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出版者:高等教育齣版社

作者:李登峰

出品人:

頁數:165

译者:

出版時間:2010-7

價格:16.40元

裝幀:

isbn號碼:9787040292022

叢書系列:普通高等學校信息與計算科學專業係列叢書

圖書標籤:

• 小波分析
• 信號處理
• 圖像處理
• 時頻分析
• 數值計算
• 數學物理
• 工程應用
• 數據分析
• 模式識彆
• 濾波算法

《數字信號處理與現代通信係統》 本書導讀：構建現代通信基石的理論與實踐 在信息爆炸的時代，數字信號處理（DSP）已成為現代通信、雷達、醫療成像乃至消費電子等領域不可或缺的核心技術。本書《數字信號處理與現代通信係統》旨在為讀者提供一個全麵、深入且兼具實踐指導性的知識體係，係統闡述從基礎理論到復雜係統實現的完整路徑。我們聚焦於如何有效地采集、轉換、分析和重建現實世界中的模擬信號，並將其高效地融入到高速、可靠的數字通信網絡之中。 第一部分：信號與係統的基本原理重塑 本書的開篇，我們著重於夯實信號與係統分析的理論基礎，這些是理解後續所有數字處理環節的先決條件。 1. 連續時間信號與係統迴顧： 我們從經典的傅裏葉分析（傅裏葉級數與傅裏葉變換）齣發，深入探討周期信號與非周期信號的頻譜特性。重點分析綫性時不變（LTI）係統的基本性質，如捲積的物理意義及其在係統響應中的作用。此處，我們將綫性係統的穩定性和因果性作為核心判據，為引入離散信號做鋪墊。 2. 離散時間信號與係統： 本書詳細介紹瞭離散時間信號的錶示、采樣定理的精確闡釋與應用，特彆是如何處理采樣過程中的混疊現象。我們對離散時間係統進行分類，並引入Z變換，作為復頻域分析的強大工具。Z變換不僅涵蓋瞭傅裏葉變換的局限，還能清晰揭示係統的穩定域和收斂性，是濾波器設計和係統穩定性判定的關鍵。 3. 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）： DFT被視為連接時域和頻域的橋梁。我們詳細剖析DFT的定義、性質，以及其在周期延拓和頻譜泄露方麵的實際問題。隨後，本書深入講解瞭快速傅裏葉變換（FFT）的經典算法，如庫利-圖基（Cooley-Tukey）算法的蝶形運算結構、數據重排（Bit-Reversal）等，並探討瞭不同FFT實現對計算復雜度的影響，為實時處理奠定基礎。 第二部分：數字濾波器設計與實現 數字濾波器是信號處理的核心組成部分，用於選擇性地提取或抑製特定頻率範圍的信號成分。本部分將濾波器的理論設計與實際結構實現緊密結閤。 4. 有限脈衝響應（FIR）濾波器設計： 我們全麵介紹瞭FIR濾波器的綫性相位特性及其重要性。核心內容聚焦於窗函數法（如矩形窗、漢寜窗、海明窗等）的設計流程、參數選擇與對頻率響應的影響。此外，還將介紹更先進的頻率采樣法和優化設計方法，以實現更陡峭的過渡帶和更低的阻帶衰減。 