方法
7.4 在数字语音系统中的应用
7.4.1 信号的整数倍抽取
7.4.2 信号的整数倍内插
7.4.3 整数倍抽取和内插在数字语音系统中的应用
习题
习题参考答案
参考文献

《通信系统原理与设计》 一、 内容概述 本书旨在全面深入地阐述现代通信系统的基本原理，并介绍其关键技术和设计方法。从信号的产生、传输到接收、处理，系统地梳理通信的整个流程，强调理论与实践的结合，为读者构建清晰、完整的通信系统知识框架。本书内容涵盖了模拟通信和数字通信的经典理论，并逐步深入到现代无线通信、光通信等前沿领域，强调了信息论、编码理论、调制解调技术、多址技术、信道估计与均衡、抗干扰技术以及系统性能分析等核心内容。 二、 核心章节详解 第一篇：通信系统基础 第一章：通信系统模型与基本概念 通信系统的组成： 详细介绍通信系统的基本组成部分，包括信源、信宿、发送端、接收端、传输媒质、信道以及中继设备等，并分析它们在信息传递过程中的作用。 信号的分类与特性： 深入探讨模拟信号与数字信号的定义、区别与联系，以及周期信号、非周期信号、随机信号等各类信号的数学表示和时域、频域特性。强调傅里叶变换、拉普拉斯变换等工具在信号分析中的应用。 通信系统性能指标： 详细阐述评价通信系统性能的关键指标，如信噪比（SNR）、误码率（BER）、信道容量、频谱效率、时延等，并分析这些指标之间的相互关系和影响因素。 信息论基础： 介绍信息熵、互信息、信道容量等基本概念，为后续的信源编码和信道编码打下理论基础。 第二章：模拟信号的调制与解调 调幅（AM）技术： 深入讲解标准调幅、双边带调幅（DSB）、单边带调幅（SSB）的原理、调制器和解调器设计，分析其优缺点以及在实际应用中的场景。 调频（FM）技术： 详细阐述调频的原理、瞬时频率的概念，介绍宽带调频（WBFM）和窄带调频（NBFM），以及相应的调制器和解调器（如鉴频器）的设计。 调相（PM）技术： 介绍调相的基本原理，其与调频的关系，以及PM调制和解调的实现方法。 模拟复用技术： 讲解频分复用（FDM）和时分复用（TDM）的原理，分析它们如何在有限的信道资源中同时传输多个模拟信号。 第三章：数字信号的基带传输 采样定理与量化： 深入讲解奈奎斯特采样定理，分析采样率对信号恢复的影响。详细介绍均匀量化和非均匀量化的原理、量化噪声的产生和抑制方法，以及脉冲编码调制（PCM）的基本流程。 数字基带信号的波形设计： 介绍单极性NRZ、双极性NRZ、单极性RZ、曼彻斯特编码等各种码型的特性，分析其在基带传输中的优缺点，如直流分量、自相关性、时钟恢复等。 码间串扰（ISI）及其消除： 深入分析码间串扰产生的原因，介绍其对信号接收的影响。详细讲解最小均方误差（MMSE）均衡和维特比（Viterbi）算法等均衡技术，以及升余弦滤波器在抑制ISI中的作用。 匹配滤波器： 详细阐述匹配滤波器的原理，分析其在最大化输出信噪比方面的优势，并介绍其在数字基带接收端的应用。 第二篇：数字通信理论与技术 第四章：数字信号的带通传输 数字调制技术： 振幅键控（ASK）： 介绍ASK的原理，包括2ASK、M-ASK等，分析其调制和解调过程。 频率键控（FSK）： 详细阐述FSK的原理，包括2FSK、M-FSK，以及其调制和解调方法。 相位键控（PSK）： 深入讲解PSK的原理，如BPSK、QPSK、8PSK等，分析其星座图、功率谱密度以及性能特点。 正交振幅调制（QAM）： 介绍QAM的原理，它是ASK和PSK的结合，重点讲解16QAM、64QAM等，分析其高频谱效率的优势。 相干解调与非相干解调： 详细分析两种解调方式的原理、优缺点以及适用场景。 联合优化（Optimal Reception）： 介绍如何通过联合优化发送和接收滤波器来达到最优的接收性能。 