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绪论1

0.1人们可以理解的科学1

0.2适用对象2

0.3图形化编程3

0.4电子文档3

0.5 Camtasia视频播放器9

第1章 概念：方法、内容、主旨11

1.1纲举目张11

1.2硬件：片上系统13

1.3软件就是仪器13

1.4最新教育的例子13

1.5理论与实践的统一14

1.6多媒体和交互式学习14

1.7科学和数学15

1.8寻找其他的“工具”17

1.9作为起点的物理学20

1.10目标的阐明21

1.11初步结论：这个概念具有更清楚的轮廓24

习题25

第2章 时域信号与频域信号28

2.1傅里叶原理28

2.2周期振动29

2.3人类的耳朵就是傅里叶分析仪30

2.4傅里叶变换：从时域到频域和从频域到时域的变换34

2.5重要的周期振动或信号37

2.6时域信号与频域信号的比较38

2.7令人感到迷惑的相位频谱40

2.8干扰：虽然一切都存在但我们却无法看见40

2.9正弦信号和δ冲激信号的相似性42

2.10非周期（non-periodic）信号与瞬时（one-off）信号43

2.11纯随机信号：统计噪声45

2.12噪声与信息46

习题47

第3章 不确定性原理51

3.1频率与时间的特殊关系及其在实践中的作用51

3.2正弦信号和δ冲激：不确定性原理的极限情况54

3.3为什么不存在理想滤波器55

3.4对非周期信号进行频率测量57

3.5近周期（near-periodic）信号62

3.6音调、语音和音乐63

3.7限制的不确定性：短时傅里叶变换及小波变换67

习题76

第4章 语言——信息的载体78

4.1如何产生及感知语音、音调与声音85

4.2案例：语音识别的简单系统90

4.3改进与优化93

4.4模式识别96

习题98

第5章 对称性原理99

5.1对称性导致负频率的存在99

5.2从物理意义上证明负频率的存在99

5.3周期频谱105

5.4傅里叶反变换与高斯平面107

习题117

第6章 系统分析118

6.1扫描（sweep）120

6.2现代测试信号124

6.3 δ冲激（δ-pulse）125

6.4作为轨迹曲线的传递函数127

6.5阶跃函数（step function）131

6.6高斯脉冲135

6.7高斯猝发脉冲137

6.8猝发脉冲信号（burst signal）138

6.9 Si函数与Si猝发脉冲138

6.10噪声141

6.11系统中的过渡状态144

习题147

第7章 线性与非线性处理149

7.1系统分析与系统综合149

7.2对过程进行测试来判断系统的线性特征149

7.3传输线与空间149

7.4内在规律的重要性150

7.5镜像与映射150

7.6复杂的元件：晶体管152

7.7只有几种线性处理152

7.8对信号乘以常数152

7.9两个或多个信号相加153

7.10延时155

7.11微分155

7.12积分161

7.13非正规函数和信号曲线168

7.14滤波器169

7.15非线性处理172

7.16两个信号相乘173

7.17绝对值的产生176

7.18量化178

7.19加窗180

习题180

第8章 传统调制方法182

8.1传输媒介182

8.2使用正弦载波信号进行调制182

8.3传统意义上的调制和解调184

8.4幅度调制（AM）及其解调184

8.5能量的浪费：有载波的双边带幅度调制190

8.6没有载波的单边带调制191

8.7频率复用196

8.8混合201

8.9频率调制（FM）201

8.10频率调制信号的解调210

8.11锁相环（PLL）2213

8.12相位调制217

8.13调制过程的抗干扰性218

8.14实用的信息理论221

习题221

第9章 数字化224

9.1数字技术的定义224

9.2模拟信号的数字处理224

9.3跨入数字世界的大门：模／数转换器225

9.4数／模转换器的原理227

9.5模拟脉冲调制过程229

9.6 DASYLab软件和数字信号处理231

9.7在时域和频域的数字信号233

9.8数字信号的周期234

9.9数字信号的周期频谱241

9.10抽样原理242

9.11模拟信号的恢复248

9.12非同步性249

9.13使用窗函数进行信号处理所导致的信号失真251

9.14需要考虑的参数列表253

习题254

第10章 数字滤波器256

10.1硬件和软件256

10.2模拟滤波器的工作原理256

10.3快速傅里叶变换滤波器259

10.4时域数字滤波263

10.5卷积267

10.6案例研究：数字滤波器的设计和应用269

10.7避免带通区间中的纹波成分272

习题276

第11章 数字传输技术Ⅰ：信源编码278

11.1数字信号和数据的编码／解码279

11.2压缩281

11.3低损压缩和有损压缩282

11.4游程长度编码RLE282

11.5霍夫曼编码283

11.6 LZW编码284

11.7音频信号的信源编码286

11.8增量编码或增量调制286

11.9总和增量调制或编码（∑-△M）289

11.10噪声信号的修正以及数字抽选滤波器292

11.11子频带编码和多分辨率293

11.12正交镜像滤波器（QMF）297

11.13离散小波变换和多尺度分析（MSA）301

11.14利用心理声学的效果进行压缩（MPEG编码）308

11.15编码过程和物理学312

习题313

第12章 数字传输技术Ⅱ：信道编码315

12.1减少误码率的差错控制编码315

12.2距离316

12.3汉明码和汉明距离316

12.4卷积码319

12.5维特比（Viterbi）解码322

12.6硬判决和软判决323

12.7信道容量325

习题326

第13章 数字传输技术Ⅲ：调制327

13.1离散状态的转换330

13.2幅移键控（2-ASK）330

13.3相移键控（2-PSK）330

13.4频移键控（2-FSK）330

13.5信号空间334

13.6正交相移键控（QPSK）335

13.7数字正交幅度调制（QAM）338

13.8多址342

13.9离散多频345

13.10正交频分复用（OFDM）348

13.11编码正交频分复用（COFDM）和数字音频广播（DAB）352

13.12全球移动通信系统（GSM）354

13.13非对称数字用户线路（ADSL）356

13.14扩频357

习题360

参考文献362