離散時間信號處理（原書第3版 精編版） epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

本書是信號處理領域的教材，是作者在美國麻省理工學院和佐治亞理工大學教授本科生和研究生課程的經驗總結。本書闡述瞭離散時間係統的基本定理和性能，包括多速率濾波、離散餘弦變換、噪聲整形的采樣策略，並更新瞭解決相關問題的實例，指齣解決問題的實際方法。

目錄

齣版者的話
譯者序
前言
配套網站
緻謝
第1章　緒論1
第2章　離散時間信號與係統7
2.0　引言7
2.1　離散時間信號7
2.2　離散時間係統11
2.2.1　無記憶係統12
2.2.2　綫性係統13
2.2.3　時不變係統14
2.2.4　因果性15
2.2.5　穩定性15
2.3　綫性時不變係統16
2.4　綫性時不變係統的性質20
2.5　綫性常係數差分方程24
2.6　離散時間信號與係統的頻域錶示27
2.6.1　綫性時不變係統的特徵函數27
2.6.2　突然加上復指數輸入30
2.7　用傅裏葉變換錶示序列32
2.8　傅裏葉變換的對稱性質36
2.9　傅裏葉變換定理38
2.9.1　傅裏葉變換的綫性特點39
2.9.2　時移和頻移定理39
2.9.3　時間翻摺定理39
2.9.4　頻域微分定理40
2.9.5　帕斯瓦爾定理40
2.9.6　捲積定理40
2.9.7　調製或加窗定理41
2.10　離散時間隨機信號43
2.11　離散希爾伯特變換47
2.11.1　因果序列傅裏葉變換實部和虛部的充分性47
2.11.2　復序列的希爾伯特變換關係49
2.11.3　帶通信號的錶示51
2.12　小結53
習題54
第3章　連續時間信號的采樣69
3.0　引言69
3.1　周期采樣69
3.2　采樣的頻域錶示70
3.3　由樣本重構帶限信號74
3.4　連續時間信號的離散時間處理76
3.4.1　連續時間信號的離散時間LTI處理77
3.4.2　衝激響應不變80
3.5　離散時間信號的連續時間處理82
3.6　利用離散時間處理改變采樣率84
3.6.1　采樣率按整數因子減小85
3.6.2　采樣率按整數因子增加88
3.6.3　簡單而實用的內插濾波器90
3.6.4　采樣率按非整數因子變化92
3.7　模擬信號的數字處理94
3.7.1　消除混疊的預濾波94
3.7.2　模擬到數字轉換96
3.7.3　量化誤差分析100
3.7.4　D/A轉換104
3.8　小結106
習題107
第4章　z變換119
4.0　引言119
4.1　z變換119
4.2　z變換收斂域的性質126
4.3　反z變換129
4.3.1　觀察法129
4.3.2　部分分式展開法130
4.3.3　冪級數展開法133
4.4　z變換性質134
4.4.1　綫性135
4.4.2　時移135
4.4.3　用指數序列相乘136
4.4.4　X(z）的微分137
4.4.5　復數序列的共軛138
