本書是用于大學(xué)本科信號(hào)處理與系統(tǒng)分析課程的教科書，是在多年本科生教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上形成的。對(duì)于電類專業(yè)來說，信號(hào)處理與系統(tǒng)分析是經(jīng)常遇到的問題，是電類專業(yè)要面臨的具有共性的問題。同時(shí)，本書的一些分析問題和解決問題的方法也可以為非電類專業(yè)提供參考。本書的主要對(duì)象是高等院校工科專業(yè)的本科生，參考學(xué)時(shí)為50～80學(xué)時(shí)。

使用本書的學(xué)生，應(yīng)該學(xué)過了微積分、復(fù)變函數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、線性代數(shù)、電路分析等課程。

信號(hào)是一個(gè)廣泛的概念。如果只限于討論確定性信號(hào)，那么信號(hào)就是一個(gè)或者幾個(gè)獨(dú)立變量的函數(shù)。信號(hào)在自動(dòng)控制、電子系統(tǒng)、通信、航空航天、計(jì)算機(jī)、生物工程、地震學(xué)、聲學(xué)、機(jī)器人等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。許多隨時(shí)間變化的物理量就是典型的信號(hào)，例如，電壓、電流、功率、速度、加速度、位移、密度、場(chǎng)強(qiáng)等。還有一些隨位置變化的物理量也是信號(hào)，例如，灰度、密度、色度等。

許多先修課程，例如，電路分析基礎(chǔ)、模擬電路等，講述了電信號(hào)一些簡(jiǎn)單的處理原理和方法。這門課程進(jìn)一步系統(tǒng)地學(xué)習(xí)信號(hào)處理的一般性理論和方法。信號(hào)是一個(gè)更加廣泛的概念，并不專指電信號(hào)。

我們把諸如電路這樣的載體抽象成“系統(tǒng)”，那么，系統(tǒng)的作用就是對(duì)信號(hào)的變換。注意，這里的“系統(tǒng)”，有些是電路實(shí)體，有些可能是看不見摸不著的，比如說，一段計(jì)算機(jī)程序或者代碼就可能是一個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)規(guī)則或一個(gè)過程也可以認(rèn)為是一個(gè)系統(tǒng)。以前，與本課程類似的課程是“信號(hào)與系統(tǒng)”或“電路、信號(hào)與系統(tǒng)”，也就是說，處理信號(hào)的系統(tǒng)具有一個(gè)比較重要的地位，這是因?yàn)椋�在模擬信號(hào)處理階段，處理信號(hào)的實(shí)體一般是一個(gè)電路。但是近年來，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)占據(jù)了主流。處理信號(hào)的系統(tǒng)往往是一個(gè)計(jì)算機(jī)軟件。因此，對(duì)信號(hào)的處理方法而不是它的實(shí)現(xiàn)方式具有了更大的比重。

本書的第1章引出了一些信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念；第2章討論了一種基本的系統(tǒng)：線性時(shí)不變系統(tǒng)；第3章以周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)為先導(dǎo)，引入了傅里葉分析方法，并且簡(jiǎn)要介紹了快速傅里葉變換FFT；第4章介紹了連續(xù)時(shí)間信號(hào)的傅里葉變換；第5章介紹了離散時(shí)間信號(hào)的傅里葉變換；第6章介紹了頻率濾波的一些基本概念；第7章介紹了采樣，這是連接連續(xù)時(shí)間信號(hào)及系統(tǒng)和離散時(shí)間信號(hào)及系統(tǒng)的一個(gè)基本概念；第8章簡(jiǎn)要地介紹了通信的基本原理及系統(tǒng)；第9章介紹了拉普拉斯變換；第10章介紹了z變換；第11章介紹了數(shù)字濾波器的原理及其設(shè)計(jì)方法；第12章介紹了隨機(jī)信號(hào)處理的一些基本概念。

本書中，連續(xù)時(shí)間傅里葉變換和離散時(shí)間傅里葉變換分別用 和 來表示，而有些文獻(xiàn)中，連續(xù)時(shí)間傅里葉變換和離散時(shí)間傅里葉變換是分別用 和 來表示的。應(yīng)該說這些符號(hào)的選擇都是可行的，只不過本書選擇了更加通用的表達(dá)方式，以便于讀者參閱其他文獻(xiàn)。應(yīng)用廣泛的工程計(jì)算軟件Matlab的選擇與本書的選擇也是一致的。