第五章：信源编码 信息熵与信源编码定理： 回顾信息熵的概念，深入阐述信源编码定理，说明其理论极限。 无损信源编码： 霍夫曼编码（Huffman Coding）： 详细介绍霍夫曼编码的构建算法，分析其最优性。 算术编码（Arithmetic Coding）： 介绍算术编码的原理，分析其比霍夫曼编码更高的压缩效率。 有损信源编码： PCM编码（已在基带传输中提及，此处可补充更深层次的讨论）： 再次提及PCM，并可以引入差分PCM（DPCM）和自适应差分PCM（ADPCM）等变种，分析其在降低比特率方面的优势。 变换编码： 介绍离散余弦变换（DCT）等变换方法，分析其在图像、音频压缩中的应用。 矢量量化（VQ）： 讲解矢量量化的概念，分析其在语音、图像编码中的应用。 第六章：信道编码 纠错编码的基本概念： 引入汉明距离、最小汉明距离等概念，解释其在衡量纠错能力方面的作用。 线性分组码： 码多项式表示： 介绍码多项式的概念，以及生成矩阵和校验矩阵的表示方法。 汉明码（Hamming Codes）： 详细讲解汉明码的设计原理，分析其能够检测和纠正单比特错误的特性。 循环码： 介绍循环码的特性，以及其在实现方面的简便性。 BCH码与里德-所罗门码（RS码）： 深入讲解BCH码和RS码的结构、编码和译码原理，分析它们在纠正多比特错误方面的强大能力，及其在CD、DVD、卫星通信等领域的广泛应用。 卷积码： 卷积码的编码器结构： 介绍卷积码的移位寄存器和反馈连接。 约束长度与编码率： 分析这两个参数对卷积码性能的影响。 维特比译码算法： 详细讲解维特比算法，分析其如何高效地找到最可能的发送序列，并阐述其在实际应用中的重要性。 Turbo码与LDPC码： 介绍这两种现代高效编码技术的基本思想、结构和译码原理，分析它们如何逼近香农限，以及在3G/4G/5G通信等领域的应用。 第三篇：现代通信系统设计与应用 第七章：多址技术 频分多址（FDMA）： 再次回顾，并分析其在模拟通信中的应用。 时分多址（TDMA）： 详细讲解TDMA的原理，包括时隙分配、帧结构等，分析其在数字通信中的应用，如GSM。 码分多址（CDMA）： 深入阐述CDMA的原理，包括扩频序列、伪随机码、约翰逊-克莱斯（Walsh-Hadamard）码等，分析其抗干扰能力和容量优势，以及在3G通信中的应用。 正交频分复用（OFDM）： 详细介绍OFDM的原理，如何将高速数据流分解为多个低速数据流在不同子载波上传输，分析其抗多径干扰的优势，以及在Wi-Fi、4G/5G中的广泛应用。 第八章：无线信道特性与传播模型 无线传播模型： 介绍自由空间传播模型、两径模型、对数正态衰减模型等，分析信号在自由空间和复杂环境中传播的特性。 衰落（Fading）： 详细讲解平坦衰落和频率选择性衰落，以及快衰落和慢衰落。 多径效应： 分析多径传播导致信号延迟扩展、相干带宽、相干时间等现象，以及其对通信系统的影响。 瑞利衰落与莱斯衰落： 介绍这两种典型的衰落模型，并分析其与视距传播和非视距传播的关系。 第九章：移动通信系统 蜂窝结构与频率复用： 讲解蜂窝移动通信系统的基本概念，以及同频组网和邻频组网的原理。 切换（Handoff）技术： 详细阐述移动通信中切换的必要性和实现机制，包括硬切换和软切换。 多径抑制技术： 介绍分集接收、均衡技术等在克服多径效应中的应用。 现代移动通信系统概述： 简要介绍GSM、CDMA、LTE、5G等移动通信系统的发展历程和关键技术特点。 第十章：光通信系统 光信号的产生与检测： 介绍半导体激光器、LED等光源，以及PIN光电二极管、雪崩光电二极管（APD）等光探测器。 