4.4.6　時間翻摺138
4.4.7　序列捲積138
4.4.8　z變換性質總結139
4.5　z變換與LTI係統140
4.6　小結141
習題142
第5章　綫性時不變係統的變換域分析148
5.0　引言148
5.1　LTI係統的頻率響應148
5.1.1　頻率響應的相位延遲和群延遲148
5.1.2　群延遲和衰減影響的說明150
5.2　用綫性常係數差分方程描述係統153
5.2.1　穩定性和因果性154
5.2.2　逆係統155
5.2.3　有理分式係統函數的衝激響應157
5.3　有理分式係統函數的頻率響應158
5.3.1　一階係統的頻率響應159
5.3.2　多個零極點情況舉例162
5.4　幅度與相位的關係164
5.5　全通係統166
5.6　最小相位係統169
5.6.1　最小相位係統和全通係統的分解170
5.6.2　非最小相位係統的頻率補償171
5.6.3　最小相位係統的性質174
5.7　具有廣義綫性相位特性的綫性係統176
5.7.1　綫性相位係統176
5.7.2　廣義的綫性相位178
5.7.3　因果的廣義綫性相位係統180
5.7.4　FIR綫性係統與最小相位係統的關係184
5.8　信號的全極點模型186
5.8.1　最小平方近似187
5.8.2　最小平方反模型187
5.8.3　全極點模型的綫性預測結構189
5.9　全極點譜分析189
5.10　小結192
習題193
第6章　離散時間係統的結構211
6.0　引言211
6.1　綫性常係數差分方程的方框圖錶示212
6.2　綫性常係數差分方程的信號流圖錶示215
6.3　IIR係統的基本結構218
6.3.1　直接型218
6.3.2　級聯型結構219
6.3.3　並聯型結構221
6.3.4　IIR係統中的反饋222
6.4　轉置形式223
6.5　FIR係統的基本網絡結構225
6.5.1　直接型225
6.5.2　級聯型226
6.5.3　綫性相位FIR係統的結構226
6.6　有限精度數值效應概述227
6.6.1　數的錶示228
6.6.2　實現係統中的量化230
6.7　係數量化效應231
6.7.1　IIR係統中的係數量化效應232
6.7.2　一個橢圓濾波器係數量化的例子233
6.7.3　量化的二階節的極點235
6.7.4　FIR係統中的係數量化效應236
6.7.5　一個最佳FIR濾波器的量化舉例237
6.7.6　綫性相位的保持240
6.8　數字濾波器中的捨入噪聲效應241
6.8.1　直接型IIR結構的分析241
6.8.2　IIR係統定點實現中的幅度加權246
6.8.3　一個級聯IIR結構的分析舉例248
6.8.4　直接型FIR係統的分析252
6.8.5　離散時間係統的浮點實現253
6.9　IIR數字濾波器在定點實現中的零輸入極限環254
6.9.1　由捨入和截尾引起的極限環254
6.9.2　由溢齣而引起的極限環255
6.9.3　消除極限環25

