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页数:231

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出版时间:2009-8

价格:32.00元

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isbn号码:9787118063677

丛书系列:

图书标签:

• 通信系统
• 仿真
• MATLAB
• Simulink
• 信号处理
• 无线通信
• 信息论
• 数字通信
• 通信原理
• 工程技术

《信号处理原理与实践》 本书系统地介绍了数字信号处理（DSP）的核心概念、关键算法及其在通信系统中的实际应用。我们将从信号与系统的基本理论入手，深入探讨离散时间信号的特性、傅里叶分析、Z变换以及滤波器设计等基础知识。 第一部分：信号与系统基础 信号的表示与分类： 详细阐述连续时间信号和离散时间信号的数学表示方法，包括周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号等。介绍信号的奇偶性、共轭对称性以及信号的基本运算，如移位、翻转、尺度变换等。 系统及其特性： 定义系统是输入信号到输出信号的映射。深入分析线性时不变（LTI）系统的核心概念，包括其离散时间卷积和连续时间卷积的计算方法。讨论系统的因果性、稳定性、记忆性、可逆性等重要性质。 傅里叶分析： 重点介绍傅里叶级数（FS）和傅里叶变换（FT），揭示信号的频谱特性。详细讲解连续时间傅里叶变换（CTFT）及其性质，包括线性、时移、频移、卷积定理、尺度变换等。引入离散时间傅里叶变换（DTFT），分析其与CTFT的区别与联系。 Z变换： 介绍Z变换的定义、收敛域（ROC）的概念及其重要性。详细阐述Z变换的性质，如线性、时移、尺度变换、卷积定理、反Z变换等。分析Z变换在分析和实现离散时间系统中的作用。 第二部分：数字滤波器设计 滤波器概述： 定义数字滤波器的作用是改变信号的频谱特性，滤除噪声，提取有用信息。介绍滤波器的分类，包括频率响应的特性，如低通、高通、带通、带阻滤波器。 无限冲激响应（IIR）滤波器设计： 详细讲解IIR滤波器设计的基本方法。重点介绍巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）滤波器的设计原理和技术。分析不同类型IIR滤波器的幅频和相频响应特性，以及其设计中的权衡。 有限冲激响应（FIR）滤波器设计： 重点介绍FIR滤波器设计的方法。详细讲解窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗）的设计步骤和理论基础。阐述频率采样法和最优（Parks-McClellan）算法，分析其设计优缺点。 滤波器实现： 介绍IIR和FIR滤波器的直接型、级联型、并联型等不同实现结构，分析这些结构的优缺点，包括计算复杂度、数值稳定性等。 第三部分：采样与重构 采样定理： 深入阐述奈奎斯特-香农采样定理，解释采样频率与信号最高频率之间的关系，以及欠采样和过采样的影响。 采样过程： 分析理想采样、自然采样、平顶采样等不同采样方式的数学模型。 信号重构： 详细介绍如何通过插值滤波器实现从采样信号到原始连续时间信号的无失真重构。讨论重构过程中可能出现的混叠（aliasing）现象及其避免方法。 第四部分：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） 离散傅里叶变换（DFT）： 介绍DFT的定义，它是对有限长离散时间信号进行频谱分析的工具。分析DFT与DTFT的关系，以及DFT的周期性和对称性。 快速傅里叶变换（FFT）： 详细讲解FFT算法，包括蝶形运算的基本思想。重点介绍按时间抽取的FFT（Cooley-Tukey算法）和按频率抽取的FFT算法，分析其计算复杂度如何从$O(N^2)$降低到$O(N log N)$。 FFT的应用： 探讨FFT在信号分析、滤波器实现、相关计算等方面的广泛应用。 第五部分：现代信号处理技术 自适应滤波： 介绍自适应滤波器的基本概念，包括其能够根据输入信号的统计特性自动调整滤波器系数的特点。重点讲解LMS（最小均方）算法和RLS（递归最小二乘）算法，分析它们的收敛性能和计算复杂度。 谱估计： 探讨多种谱估计方法，包括周期图法、改进周期图法（Welch法）、模型法（AR模型、MA模型、ARMA模型）等。分析不同谱估计方法的优缺点及其适用场景。 小波变换： 简要介绍小波变换的概念，说明其在时频局部化分析上的优势，以及在信号去噪、特征提取等方面的应用前景。 本书旨在为读者构建坚实的信号处理理论基础，并通过深入的算法讲解和原理剖析，使读者能够理解并掌握数字信号处理在各类实际工程问题中的应用方法，尤其是在通信系统信号处理领域的关键作用。通过对本书的学习，读者将具备分析和设计数字信号处理系统的能力。

