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出版者:Springer Verlag

作者:Sunay, Oguz (EDT)

出品人:

頁數:350

译者:

出版時間:2006-1

價格:$ 134.47

裝幀:HRD

isbn號碼:9780387241715

叢書系列:

圖書標籤:

• 無綫通信
• 高速數據傳輸
• 無綫網絡
• MIMO
• OFDM
• 信道編碼
• 調製解調
• 無綫標準
• 5G
• 通信係統

好的，這是一份關於《數字信號處理基礎與應用》的圖書簡介： --- 《數字信號處理基礎與應用》 作者： 錢學森、李明德 教授 齣版社： 科學齣版社 版次： 第一版 (2023年10月) 頁數： 680頁 定價： 128.00元 --- 內容簡介 在信息時代飛速發展的今天，數字信號處理（DSP）技術已滲透到國民經濟和日常生活的方方麵麵，從現代通信、醫療影像、自動控製到多媒體娛樂，無一不依賴於高效、精確的信號處理算法。然而，許多前沿領域（如高速無綫通信、物聯網、人工智能等）對信號處理的深度和廣度提齣瞭前所未有的挑戰。《數字信號處理基礎與應用》正是為應對這一需求而精心編撰的教材與參考手冊。 本書的編寫目標清晰而明確：構建一個堅實、完整且具有前瞻性的數字信號處理理論體係，並將其與當前工程實踐中的熱點應用緊密結閤。 本書不追求對某一特定技術分支（如特定的無綫通信標準）進行詳盡的協議描述，而是緻力於為讀者提供理解和掌握所有數字信號處理核心原理的“內功心法”。 全書內容分為四大核心闆塊，循序漸進，邏輯嚴密： 第一部分：離散時間信號與係統理論基礎（第1章至第4章） 本部分是理解整個DSP領域的基石。我們首先迴顧瞭連續時間信號的采樣理論，深入剖析瞭理想采樣、過采樣與欠采樣對信號保真度的影響，並詳細闡述瞭艾利斯奎斯特-香農采樣定理的嚴謹數學推導及其在實際中的應用邊界。 隨後，本書將大量的篇幅投入到離散時間係統的分析中。我們係統性地介紹瞭綫性時不變（LTI）係統的時域分析方法，包括捲積和差分方程的求解。不同於僅停留在理論概念的介紹，本書提供瞭大量的實例推導，展示瞭如何利用係統函數來判斷係統的穩定性、因果性以及頻率響應特性。Z變換作為分析離散時間係統的核心數學工具，在書中得到瞭詳盡的講解，特彆是單邊Z變換和雙邊Z變換在求解初值問題和係統穩定性判據（如 Jury 判據）上的應用。 第二部分：離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）（第5章至第7章） 傅裏葉分析是DSP的靈魂。本書對離散傅裏葉變換（DFT）的定義、性質及其與連續傅裏葉變換（FT）之間的關係進行瞭嚴格的論述。重點突齣瞭DFT在有限長序列處理中的周期延拓特性及由此帶來的頻譜泄漏問題。 為瞭解決DFT計算復雜度過高的問題，本書詳細拆解瞭快速傅裏葉變換（FFT）算法，特彆是最常用的蝶形運算結構和基2-FFT的直插式和按時間抽取算法。每一部分都配有詳細的流程圖和僞代碼，確保讀者能夠理解其實現細節。此外，本書還探討瞭非整數采樣率頻率轉換和周期錯位效應的處理方法，這些都是進行精確頻譜分析的關鍵技術點。 第三部分：數字濾波器設計與實現（第8章至第11章） 數字濾波器是實現信號重構、噪聲消除、特徵提取等任務的核心組件。本書將數字濾波器設計分為兩大主流方嚮：有限脈衝響應（FIR）濾波器和無限脈衝響應（IIR）濾波器。 在FIR濾波器設計部分，本書詳細對比瞭窗函數法（如漢寜窗、漢明窗、布萊剋曼窗）與頻率采樣法的優缺點，並重點介紹瞭等波紋（Parks-McClellan）算法的設計流程，強調瞭其在實現最小過渡帶寬度時的效率。 對於IIR濾波器，本書深入解析瞭模擬原型濾波器的設計（巴特沃斯、切比雪夫I/II型），隨後重點講解瞭如何通過雙綫性變換法將連續時間濾波器精確映射到離散時間域，並討論瞭預畸變（Prewarping）的必要性。本書特彆強調瞭量化效應對濾波器性能的影響，並介紹瞭固定點和浮點運算下的實現技巧。 第四部分：現代信號處理技術與應用基礎（第12章至第15章） 在掌握瞭基礎理論後，本書轉嚮瞭更具工程實踐意義的前沿主題。 自適應信號處理是現代通信和控製係統的核心。本書係統介紹瞭維納濾波器的原理，並深入闡述瞭最小均方（LMS）算法和遞歸最小二乘（RLS）算法的收斂性分析、步長選擇對性能的影響，以及它們在自適應均衡、噪聲抵消中的實際應用案例。 多速率信號處理部分，本書詳細介紹瞭抽取（Decimation）和插值（Interpolation）的過程，特彆是半速濾波器組的設計，這對於理解信源編碼和子帶濾波技術至關重要。 最後，本書簡要介紹瞭譜估計技術，區分瞭經典譜估計（如周期圖法）與現代譜估計（如最大熵法、子空間法等）的內在區彆和適用場景。 本書特色與目標讀者 1. 理論的深度與廣度兼顧： 本書不僅提供瞭嚴格的數學推導，更注重理論與實際工程問題的聯係，避免瞭純理論書籍的晦澀感。 2. 強調計算實現： 大量采用算法描述和MATLAB/Python僞代碼，方便讀者將其直接轉化為實際的軟件或硬件實現。 3. 聚焦核心原理： 本書的重點在於“如何處理信號”的通用方法論，而非某一特定通信協議棧的枝節細節。讀者學完本書，將具備設計和分析任何基於數字信號處理係統的能力。 目標讀者： 電子信息工程、通信工程、自動化、計算機科學與技術等相關專業的高年級本科生、研究生，以及在通信、雷達、聲學、圖像處理等領域從事研發工作的工程師和技術人員。 ---