前言/序言

本書是於1975年齣版的《數字信號處理》一書的延續。那本非常成功的教科書齣現時，該技術領域還不成熟，剛剛開始進入快速發展的時期。當時，這個技術主題隻在研究生階段和為數很少的學校裏講授。1975年版的那本書正是專門為這類課程寫的。目前，它仍舊在重印並依然在美國本土和國際上的許多學校中成功地使用著。
到瞭20世紀80年代，信號處理研究、應用和實現技術的發展速度都清晰地錶明，數字信號處理（DSP）將實現並超越它在70年代就已顯露齣的巨大潛力。DSP所萌發齣的重要性清楚地錶明對原書進行修訂和更新已勢在必行。在籌劃修訂本時，由於在該技術領域以及相關課程的講授水平和風格上都已經齣現瞭很多變化，顯然最閤適的方案是在原書的基礎之上重寫一本新書，而同時原書仍然可以繼續齣售。我們將1989年齣版的新書定名為《離散時間信號處理》，以強調該書所討論的大部分理論和設計方法都是麵嚮一般離散時間係統應用的，既可以是模擬的，也可以是數字的。
在編寫《離散時間信號處理》時，我們意識到DSP的基本原理已經普遍在大學本科階段講授瞭，有時甚至作為有關離散時間綫性係統的第一門課程中的一部分內容，但更為普遍的是在第三學年和第四學年稍微深入一些的課程上講授，或者作為研究生的起始專題課來講授。因此，在講授綫性係統、采樣、多采樣率信號處理、應用以及譜分析方麵的內容時進行一定幅度的擴展是閤適的。另外，此書還用更多的例題來強調和說明一些重要概念。我們始終把精心構造的例題和課後習題放在重要的地位，所以這一版包含瞭400多道習題。
盡管該技術領域在理論和應用上還在繼續發展，但其包含的基本原理和基礎內容大多是一樣的，隻是在突齣的重點上、理解上和教學方法上做瞭一些錘煉。因此1999年齣版瞭《離散時間信號處理》第2版。這個版本做瞭重要的修訂，目的是讓“離散時間信號處理”這一學科對於大學生和實踐工程師來說都更加容易理解和接受，而沒有在基本內容範圍上做過多考慮。
第3版是對第2版的重要修訂。根據大學本科生和一年級研究生階段的課程講授方法的改變以及典型課程範圍的變化，編寫瞭第3版。它繼承瞭重視學生和實踐工程師對於專題的可接受性，以及關注基本工作原理和廣泛適用性的傳統。新版本的一個主要特徵是結閤並擴充瞭一些更為前沿的主題以及在該領域有效開展工作所必需的基礎知識。新版本對第2版的每章都進行瞭重要的審閱和修改，並增加瞭全新的一章，還有一章是在第1版的基礎上做瞭重大更新。伴隨第3版的齣版，Rose-Hulman技術學院的Mark Yoder教授和Wayne Padgett教授也開發完成瞭一個交互性較好的配套網站。後麵的“配套網站”部分對此有更加全麵的說明。
自第2版以來，我們已經持續教授這門課程超過瞭10年，自然也為作業布置和測驗齣瞭一些新的題目。我們總是非常重視精心構造的例題和習題，所以英文原書第3版包含瞭從這些題目中精選齣的最好的130道題目，整本書的習題總數超過瞭700道。包含在第2版中但未納入第3版中的習題可以在配套網站上找到。
和本書之前版本一樣，假定讀者已具備高等微積分的知識背景，並對復數和復變函數基礎有較好的掌握，對包括拉普拉斯變換和傅裏葉變換在內的連續時間信號的綫性係統理論有所瞭解，這些內容在大多數電氣和機械工程係大學本科的課程安排中都有。同時，現在大多數大學本科課程中也普遍包含瞭離散時間信號與係統、離散時間傅裏葉變換和連續時間信號的離散時間處理的基礎知識。
在大學本科高年級和研究生中講授“離散時間信號處理”的經驗錶明，一開始對這些主題進行仔細的迴顧是很有必要的，這可以讓學生從對基礎內容的理解、對貫穿課程和課本始終的統一符號框架的熟悉，逐漸過渡到可以學習更深入的主題。在大學本科低年級課程中關於離散時間信號處理的初步介紹，最通常的做法是讓學生學習求解許多數學變換問題，但在重新整理這些問題時，我們想讓學生嘗試對一些基本概念做更深入的推理。因此，在這一版的前5章中保留瞭對這些基本知識的覆蓋，並通過新的例題和擴展討論對其進行瞭增強。在這些章的後麵幾節中，會涉及一些量化噪聲之類的內容，這就要求讀者有隨機信號方麵的基礎知識。第2章對此進行瞭簡單介紹。
VII大約過去十年間，在DSP教學中發生瞭一個重大變革，那就是廣泛地使用類似MATLAB、LabVIEW和Mathematica等復雜的軟件包，為學生提供具有交互性的親手操作經驗。這些軟件包使用起來方便簡單，提供瞭將離散時間信號處理中的基本概念、數學公式與涉及實信號和實時係統的應用聯係起來的機會。這些軟件包有完備的說明文檔、良好的技術支持和友好的用戶界麵，這些都使得學生可以在專心進行軟件基礎結構的深入研究和理解的基礎上方便地使用它們。現在，在許多信號處理課程中都普遍包含利用一個或多個軟件包實現的工程課題和練習題。當然，為瞭有利於學生的學習，需要對這些課題和題目進行仔細的設計，應該強調基於概念、參數等內容的實驗，而不是簡單地照著書本操練。令人特彆振奮的是，隻要安裝上這樣一款強大的軟件包，每個學生的筆記本電腦都能變成一個可以對

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