信號(hào)處理專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍非常廣泛。在系統(tǒng)建模與辨識(shí)方面，信號(hào)處理的理論和技術(shù)可以用于證券市場(chǎng)的行情預(yù)測(cè)、電子芯片的解密和黑箱估計(jì)理論等；信號(hào)濾波是信號(hào)處理的一個(gè)應(yīng)用，例如，在音響的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，由于不同材質(zhì)的振動(dòng)發(fā)聲體對(duì)不同的頻率范圍的信號(hào)有不同的表現(xiàn)。為了使得聲音的不同部分都得到完美的再現(xiàn)，選擇鈦合金的揚(yáng)聲器來表現(xiàn)高音部分，選擇碳纖維揚(yáng)聲器來表現(xiàn)低音部分。這樣就有一個(gè)將信號(hào)的高頻部分和低頻部分分開的問題，這就需要用到信號(hào)處理的手段來進(jìn)行濾波；在微弱信號(hào)檢測(cè)方面，信號(hào)處理技術(shù)將微弱的被淹沒在背景噪聲中的有用信號(hào)提取出來，這樣的背景噪聲一般是電磁干擾和器件中電荷的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)造成的，這種噪聲可以模型化為白噪聲，利用信號(hào)處理的技術(shù)就可以將有用的信號(hào)從背景噪聲中分離出來；圖像處理是信號(hào)處理的一個(gè)重要方面，例如，醫(yī)學(xué)圖像處理，計(jì)算機(jī)斷層成像（CT）等都得到了廣泛的應(yīng)用；信息壓縮是信號(hào)處理的一個(gè)典型應(yīng)用，例如，JPEG、DVD、MPEG和衛(wèi)星圖像壓縮都是成功的應(yīng)用。以前，衛(wèi)星對(duì)地面拍攝的照片是記錄在膠片上的，通過回收衛(wèi)星獲得照片，但是這樣做成本高，信息不及時(shí)。后來采用數(shù)碼攝像，但是高清晰度照片所包含的信息量也是很大的，因此在圖像的下行傳遞中必須采用圖像壓縮技術(shù)；通信是人類對(duì)信號(hào)處理技術(shù)提出的最早的需求，直到現(xiàn)在這種需求仍然十分旺盛。在信號(hào)的發(fā)射與接收過程中，必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行各種方式的變換；模式識(shí)別技術(shù)的發(fā)展對(duì)于信號(hào)處理不斷提出新的需求，聲紋、指紋、面像識(shí)別、眼虹膜識(shí)別都是模式識(shí)別技術(shù)的典型應(yīng)用。信號(hào)特征的提取、用超聲波進(jìn)行金屬探傷、油田勘探等應(yīng)用都需要在信號(hào)中提取特征。

本書包含了大量的Matlab實(shí)例，采用的是Matlab 6.1版本。Matlab為本課程提供了很好的軟件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，同時(shí)，Matlab還以COM組件的形式提供了大量的函數(shù)庫，可以連接到C/C++、VB、Dephi等高級(jí)語言開發(fā)出來的應(yīng)用軟件中，極具應(yīng)用價(jià)值。

信號(hào)處理與系統(tǒng)分析課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它為解決上述應(yīng)用問題提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如果專注于基礎(chǔ)理論時(shí)，本課程甚至可以看成是一門應(yīng)用數(shù)學(xué)課，也就是說，盡管工程實(shí)例有利于概念的理解，但本課程并不完全依賴于具體的工程背景，因而具有更廣泛的適用性。

在本書的編寫過程中，謝紅衛(wèi)教授和胡德文教授給予了很大的指導(dǎo)和幫助，對(duì)本書提出了很多很好的意見和建議，在此表示衷心的感謝。

由于時(shí)間倉(cāng)促，本書難免存在缺點(diǎn)和不足，望同仁批評(píng)指正。

作者

2005年6月

1. 信號(hào)處理與系統(tǒng)分析（第二版） [高政 劉亞東 宮二玲 曹聚亮 ]
2. DSP原理及應(yīng)用（第二版） [主編 李利]