5. 無限脈衝響應（IIR）濾波器設計： IIR濾波器以其在較低階數下實現陡峭截止的優勢而備受青睞。本書詳細講解瞭從連續時間模擬濾波器（如巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器）到離散時間數字濾波器的標準雙綫性變換法和脈衝不變法。我們會深入分析雙綫性變換中可能引入的頻率壓縮問題及其校正方法，並討論IIR濾波器潛在的非綫性相位特性。 6. 濾波器結構與量化效應： 理論設計完成後，關鍵在於如何高效、穩定地實現。本書討論瞭FIR和IIR濾波器的基本結構（直接型、級聯型、並聯型）。特彆地，我們將深入探討有限精度運算對濾波器性能的影響，包括係數量化誤差和運算捨入誤差，以及如何通過選擇閤適的結構（如格型結構）來最小化這些非理想效應。 第三部分：現代通信係統中的關鍵DSP技術 本部分將理論知識直接應用於現代通信係統，探討DSP技術如何確保信號在復雜信道中的可靠傳輸與恢復。 7. 隨機過程與噪聲分析： 通信係統必須應對隨機噪聲。我們引入隨機過程的基本概念，包括平穩性、各態曆經性，並詳細分析高斯白噪聲的特性。重點講解如何使用數字濾波技術（如維納濾波器原理的簡化應用）來最優地估計和抑製加性高斯白噪聲（AWGN）對接收信號的影響。 8. 自適應濾波與均衡技術： 在多徑衰落、頻率選擇性衰落等復雜信道中，信號會發生失真。本書詳細介紹自適應濾波器的核心思想，特彆是最小均方（LMS）算法和歸一化LMS算法的工作原理、收斂速度與穩態誤差。我們將重點闡述這些技術在通信信道均衡器中的應用，如何實時估計和補償信道脈衝響應，以恢復信號的原始波形。 9. 數字調製解調技術： 深入探討現代數字通信的核心——調製與解調。內容涵蓋綫性調製（如ASK, PSK, QAM）和非綫性調製（如FSK）。重點分析瞭最優接收器（匹配濾波器）的設計原理，以及在不同信噪比下，M-ary正交調製和M-ary PSK的誤碼率（BER）性能。特彆關注瞭同步技術的DSP實現，如載波相位同步和定時同步。 10. 現代高速數據傳輸與軟件定義無綫電（SDR）： 最後，本書將視野拓展到前沿領域。我們探討瞭OFDM（正交頻分復用）技術的原理，分析瞭其如何通過將高速數據流分解為多路低速子載波來有效對抗多徑乾擾，並討論瞭循環前綴（CP）的作用。此外，本書還概述瞭軟件定義無綫電（SDR）的基本架構，說明瞭如何利用高性能DSP芯片和FPGA，實現靈活、可重構的通信係統，標誌著信號處理在硬件實現上的最新發展趨勢。 適用讀者對象： 本書內容覆蓋麵廣，理論深度適中，既適閤電子信息工程、通信工程、自動化等專業的高年級本科生和研究生作為教材或參考書，也為從事通信係統設計、雷達信號處理、聲學信號處理的工程師和研究人員提供瞭一本紮實的工具書和實踐指南。通過係統學習，讀者將能夠熟練掌握現代數字信號處理的分析工具，並能獨立設計和評估復雜通信係統的關鍵模塊。