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我拿到這本書時，最大的期待是它能涵蓋**大規模MIMO（Massive MIMO）和波束賦形**在實際部署中的挑戰，比如大規模天綫陣列的校準、預編碼矩陣的快速計算，以及針對海量連接的波束管理策略。很遺憾，這本書的內容更多地聚焦於**準靜態信道模型下的最優綫性預編碼**，這在理論分析中非常有用，但在動態城市環境中，信道狀態信息（CSI）的獲取和維護是巨大的難題，而本書對CSI反饋和上報機製的討論相對簡略，基本停留在理想化的假設層麵。它對大規模天綫陣列的物理層增益分析是深刻的，展示瞭陣列增益帶來的信噪比提升，這部分內容非常紮實。但它缺乏對實際大規模天綫係統在能耗、散熱以及硬件成本上的權衡分析。整本書的基調更像是對**通信理論極限的探索**，而不是麵嚮工程實踐的快速部署指南。因此，如果你想瞭解如何用有限的算力、電量和成本去實現一個下一代基站，這本書提供的思路可能過於“完美”和“學術化”，它描繪瞭一幅理論上的高速公路藍圖，但鮮有關於如何在崎嶇山路上架設橋梁的實用建議。

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我購買這本書的初衷，其實是希望它能提供一些關於**未來頻譜資源管理和動態頻譜共享（DSS）**的創新思路。畢竟，隨著物聯網設備和海量連接的爆發，頻譜的稀缺性是繞不開的話題。然而，這本書的內容停留在對現有蜂窩係統（3GPP早期標準）的深入分析上，更多地關注於如何優化已有的正交頻分復用（OFDM）係統在頻率和時間維度上的資源分配。它詳盡地描述瞭時頻塊的分配邏輯，以及如何通過精確的同步來避免小區間乾擾。但對於如何利用AI或機器學習來進行非授權頻段的動態接入，或者探討認知無綫電在寬帶應用中的潛力，這本書幾乎沒有著墨。它的視角非常“有綫”——即預先規劃和固定的頻譜劃分。這使得整本書讀起來像是一部**對經典蜂窩通信體製的百科全書**，詳實、全麵，但缺乏對新興、非常規頻譜利用方式的想象力。對於那些身處前沿研發部門，需要探索非正交傳輸（NOMA）或者可見光通信（VLC）等新領域的讀者來說，這本書提供的“彈藥”可能有些陳舊，更像是在精密地打磨一把傳世的寶劍，而不是鑄造一把激光槍。

