Discrete Random Signal Processing and Filtering Primer With Matlab pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Poularikas, Alexander D.

出品人:

页数:304

译者:

出版时间:

价格:571.00 元

装帧:

isbn号码:9781420089332

丛书系列:

图书标签:

• 离散随机信号处理
• 随机过程
• 滤波器设计
• Matlab
• 信号处理
• 随机信号
• 数字信号处理
• 概率论
• 通信系统
• 自适应滤波

信号处理与滤波导论：从基础理论到实际应用 本书旨在为读者提供一个全面且深入的信号处理和滤波技术基础教程，重点关注离散时间系统、随机信号分析以及现代滤波方法的理论构建与实际应用。我们从信号和系统的基本概念出发，逐步深入到离散时间信号处理的核心领域，内容覆盖了傅里叶分析、Z变换、线性时不变系统（LTI）的特性，并为理解随机过程奠定了必要的数学基础。 第一部分：离散时间信号与系统基础 本部分着重于建立读者对离散时间信号（DTS）和系统（DTS System）的直观认识和严谨的数学描述。 1. 信号的表示与基本操作： 我们首先界定离散时间信号的数学形式，并详细探讨其采样过程中的重要性。内容包括信号的分类（如周期信号、能量信号、功率信号）、基本时域操作（如移位、翻转、尺度变换）以及信号的分解方法，如奇偶分解。对指数信号和复指数信号在离散系统中的特殊角色进行了深入剖析，它们是理解系统响应的关键基石。 2. 离散时间系统分析： 系统的核心在于其输入输出关系。本书详细阐述了线性、时不变（LTI）系统的定义及其重要性。我们通过卷积和积分（对于连续系统）或求和（对于离散系统）来完全刻画LTI系统的行为。卷积和是理解任何LTI系统对任意输入响应的通用工具，本书提供了大量图解和算例来帮助读者掌握这一核心概念。此外，系统因果性、稳定性（BIBO稳定性）的判据及其在实际系统设计中的意义被放在突出位置进行讨论。 3. 频率域分析：傅里叶变换与Z变换： 将信号从时域转换到频域是信号处理的强大工具。我们系统地介绍了离散时间傅里叶变换（DTFT），分析了其收敛条件、性质，并着重探讨了周期信号的离散时间傅里叶级数（DTFS）。 随后，我们引入Z变换，作为DTFT的推广。Z变换不仅能处理收敛的信号，还能处理收敛性更广的信号序列，并在分析系统的稳定性方面具有无可替代的优势。本书详细解释了Z平面、收敛域（ROC）的概念，以及如何利用Z变换的性质来推导系统函数的零点和极点，从而直接判断系统的特性（如因果性与稳定性）。双边Z变换和单边Z变换的应用场景也被清晰区分和阐述。 第二部分：随机信号处理基础 随机信号处理是现代通信、控制和测量科学的核心。本部分将严谨的概率论基础应用于信号分析。 1. 随机过程的定义与分类： 本书首先回顾了概率论中的必要概念，如随机变量、联合概率密度函数等。然后，正式引入随机过程（Random Process）的概念，将其视为随时间变化的随机变量集合。内容涵盖了均值函数、自相关函数和互相关函数，这些是描述随机过程统计特性的基本工具。我们详细分析了平稳随机过程（特别是宽平稳WSS）和各态历经过程的定义及其对实际测量的意义。 2. 随机过程的线性系统分析： 当随机信号通过LTI系统时，输出信号的统计特性会发生变化。本章重点讨论了随机过程经过LTI系统后的自相关函数和功率谱密度（PSD）的变化规律。这里引入了维纳-辛钦定理（Wiener-Khinchin Theorem），阐明了自相关函数与功率谱密度之间的傅里叶变换关系，这是随机信号分析的基石。系统对随机过程的滤波作用，通过功率谱密度在频域的乘积形式得以体现。 3. 随机过程的能功率谱密度（PSD）： 功率谱密度是描述随机信号频域能量分布的关键指标。我们深入探讨了如何计算和解释PSD，包括白噪声（White Noise）的特性——其功率谱在全频带上是常数。理解PSD对于设计最优滤波器，特别是针对具有特定噪声特性的信道，至关重要。 第三部分：数字滤波器设计与实现 本部分是信号处理和滤波应用的实践核心，旨在教会读者如何根据特定需求设计满足性能指标的数字滤波器。 1. 数字滤波器分类与基本结构： 我们区分了无限冲激响应（IIR）和有限冲激响应（FIR）滤波器。FIR滤波器由于其线性相位特性，在保真度要求高的应用中至关重要，而IIR滤波器则以其更高的设计效率著称。本书详细分析了这两种滤波器的基本结构，包括直接形式、级联形式和并联形式，并讨论了量化效应和结构选择对实现复杂度的影响。 2. FIR 滤波器设计方法： FIR 滤波器设计主要集中在求解满足特定频率响应要求的脉冲响应 $h[n]$。我们详细讲解了窗函数法（Windowing Method），包括矩形窗、汉宁窗、海明窗等常见窗函数的特性及其对过渡带宽度和旁瓣衰减的影响。此外，对更高级的频率采样法和等波纹法（Parks-McClellan 算法）的理论基础进行了介绍，展示了如何实现最优的线性相位滤波器。 3. IIR 滤波器设计方法： IIR 滤波器设计依赖于连续时间（模拟）滤波器的概念。本部分系统介绍了从模拟滤波器到数字滤波器的转换技术：脉冲响应不变法和双线性变换法（Bilinear Transformation）。我们详细分析了双线性变换如何将 s-平面映射到 z-平面，并讨论了其引入的频率压缩效应及其校正方法。同时，本书涵盖了经典模拟滤波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫）的设计规范和向数字域的转化过程。 4. 滤波器性能分析： 对所设计的滤波器，必须进行量化分析。内容包括通带纹波、阻带衰减、过渡带宽度、群延迟和相位延迟的评估。特别强调了线性相位对信号波形的重要性，并解释了为什么在许多应用中，即使性能略逊，线性相位 FIR 滤波器也常常被优先选用。 结语与展望 本书的结构确保读者在掌握离散信号和随机过程的理论框架后，能够熟练运用现代设计工具来应对实际工程中的滤波挑战。我们强调了理论与实践的结合，为后续深入研究更复杂的自适应滤波、多速率信号处理或非平稳随机过程奠定了坚实的基础。本书提供的数学工具和设计流程，是信号处理工程师和研究人员不可或缺的知识储备。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