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這本書的語言風格非常引人入勝，帶著一種老派學者的風度和對知識的無限熱情。它不像一些官方教材那樣冷峻刻闆，而是充滿瞭引導性的問詢和探討的語氣，仿佛作者正坐在你身邊，耐心地為你講解那些晦澀難懂的原理。特彆是書中穿插的那些關於該領域發展曆程中的爭論與突破的小故事，極大地豐富瞭閱讀的趣味性，讓理論不再是枯燥的公式，而是一係列人類智慧不斷探索的精彩劇目。作者在處理某些敏感或有爭議性的理論觀點時，錶現得極為客觀和審慎，總是會平衡地呈現不同學派的觀點，鼓勵讀者獨立思考，形成自己的判斷。這種鼓勵批判性思維的教育方式，對於培養具備創新能力的下一代工程師和研究人員來說，是極其寶貴的。讀完後，我感覺自己不僅掌握瞭知識，更重要的是，習得瞭如何去“思考”這些問題的方法論。

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坦白說，我閱讀瞭市麵上不少關於這個領域的入門級書籍，但大多要麼過於偏重數學的嚴謹性而忽視瞭直覺的培養，要麼就是過於追求應用的廣度而犧牲瞭理論的深度。然而，這本著作在兩者之間找到瞭一個近乎完美的平衡點。它並沒有刻意迴避那些令人望而生畏的數學細節，但處理手法卻極其高明——它將復雜的推導過程“切片化”，分解成可以逐步消化的單元，每一步都有明確的數學依據支撐。對於那些需要將這些工具應用於復雜係統分析的專業人士而言，書中對於誤差分析和收斂性的討論部分，顯得尤為紮實和可靠。它不是簡單地告知“這樣做有效”，而是深入剖析瞭“為什麼有效，以及在什麼條件下會失效”。這種嚴謹的學術態度，使得這本書不僅可以作為學習教材，更是一本可以隨時翻閱查驗的工具手冊，其參考價值隨著閱讀經驗的積纍會不斷攀升，體現齣極高的長期投資迴報率。

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這本書的內容組織邏輯性極強，像是一部精心編排的交響樂章，層層遞進，高潮迭起。作者在介紹基礎概念時，用詞精準且富有穿透力，避免瞭許多教科書中常見的晦澀難懂的術語堆砌。尤其是在處理那些抽象的數學工具時，作者巧妙地引入瞭大量的視覺化輔助，比如那些精妙的函數圖像和三維空間示意圖，這些圖示並非簡單的裝飾，而是深入理解其內在機理的關鍵鑰匙。我注意到，書中對每一個重要定理的證明都進行瞭詳盡的批注，不僅給齣瞭標準的證明步驟，還穿插瞭一些替代性的、更具洞察力的證明思路，這對於想要深入鑽研的讀者來說，簡直是寶藏級彆的材料。更難能可貴的是，作者在理論的介紹之後，總是會立刻銜接一些實際工程應用中的案例分析，雖然隻是簡要的描述，但足以讓讀者感受到理論的強大生命力和實用價值，打破瞭純理論研究與實際應用之間的壁壘，讓人讀完後有種茅塞頓開的豁達感。

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這本書的裝幀設計著實讓人眼前一亮，封麵那種深邃的靛藍色調，搭配著燙金的標題字體，散發著一種沉穩而專業的學術氣息。初次翻開，內頁的紙張質感也相當齣色，觸感溫潤，即便是長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞。排版布局上，作者顯然花費瞭不少心思去平衡美觀與實用性。章節之間的過渡自然流暢，大量的圖錶和公式推導都清晰地呈現在讀者麵前，標注細緻入微，即便是初學者也能大緻跟上思路的脈絡。特彆是某些關鍵概念的引入，往往會先從一個非常直觀的物理模型或生活中的類比開始，這種由淺入深的敘述方式，極大地降低瞭理論學習的門檻。我特彆欣賞其中對曆史背景的梳理，它不僅僅是羅列事實，更像是為讀者搭建瞭一個觀察理論演變的長廊，讓人明白這些復雜的數學工具是如何一步步被構建和完善的。從閱讀體驗上來說，這是一次非常愉悅的學術探索，讓人願意沉浸其中，去細細品味每一個知識點的構建過程，而非僅僅停留在錶麵的理解。

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從學習進階的角度來看，這本書的結構設計非常巧妙地兼顧瞭不同層次的讀者需求。對於初學者，前幾章的鋪墊詳盡而穩固，為後續的深入學習打下瞭堅實的基礎，完全可以作為自學教材。而對於已經有一定基礎的讀者，書中引入的一些高級主題，例如特定積分變換在邊界值問題中的應用，以及與現代信號處理的前沿交叉點，提供瞭足夠的深度和挑戰性。我特彆留意瞭書後附錄中提供的參考文獻列錶，其廣度和時效性都非常令人贊嘆，為讀者指明瞭進一步探索更專業、更尖端研究方嚮的清晰路徑。這本書的價值在於它的全麵性與深度之間的完美張力，它既能讓你紮實入門，又提供瞭攀登學術高峰的階梯。它不僅僅是一本書，更像是一份係統的、結構化的知識地圖，指引著讀者在知識的海洋中高效航行，有效避免瞭在學習過程中因路綫不明而産生的迷茫與挫敗感。

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