光纤作为传输媒质： 讲解光纤的结构、光在光纤中的传播原理、全反射、模式，以及模间色散、材料色散、波导色散等影响光信号传输的因素。 光调制与解调： 介绍直接调制、外调制，以及光信号的检测和解调方法。 光放大与再生中继： 讲解掺铒光纤放大器（EDFA）等技术，以及光信号的再生中继。 光网络： 简要介绍波分复用（WDM）、密集波分复用（DWDM）等技术。 第十一章：卫星通信系统 卫星通信基本原理： 介绍地球同步轨道、低地球轨道等卫星轨道，以及其在通信中的优势。 上行链路与下行链路： 分析卫星通信中的信号传输方向和特点。 调制解调与信道编码： 介绍卫星通信中常用的调制解调技术和纠错编码。 多址接入方式： 介绍FDMA、TDMA、CDMA在卫星通信中的应用。 第十二章：通信系统性能分析与设计 噪声对通信系统的影响： 详细分析热噪声、散弹噪声、干扰等对系统性能的劣化作用，以及信噪比在系统设计中的重要性。 误码率（BER）性能分析： 分析不同调制解调方式在有噪声信道下的误码率性能，并介绍如何通过仿真和理论计算来评估。 系统设计流程： 引导读者理解通信系统从需求分析、方案设计、技术选型到参数优化和实际实现的全过程。 设计实例分析： 提供一些典型的通信系统设计案例，结合前面章节的理论知识，展示实际设计中的考虑因素和解决方案。 三、 教学特色与目标 本书强调理论的严谨性，并辅以丰富的实例和图示，帮助读者理解抽象的通信原理。各章节都力求将理论知识与实际通信系统中的应用相结合，例如在讲解调制解调时，会结合实际的调制解调器芯片或标准进行说明。本书的结构设计循序渐进，从基础概念出发，逐步深入到复杂的现代通信技术，适合电子信息工程、通信工程等相关专业的本科生和研究生作为教材或参考书，也可作为从事通信技术研究与开发的工程师的参考读物。通过学习本书，读者将能够： 掌握通信系统的基本构成、工作原理和核心性能指标。 深刻理解模拟信号和数字信号的调制、解调、编码、解码技术。 熟悉现代无线通信、光通信、卫星通信等关键技术。 具备分析和设计简单通信系统的基本能力。 为进一步学习更深入的通信理论和前沿技术打下坚实基础。 四、 总结 《通信系统原理与设计》是一本内容全面、体系完整、理论与实践相结合的通信工程领域的重要著作。它不仅为读者提供了坚实的理论基础，更为理解和掌握现代通信技术的发展提供了清晰的脉络和深刻的洞察。本书是任何希望在通信领域有所建树的人士不可或缺的学习资源。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节安排非常合理，从最基础的离散时间信号和系统入手，循序渐进地引入了傅里叶分析、Z变换等核心概念。作者在讲解时，力求概念清晰，理论推导严谨，但又不失趣味性。对于初学者而言，最容易感到困惑的往往是傅里叶变换的各种形式以及它们之间的联系，这本书在这部分花费了大量的笔墨，并辅以直观的图示和类比，使得抽象的概念变得易于理解。特别是关于离散傅里叶变换（DFT）的引入，作者从连续傅里叶变换（CFT）的采样和截断出发，详细阐述了DFT的计算原理和性质，这对于后续学习FFT算法打下了坚实的基础。另外，对于卷积定理的讲解也深入浅出，通过不同角度的阐释，帮助读者真正理解其在信号处理中的重要作用。书中还提供了大量的例题，涵盖了信号分析、系统响应、滤波设计等各个方面，这些例题的解题思路和步骤都十分详尽，对于读者巩固课堂知识、提高解题能力具有极大的帮助。特别是那些带有实际工程背景的例子，更是让读者体会到理论联系实际的重要性，激发了学习的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我尤其欣赏本书在数字滤波器设计这一章节的深度和广度。从最简单的FIR和IIR滤波器，到更复杂的窗函数法、频率采样法、切比雪夫滤波器以及椭圆滤波器，作者都进行了详尽的阐述。