数字信号处理-理论与实践 节选

《数字信号处理:理论与实践》系统地论述了数字信号处理的基本原理与概念、基本分析和设计方法、算法及MATLAB实现。全书共分7章，内容包括数字信号处理基础、模拟信号的数字化、离散时间信号与系统、Z变换、DFT与FFT、数字滤波器的结构及数字滤波器的设计。《数字信号处理:理论与实践》在内容安排上突出基本概念和原理，注重各章节内容之间的联系，特别是各种信号变换处理之间的关系和应用。为了加深学生对基本理论和方法的理解与应用，每一章都结合主要内容，通过典型例题，说明用MATLAB进行数字信号处理的方法，并提供了相应的MATLAB程序。读者可以运行这些MATLAB程序，得到数据和图表，形象直观地认识所讨论的主要内容。各章均配有一定数量的习题和MATLAB上机实验，便于读者更进一步地理解、掌握和实际应用所学概念。《数字信号处理:理论与实践》可作为高等工科院校通信、电子信息、计算机、信息工程、自动控制等相关专业的本科教材，也可供从事信号处理相关工作的科技工作者参考。

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插图：第一章数字信号处理基础傅里叶变换用来建立以时间为自变量的信号与以频率为自变量的频谱函数之间的某种变换关系。本章内容是信号系统与数字信号处理课程的基础，主要介绍信号和频谱分析的一些基本概念，并将连续周期信号的傅里叶级数、连续非周期信号的傅里叶变换以及周期信号的傅里叶变换加以联系和对比，以便我们更好地学习离散时间序列的傅里叶变换（DTFT）、离散时间序列的傅里叶级数（DFS）和离散傅里叶变换（DFT）。1.1信号的基本概念1.1.1信号的定义人类对自然界的认识和改造过程都离不开对自然界中信息的获取。所谓信息，是指存在于客观世界的一种事物形象，是关于事物运动规律的知识，一般泛指消息、情报、指令、数据、信号等有关周围环境的知识。那么，什么是消息呢？所谓消息，是指用来表达信息的某种客观对象，如电话中的声音，电视中的图像，雷达的目标距离、高度、方位等参量。在我们得到一个消息之后，可能得到一定的信息，而我们所得到的信息与我们在得到消息前以及得到消息后对某一事件的无知程度无关。因此，我们可把信息与消息在含义上的区别概括为：信息是消息中不确定性的消除（也就是该消息给予受信者的新知识），消息就是知道了的信息。什么是信号呢？所谓信号，是指带有信息的某种物理量，如电信号、光信号、声音信号等。因此，信号是指消息的表现形式，而消息则是信号的具体内容。消息一般都不是直接传输的，而必须借助于一定形式的信号才能进行传输和各种处理。由于信号是带有信息的某种物理量，因此这些物理量的变化包含着信息。可见，信号是与物理量相联系着的。这就为我们对信号进行研究奠定了物理背景。换言之，我们要很好地理解某些信号，可以思考一下它对应的物理现象和蕴涵的物理规律。信号作为带有信息的某种物理量，可以是随时间变化或随空间变化的。因此，在数学上，信号可以用一个或几个独立变量的函数来表达，也可以用函数的曲线图形，即信号的波形来表示。今后，在本课程中，将把信号与函数视做同一概念，不加区别。除了上述两种直观的信号描述方法以外，还可以用信号的频谱来描述信号。通常将信号频谱视为对信号的一种间接描述，而将其数学函数描述和波形描述视为对信号的直接描述。其实，人们一般更倾向于把频谱作为一种对信号进行分析的方法或者手段，而不太强调它也是信号的描述方法。这里，描述的含义要灵活地来理

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