前言

党的二十大报告指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略”。在数字时代，数字化、网络化和智能化是信息技术发展的方向，其中数字化是网络化和智能化的基础。近年来，随着信息技术的快速发展，数字信号处理理论与技术得到了飞速发展，并在5G通信、工业装备、航天探测、仪器仪表、医疗器械、图像处理、人工智能等众多领域得到了广泛应用。数字信号处理已成为一门具有重要支撑作用的学科，国内外高等学校的电子信息、电气信息、航空航天、生物医学工程、自动化、电子科学与技术等专业都开设了本课程，而且课程内容还在不断充实和完善，教材内容也在持续改革、充实和更新。

本书共9章。

第1~3章介绍数字信号处理的基础理论。第1章概述了数字信号处理及其学科的基本概念、研究内容、应用领域和发展方向等。第2章介绍了离散时间信号与线性系统的时域分析方法、常系数线性差分方程求解和连续时间信号的采样等。第3章介绍了离散时间信号与系统的频域分析，包括z变换及逆变换、z变换的性质与应用、z变换和傅里叶变换的关系、离散时间傅里叶变换(DTFT)、系统函数与频率响应和零极点分布的关系等。

第4、5章介绍数字信号处理的频谱分析。第4章介绍了离散傅里叶变换(DFT)。DFT是数字信号处理中的核心内容，不仅是信号处理的重要理论成果，而且已经成为信号滤波、谱分析和相关分析等方面的重要工具。本章详细讨论了DFS和DFT的定义、性质及物理意义，并在此基础上介绍了频域采样理论，同时介绍了DFT工程实际中的典型应用。第5章介绍了快速傅里叶变换(FFT)。FFT对数字信号处理的发展起到了里程碑的作用，而DFT的重要性不仅表现在它能对离散时间信号和系统进行频域描述和分析，而且还由于它具有许多行之有效的快速计算方法。其快速算法的内容包括FFT的典型算法原理、按时间抽取和按频率抽取的基2 FFT及IFFT的高效算法，在此基础上还介绍了基4 FFT算法、分裂基FFT算法和线性调频z变换(CZT)算法。

第6~9章介绍数字滤波器的设计，包括滤波器的网络结构、无限冲激响应(IIR)数字滤波器设计、有限冲激响应(FIR)数字滤波器设计及有限字长效应等。第6章介绍了数字滤波器的网络结构及特点。第7章介绍了IIR数字滤波器设计的原理、思路和方法，包括冲激响应不变法和双线性变换法等。第8章介绍了线性相位FIR滤波器的条件、特点及设计方法，包括窗函数设计法、频率抽样设计法和最优化设计等。第9章讨论了数字滤波器的有限字长效应。

数字信号处理课程的核心内容包括“一个基础，两个支柱”，一个基础是离散时间信号与离散时间系统的时域与频域分析，对应本书的第1~3章，两个支柱是离散傅里叶变换及快速算法、数字滤波器设计的理论和方法，分别对应本书的第4、5章和第6~9章。

本书作者有20多年从事信号处理教学与科研的经验，本书正是在此基础上撰写而成的，全书体现了以下特点。

(1) 以数字信号处理基础知识、基本理论和应用为主线，对重要概念和知识点都进行了详细分析，以帮助读者较好地掌握信号分析与处理方法。

(2) 结合典型实例进行讨论和分析，实用性、实践性强，注重基本概念、基本原理的阐述，注重各概念之间的相互联系，通过对典型例题的分析和求解，引入MATLAB进行信号分析与处理，使基本概念和原理深入浅出、通俗易懂。

(3) 注意突出重点和分散难点，针对一些相对抽象和难度较大的知识点，采用阶梯法递进分解和化解难点，并结合MATLAB在实例中阐述其原理与方法，在应用中巩固数字信号处理的知识点，希望这样的方法能使读者加深对理论知识的理解，提升理论与实践相结合的能力。本书设置了丰富而典型的例题和习题，突出课内和课外相结合、理论和实践相结合的特点，为培养信号处理的创新思维和深入应用能力奠定坚实的基础。


配 套 资 源

 程序代码等资源： 扫描目录上方的“配套资源”二维码下载。

 实践案例、教学课件、教学大纲等资源： 扫描封底的“书圈”二维码在公众号下载，或者到清华大学出版社官方网站本书页面下载。

 微课视频(270分钟，33集)： 扫描书中相应章节中的二维码在线学习。

注： 请先扫描封底刮刮卡中的文泉云盘防盗码进行绑定后再获取配套资源。



限于作者水平，书中疏漏和不足之处在所难免，希望读者不吝赐教。


作者2024年7月