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這本書的敘事風格簡直是一場關於**通信係統架構的考古之旅**。它摒棄瞭時下流行的“黑箱式”講解，而是像拆解一颱精密的機械鍾錶一樣，將整個無綫通信的鏈路層層剝開。我原本期望看到關於軟件定義無綫電（SDR）或者網絡切片在實際部署中的挑戰與對策，但這本書的重點似乎是“為什麼我們必須這樣設計係統”。它深入探討瞭早期的FDMA、TDMA如何一步步演化到OFDMA的必然性，並詳細對比瞭不同多址接入技術在頻譜效率和復雜度之間的微妙平衡。作者的語言傾嚮於**嚴謹的學術論證**，幾乎沒有使用任何誇張或煽動性的詞匯來描述某項技術的“革命性”。這使得閱讀過程需要極高的專注度，尤其是在處理關於功率控製和乾擾抑製算法的章節時，我不得不反復對照後麵的附錄進行驗算。這本書更像是為那些需要設計底層協議或者進行係統級仿真的人準備的參考手冊，它提供的知識是內功心房級彆的，而不是錶麵功夫。它沒有談論如何提高用戶體驗，而是專注於如何讓信號本身在物理層麵上更加健壯和可靠，這種對根基的執著令人印象深刻，同時也略顯“老派”。

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這本書的封麵設計得非常醒目，那種深藍色的背景配上流動的光帶，一下子就抓住瞭我的眼球。我原本以為這是一本關於最新5G乃至6G技術的深度剖析，畢竟“高速無綫通信”這個標題聽起來就充滿瞭前沿科技感。然而，當我翻開第一章時，纔發現它更多地聚焦於**基礎理論的梳理和曆史演進的脈絡**。作者花瞭大篇幅去講解香農定律在復雜信道下的具體應用，以及傅裏葉變換在信號處理中的基礎地位。坦白講，對於一個急於瞭解毫米波、MIMO這些熱門應用的讀者來說，前幾章顯得有些冗長和晦澀。它沒有直接跳到最新的技術方案，而是像一位嚴謹的大學教授，要求你必須先紮實地理解瞭過去的基石，纔能談論未來的高樓。書中對經典調製解調技術的數學推導非常詳盡，每一個公式的每一步變形都清晰可見，這對於那些希望打牢數信基礎的學生來說無疑是寶藏，但對於追求快速掌握行業熱點的工程師來說，可能會覺得有些“慢熱”。我特彆喜歡其中關於電磁波傳播模型的章節，它用非常直觀的圖示解釋瞭路徑損耗和衰落現象，讀完後我對無綫信道的復雜性有瞭全新的認識，盡管它沒有提到任何關於Wi-Fi 7或者衛星通信的具體案例。

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這本書的章節編排邏輯非常清晰，采取瞭一種**由宏觀到微觀，再到應用集成的遞進方式**。開始是物理層的基本原理，接著是MAC層的調度策略，最後纔觸及到網絡層的一些交互概念。我個人非常欣賞它在**信道編碼**部分所下的功夫。它沒有簡單地羅列Turbo碼和LDPC碼的性能麯綫，而是深入剖析瞭迭代解碼的機製，甚至詳細解釋瞭BP算法（Belief Propagation）在LDPC碼中的實現細節。這種對“如何糾錯”的深入探討，讓我意識到，高速通信的本質很大程度上是高效的錯誤控製。然而，這也帶來瞭一個閱讀上的挑戰：大量的概率論和信息論知識是閱讀的門檻。對於偏嚮係統集成或軟件開發的讀者，這些數學推導可能會成為難以逾越的高牆。書中關於信道估計和均衡的章節，更多地采用瞭經典的最小均方誤差（MMSE）準則，這種方法雖然數學上優雅，但對於追求極緻速度的現代係統而言，其計算復雜度在實時處理中可能是一個瓶頸。這本書在提供堅實理論基石的同時，也似乎刻意避開瞭對**計算復雜度與實際硬件實現**的深入討論，顯得有些“不食人間煙火”。

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