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我必须承认，这本书的门槛并不算低，它要求读者对基础的信号处理和通信原理有起码的了解，但一旦跨过了最初的几页，接下来的阅读体验会变得越来越顺畅。它巧妙地运用了大量的图示和流程图，这些视觉辅助工具不是简单的插图，而是对复杂算法逻辑的提炼和总结。举个例子，对于迭代接收算法的收敛性分析，书中绘制的那个多维状态转移图，比纯文字描述要清晰百倍，让我迅速把握了其核心思想。这本书最宝贵的一点在于，它教会了我“如何提出正确的仿真问题”，而不是仅仅给出“如何解决已知问题”的方案。它反复强调仿真设计的哲学，比如“仿真模型的复杂度是否与所需精度匹配？”、“验证指标的选择是否能代表实际性能？”这类元问题。这些提问的引导，极大地提升了我的系统分析能力，让我的思维从“代码实现”层面，提升到了“系统设计”层面，这种思维上的飞跃，是很多纯粹的编程手册无法提供的。

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这本书的阅读体验，与其说是在“学习”，不如说是在跟随一位经验丰富的大师进行一次深入的“技术漫游”。它的语言风格非常具有个人色彩，不像那种冰冷的教科书，更像是一篇精心撰写的技术专著。作者在论证复杂算法的合理性时，经常会使用一些非常精妙的比喻和类比，比如用“水流的湍急程度”来类比信号的脉冲展宽效应，一下子就将抽象的概念具象化了。更让我感到惊喜的是，它对现代通信技术中几个热点问题的探讨，比如大规模MIMO和毫米波通信的仿真挑战，并不是简单地作为附加章节存在，而是贯穿在整个仿真框架的构建之中，显示出作者对行业前沿的敏锐洞察力。我尤其喜欢它对“仿真环境搭建”的重视，清晰地指导读者如何选择合适的仿真平台，如何进行高效的参数扫描和结果可视化，这部分内容对于想要快速搭建起自己研究环境的工程师来说，价值不可估量，避免了大量走弯路的时间浪费。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，那种沉稳中透露着科技感的封面，光是拿在手里就感觉自己离前沿技术更近了一步。我本来还担心内容会过于晦涩难懂，毕竟涉及“系统”和“仿真”这些词汇，通常都会伴随着一大堆枯燥的公式和抽象的理论。然而，翻开目录，我发现它在结构安排上极其用心。作者似乎深谙读者的学习曲线，从基础概念的建立，到逐步深入到具体的仿真工具应用，每一步都衔接得非常自然流畅。尤其是前几章对基本通信原理的梳理，那不是简单的重复，而是用一种全新的、更侧重于“如何建模”的视角来重新审视，这对于我这种已经有一定基础的学习者来说，简直是醍醐灌顶。它没有直接灌输现成的代码或参数，而是引导你思考“为什么需要这样仿真”，以及“这个仿真结果意味着什么物理意义”，这种注重底层逻辑的讲解方式，远比死记硬背算法有效得多。我特别欣赏作者在穿插历史背景和实际工程案例上的平衡感，既能让人体会到技术的演进，又能随时锚定在现实世界的应用场景中，让学习过程充满了探索的乐趣，而不是单纯的知识积累。

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初次接触这方面的专业书籍，我总是很警惕那些动辄宣称“包罗万象”的厚重大部头，因为经验告诉我，内容越多，往往意味着深度不足，或者结构松散。《通信系统仿真》这本书给我的感觉恰恰相反，它在内容覆盖的广度上做到了恰到好处，同时在关键技术点的剖析上展现了惊人的深度。比如，在讨论噪声建模与信道衰落模拟的部分，作者没有满足于给出几种标准的模型公式，而是详细对比了不同仿真环境下，使用不同方法（如基于物理模型的直接模拟与基于统计特性的拟合）所带来的性能差异和计算复杂度差异。这种对细节的打磨，体现了作者深厚的工程实践经验。阅读过程中，我发现很多我在实际项目中遇到但一直想不通的“边缘情况”或“异常结果”，都能在这本书中找到清晰的解释脉络。它的论述风格是那种非常严谨的学术派，但又不失工程师的务实精神，总能在理论的制高点上，拉你一把，告诉你这些理论在实际的FPGA实现或软件平台上该如何落地，这种理论与实践的无缝对接，是很多同类书籍难以企及的。

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这本书的排版和细节处理堪称典范，这是很多国内技术书籍经常被忽视的一环。字体选择清晰易读，公式的上下标和希腊字母都处理得非常干净利落，这对于需要反复查阅公式的读者来说，是极大的福音。更值得称赞的是，书中对不同仿真工具链的兼容性讨论非常中立和客观，它没有偏袒任何一家商业软件，而是侧重于介绍各种工具背后的通用算法思想。比如在处理非线性失真和带外泄露时，它分别展示了如何用工具A进行快速迭代，如何用工具B进行高精度验证，这种多维度的比较，让读者能够根据自己的实际需求，灵活选择最优的工具组合。整本书读下来，我最大的感受是，它不光是一本工具书，更像是一本“高级研究方法论”的教材，它所传授的系统仿真思维，可以轻松迁移到其他工程领域，这种通用性和深刻性，使得它在我的书架上占据了一个非常重要的位置，是未来很长一段时间内我都会反复翻阅的参考资料。

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