对于每种设计方法的原理、优缺点以及适用场景，都做了清晰的对比分析。在讲解窗函数法时，作者不仅介绍了矩形窗、汉宁窗、海明窗等常用窗函数，还解释了它们各自的频谱泄漏特性以及如何选择合适的窗函数来平衡阻带衰减和过渡带宽度。在IIR滤波器设计方面，本书则重点介绍了双线性变换法和脉冲响应不变法，并详细讲解了如何将模拟滤波器原型转换为数字滤波器。书中还穿插了一些关于滤波器设计中需要注意的实际问题，例如系数的精度、稳定性问题等，这些都为读者在实际工程应用中提供了宝贵的参考。本书在讲解过程中，大量使用了MATLAB等工具进行仿真验证，这使得理论知识不再是枯燥的公式，而是可以通过可视化手段来直观感受，极大地提升了学习的效率和乐趣。

评分☆☆☆☆☆

本书的排版和装帧都相当精美，印刷清晰，纸张质量上乘，翻阅起来手感很好。每一章的开头都有清晰的目录和本章内容简介，方便读者快速把握学习重点。章节之间的过渡也比较自然，整体的逻辑结构非常清晰。书中的插图和图表制作精良，不仅准确地传达了信息，而且具有很高的艺术性，这在一定程度上减轻了数学公式带来的枯燥感。例如，书中关于信号频谱特性的图示，非常直观地展示了不同信号在频域中的表现，使得抽象的概念更加具象化。另外，本书的术语翻译也比较规范，关键术语在首次出现时都有英文对照，这对于阅读英文文献和进行国际交流非常有帮助。附录部分的内容也非常实用，包含了傅里叶变换、Z变换的常用公式汇总，以及一些常用的离散时间信号和系统。这些都为读者在复习和查阅时提供了极大的便利。整体而言，这是一本制作精良、内容充实、值得反复研读的经典教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书在数学推导方面做得非常扎实，对于初学者来说可能需要一定的数学基础，但一旦掌握，便能深刻理解数字信号处理的本质。书中对信号的时域、频域、Z域的相互转化以及它们之间的内在联系进行了深入的剖析，使得这些抽象的概念不再是孤立的，而是构成了一个有机统一的整体。例如，关于Z变换的性质，作者不仅仅罗列了公式，而是通过分析其收敛域和零极点分布，生动地解释了其在系统分析和设计中的重要作用。对于离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）的讲解，本书也做得非常到位。在详细介绍FFT算法的原理和各种实现方法的基础上，还着重强调了其在工程实践中的计算效率和应用价值。书中对于一些关键定理的证明，也都清晰明了，逻辑严谨，这对于培养读者的理论功底至关重要。尽管数学推导占了相当大的比重，但作者在讲解过程中，始终注意将数学语言与工程应用相结合，避免了过度理论化带来的脱节感。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的惊喜在于它对数字信号处理在实际应用中的广泛覆盖。它不仅仅停留在理论层面，而是将数字信号处理技术与雷达、通信、音频、图像等多个工程领域紧密结合，展示了这些理论的强大生命力。例如，在通信系统中，本书详细介绍了数字调制解调、信道编码、均衡等技术，并解释了FFT在OFDM系统中的关键作用。在音频处理方面，书中探讨了采样率、量化误差、压缩编码等概念，并介绍了多种音频信号的增强和去噪方法。对于图像处理，则重点讲解了图像的二维离散傅里叶变换、滤波以及一些基本的图像复原技术。这些案例的引入，不仅让读者看到了数字信号处理技术的广阔应用前景，也为那些希望将所学知识应用于实际工程的读者提供了明确的方向和启示。书中的一些章节还涉及了更前沿的领域，比如小波变换在信号分析和去噪中的应用，这让我对数字信号处理的未来发展充满了期待。