前    言
信息产业已经成为我国国民经济发展的支柱产业，信息化的基础是数字化，数字化的核心技术是数字信号处理。随着信息化进程的加快，学习数字信号处理理论、方法和应用已成为大学生的迫切需要。“数字信号处理”是通信工程、电子信息工程、测控、自动化、计算机科学等专业的一门非常重要的专业基础课程。本课程的理论性较强，为了使读者加深理解，在系统地讲解基本理论与概念的同时需加强实践练习。同时，为了进一步加深读者对数字信号处理在实际工程领域中的应用的认识，本书大量增加了课程设计项目环节。由于MATLAB软件界面友好、编程方便且含有大量可直接调用的信号处理函数，因此本书采用MATLAB作为实验的编程语言。
为了进一步加强数字信号处理教学工作，适应高等学校正在开展的课程体系与教学内容的改革，促进我校应用型本科专业课程改革及工程教育的开展，及时反映数字信号处理教学的研究成果，积极探索适应21世纪人才培养的教学模式，作者编写了本书。
与同类教材相比，本书有如下特色。
?	采用“启发式”实验教学法：让读者通过对大量代码的注释、编写和对实验结果图形逐步进行分析，体会数字信号处理相关原理并掌握基于MATLAB的数字信号处理实验仿真与项目设计能力。
?	课程设计选题广泛，具有鲜明的工程教育特色：涉及多个工程领域，每个课程设计均详细介绍了算法的设计思想与程序的设计思路及论文的撰写要求，这些课程设计源于数字信号处理的教学实践，凝聚了作者多年的教学经验与教学成果。
?	语言精练，通俗易懂，启发读者进行探究式学习与实践，提高创新能力。
本书共11章，分为上、下两篇，上篇是数字信号处理实验项目，下篇是数字信号处理课程设计项目。上篇共6章，是数字信号处理理论教学各章节对应的基础型实验及应用型实验，其中基础型实验以验证为主，提供详细的算法原理和程序代码，使读者能够在计算机上运行，通过对程序的注释、结果图形进行分析，逐步体会数字信号处理基本原理；应用型实验以设计为主，使读者根据要求设计数字信号处理算法或系统并编程实现。下篇共5章，是数字信号处理在音频/语音信号处理、心电信号分析与处理、振动信号处理等多个工程领域中的应用。课程设计项目的综合性较强，难度和工作量较大，因此可选择若干课程设计分组进行，每组为3～4人，组长带领各位组员完成课程设计任务，包括算法设计、编程实现与课程设计论文的撰写等。
?	第1章，介绍离散时间信号与系统的时域分析，包含离散时间信号的产生与基本运算、离散时间系统与系统响应、模拟信号的数字处理4个基础型实验及1个应用型实验。离散时间信号时域处理应用实例的内容是时间平均、滑动平均及相关分析的工程应用。
?	第2章，介绍离散时间信号与系统的频域及复频域分析，包含傅里叶变换、Z变换2个基础型实验及1个应用型实验。离散时间信号频域/复频域处理应用实例的内容是几种典型的离散时间系统：数字振荡器、数字陷波器、数字谐振器和梳状滤波器的设计方法与频域/复频域特性分析。
?	第3章，介绍DFT/FFT频谱分析，包含DFT、FFT 2个基础型实验及1个应用型实验。DFT/FFT频谱分析应用实例的内容是用FFT实现快速线性卷积运算、音乐信号消噪及太阳黑子周期性分析。
?	第4章，介绍数字滤波器的结构实现，包含IIR数字滤波器的基本结构及FIR数字滤波器的基本结构2个基础型实验。
?	第5章，介绍IIR数字滤波器设计，包含模拟滤波器设计、脉冲响应不变法/双线性变换法设计IIR数字滤波器2个基础型实验及1个应用型实验。IIR数字滤波器的应用实例的内容是利用低通滤波器滤除心电信号中的高频干扰、消除音乐信号中的啸叫噪声、设计数字低通/高通滤波器进行DTMF信号的频带分离。
?	第6章，介绍FIR数字滤波器设计，包含窗函数法设计FIR数字滤波器、频率采样法设计FIR数字滤波器2个基础型实验及1个应用型实验。FIR数字滤波器的应用实例的内容是设计FIR低通滤波器消除心电信号中的干扰、对含噪音乐信号进行消噪、进行文字与图像的FIR低通滤波。
?	第7章，介绍音频/语音信号处理，包含音乐信号中的噪声消除、回声消除及双音多频（DTMF）通信设计仿真3个子课程设计。
?	第8章，介绍心电信号分析与处理，包含心电信号中的工频干扰估计与消除、心电信号中的QRS波检测与孕妇心电图中胎儿心电信号的提取3个子课程设计。	
?	第9章，振动信号处理，包含振动信号的时域及频域分析、基于振动信号分析的电机轴承故障检测及数字滤波器在地震信号分析中的应用3个子课程设计。
?	第10章，介绍信号处理在通信系统中的应用，包含通信信号的幅度调制与解调和频分复用（FDM）2个子课程设计。
?	第11章，天文/电力/金融信号分析与处理，包含太阳黑子周期性分析、电力谐波信号分析、股价数据分析与处理3个子课程设计。
本书内容翔实、数据代码齐全、紧扣实践，课程设计项目涉及多个工程领域，可使读者熟练掌握基于MATLAB软件进行数字信号处理仿真实践的方法，让读者学以致用，提高项目设计与创新实践能力。
在实验教学中，可根据教学对象和学时等具体情况对书中内容进行选择，也可以进行适当扩展，参考学时数为24～32。为适应教学模式、教学方法和手段的改革，本书提供配套的实验与课程设计项目的程序源代码、实验数据，请登录华信教育资源网（http://www.hxedu. com.cn）注册下载，也可登录作者在网络教学平台“学银在线”上开设的数字信号处理在线课程网站（https://www.xueyinonline.com/detail/200183931）下载并获得更多的课程教学资源。
全书由上海第二工业大学戴虹编写与统稿，上海第二工业大学计算机与信息学院院长左健存教授在百忙之中对全书进行了审阅。在本书编写过程中，我校通信工程教研室的李蓓蓓老师、张华老师和徐弘萱老师提出了许多宝贵意见，2004—2015届通信工程与电子信息工程本科毕业设计学生为课程设计项目提供了部分文字整理和代码调试工作，向大家表示感谢！电子工业出版社的王晓庆编辑为本书的出版做了大量工作，在此一并表示感谢！
本书的编写参考了大量近年来出版的相关技术资料，吸取了许多专家和同仁的宝贵经验，在此向他们深表谢意。
本书的出版获得了上海市属高校应用型本科专业建设基金资助（基金编号为B50YC180000—2），在此为提供资助的我校应用型本科试点专业“通信工程专业”学科负责同志表示衷心的感谢！
由于数字信号处理技术飞速发展、日新月异，作者学识有限，因此书中误漏之处在所难免，望广大读者批评指正。作者邮箱为daihong@sspu.edu.cn。


作  者  
2020年4月