《21世纪全国应用型本科电子通信系列实用规划教材·数字电子技术》按“逻辑器件介绍、数字线路分析、数字系统应用”的思路来编排课程内容体系,以CMOS、BI-CMOS集成器件的应用为主线,系统地介绍了组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析方法和设计方法。特别介绍了运用GAL、FPGA等现代数字逻辑器件构成复杂数字系统的设计方法。主要内容有数字逻辑基础、集成门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导体存储器和可编程逻辑器件、脉冲产生和整形电路、D/A和A/D转换器。附录巾有方便学生实践训练的“常用数字集成电路引脚排列图”、“主要技术参数” 和“VHDL简介”等。各章有“教学提示”、“教学要求”、“本章小结”、 “应用实例”,并配有难易程度和数量适当的思考题与刊题,便于读者自学,学用结合。
《21世纪全国应用型本科电子通信系列实用规划教材·数字电子技术》可作为高等学院应用型本科电子信息、通信、计算机科学与技术、电气、自动化、机电工程及相关专业的“数字电子技术”、“数字逻辑电路”课程的教材,也可供电子技术的有关工程技术人员参考。
深入探索:现代信号处理与信息编码的基石 图书名称:《现代信号处理与信息编码原理》 内容简介: 本书旨在为读者构建一个关于现代信号处理与信息编码技术的全面、深入的知识体系。在这个信息爆炸的时代,理解如何有效地采集、传输和理解各种形式的信号,是诸多工程领域,如通信、声学、图像处理、生物医学工程等,不可或缺的基础。本书内容横跨理论基石、核心算法以及前沿应用,力求提供一个既严谨又实用的学习路径。 第一部分:信号的数学表征与分析 本部分聚焦于如何将现实世界中的连续信号转化为可供数学处理的形式,并介绍分析这些信号的核心工具。 第一章:连续时间信号与系统基础 首先,我们建立起信号和系统分析的数学框架。讨论连续时间信号的经典描述方法,包括其在时域和频域的特性。重点解析了线性时不变(LTI)系统的核心概念,阐述了卷积积分作为系统响应的根本操作。此外,本书详细探讨了傅里叶级数和傅里叶变换的理论基础,分析了它们在信号频谱分解中的关键作用,并引入了周期图和功率谱密度的概念,为后续的随机信号分析打下基础。我们特别关注了理想低通滤波器(Brickwall Filter)的特性,并分析了其在信号采样过程中的重要性,为引入采样定理做铺垫。 第二章:离散时间信号与系统 本章将分析的重点转向离散时间信号。详述了采样过程的理论,深入剖析了奈奎斯特-香农(Nyquist-Shannon)采样定理,并讨论了欠采样、过采样等实际采样问题中的挑战与应对策略,如混叠现象的成因与消除。离散时间系统的分析工具——Z变换被系统地介绍,包括收敛域(ROC)的概念及其对系统稳定性和因果性的判断。本书详细推导了离散卷积和离散傅里叶变换(DFT)的计算过程,强调了DFT作为傅里叶变换在数字系统中的核心替代方案的地位。我们还对比分析了IIR(无限脉冲响应)和FIR(有限脉冲响应)滤波器的结构、优缺点以及设计原则。 第三部分:快速变换与高效算法 为了实现信号处理的实时化和大规模计算,高效的算法至关重要。 第三章:快速傅里叶变换(FFT)及其应用 本章是连接理论与实践的关键一环。本书详细阐述了快速傅里叶变换(FFT)的蝶形运算结构和算法流程,特别是Cooley-Tukey算法的分解思想。通过具体的实例演示,读者将理解FFT如何将$N$点的DFT计算复杂度从$O(N^2)$降至$O(N log N)$。随后,我们探讨了FFT在频谱分析、卷积计算(利用卷积定理)、周期估计等实际工程问题中的应用,并讨论了对输入数据进行加窗处理(如汉宁窗、海明窗)以减少谱泄露现象的重要性。 第四章:小波变换导论 相对于傅里叶变换在时频局部化上的不足,小波变换提供了更精细的分析视角。本章引入了连续小波变换(CWT)的基本概念,解释了伸缩和平移操作对分析不同尺度特征的意义。随后,本书转向离散小波变换(DWT),详细介绍了多分辨率分析(MRA)的理论,以及Mallat分解算法(塔式算法)的实现细节,包括正交小波基的选择和重构过程。小波变换在信号去噪、信号压缩和突变点检测方面的强大能力得到了深入的展示。 第三部分:随机信号处理 现实世界中的许多信号(如噪声、通信信号)本质上是随机的,需要特殊的统计工具进行分析。 第五章:随机过程的基本概念 本章建立了随机信号分析的理论基础。首先回顾了概率论和随机变量的基础知识,然后引入随机过程的概念,将其视为随时间演变的随机变量集合。重点讨论了平稳性(宽带平稳、严平稳)和遍历性等关键统计特性。本书详细分析了自相关函数和功率谱密度(PSD)之间的维纳-辛钦(Wiener-Khinchin)关系,阐明了如何通过频谱分析随机过程的能量分布。我们还探讨了高斯过程、白噪声过程等经典模型。 第六章:随机信号滤波与估计 本章聚焦于如何利用滤波器处理含有噪声的随机信号,并进行最优估计。引入了线性最小均方误差(LMMSE)准则,并推导了维纳滤波器的设计公式,该滤波器旨在最小化输出信号与期望信号之间的均方误差。对于非平稳过程,本书介绍了卡尔曼滤波器的原理,重点解释了预测和更新两个核心步骤,展示了其在实时状态估计中的卓越性能。 第四部分:信息论与信道编码 本部分从信息论的角度审视信号的本质,并介绍如何通过编码技术提高传输的可靠性和效率。 第七章:信息论基础 本章是所有现代通信和数据压缩技术的理论核心。详细介绍了信息的度量——熵(Entropy),理解了信息量的统计学意义。深入分析了互信息、有损压缩中的率失真理论(Rate-Distortion Theory)以及无损压缩的极限(如香农熵编码定理)。通过对信源编码的讨论,为后续的压缩技术奠定理论基础。 第八章:信道编码与纠错理论 本章关注如何在存在干扰(噪声)的信道中可靠地传输信息。首先分析了信道的特性和容量,引入了香农的信道编码定理,确定了传输速率的理论上限。接着,本书系统地讲解了几类重要的代数编码方法:包括分组码(如汉明码、循环冗余校验码CRC)的构造与译码过程,以及卷积码的Viterbi译码算法。此外,本书也对现代高性能编码技术,如Turbo码和LDPC(低密度奇偶校验码)的结构和优势进行了概述,展示了它们在第五代移动通信中的关键作用。 总结与展望: 本书的编写风格力求严谨又不失启发性,每章后附有大量的习题,旨在巩固读者的理论理解并训练其实际应用能力。通过对信号从采集到编码的完整流程的系统梳理,读者将掌握分析和设计现代信息系统的核心技术,为进一步研究如人工智能中的深度学习特征提取、高精度雷达信号处理或生物电信号分析等前沿领域打下坚实的基础。本书适合作为高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、计算机科学等专业本科高年级或研究生阶段的教材及参考书。