信号处理，准确的说，数字信号处理（Digital Signal Processing），或者更广泛地说，信号与信息处理，属于电子工程专业中的一大研究与应用领域。

提及电子工程，直观的感觉好像是电子器件，电子线路，电子设备等等。然而其内涵已经远远不止于此。随着电子信息技术的发展，它往往会在通信、计算机、雷达、导航、电机、电力、控制、测量仪表等各个领域得到展现，可谓博大精深。早在几十年前，通信产业就已跻身于世界经济五大主要产业（通信、能源、汽车、钢铁、农业）。而信号与信息处理在通信设备与产品中，也扮演着越来越重要的角色。

信号与信息处理学科可视为一个交叉学科，它往往与通信、控制、计算机等学科紧密关联。所以我们常常可以看到，很多计算机专业的研究人员会搞些图像处理的东西。信号处理的研究人员会搞些通信方面的东西，通信方向的研究人员又会搞些计算机网络相关的东西。因为这几者之间都是互通互联的，不存在严格的区分。那么信号与信息处理具体又都主要研究哪些内容呢？可以通过一个简单的划分来做一个粗浅的介绍。

划分方式有多种，从研究方向上，可划分为基本的数字信号处理，阵列信号处理，多抽样率信号处理，自适应信号处理，统计信号处理（或者叫信号的检测与估值，或者叫噪声中信号的检测），非平稳信号处理、功率谱估计等几个大方向。从应用领域上，可划分为通信信号处理，雷达信号处理，声音/语音信号处理，图像（医学影像）处理，地震信号处理等等。信号与信息处理的应用领域相当广泛，信号处理的具体内容偏重数学分析和推导，往往令人稍感枯燥。从理论描述远不如用几个实际例子来的生动，因此通过举例进行说明。

第一例，信号处理在通信中的广泛应用。通信产业已经属于世界经济和社会生活中的一大产业。从十九世纪上半叶电磁现象的发现开始（1820奥斯特发现电流产生磁场  1830法拉第发现电磁感应定律 1860麦克斯韦建立电磁方程 1880赫兹发现电磁波 1890马可尼无线通信），经过一百多年的不断发展、演变、推广，时至今日，已经渗透到国民经济生活中的方方面面。通信可划分为模拟通信和数字通信两大类，传统的模拟通信方式，信号处理的应用还没有提上日程。但是数字方式的通信的广泛应用，促进了信号处理相关技术的研究，信号处理技术也因此而变得日益重要起来。

通信又可分为无线通信和有线通信两种形式。与我们每个个体密不可分的个人移动通信，就属于无线通信中的一个特殊的大分支。庞大而强烈的个人通信需求，培育起了众多的、世界级的电信设备制造商和电信运营商。随便翻翻世界五百强的名单，就可看到众多的、年产值上百亿美元的电信设备制造商或电信运营商。从广义上讲，无线方式的通信还囊括卫星通信，深空通信，微波中继通信等领域，而日益广泛应用的全球导航定位（GPS，伽利略，北斗），本质上讲，也属于通信范畴，只不过通信的目的不再是语音通信，而是确定方位位置。

而有线方式的通信包括充当全球互联网络数据传输骨干链路的光纤通信、同轴电缆通信（电视广播、电话等），以太网通常的双绞线传输线路，也属于有线通信。或者说，不论全球互联网络，还是局域网络，网络间互联的物理层实现和传输本质，仍属于通信。通信的应用既然这么重要这么普遍，那么信号与信息处理又从中如何体现呢？可从无线通信讲起。

相对于有线通信的方式，无线通信的很多应用场景，其链路的不确定性更强，干扰也更多，这意味着到达接收端的信号失真更大。与此同时，无线通信链路的衰减也更大，因为信道通常为自由空间，往往不能再像有线通信那样，可以在信道链路的中间设置很多信号中继和放大装置，因此到达接收端的信号也更微弱，功率微弱到1毫瓦的百亿分之一，甚至还要小。微弱的、失真的信号，以及不确定性的产生和增加，导致判断信号波形的本来面目变得更加的困难。噪声和干扰有时非常的强，以至于可以把信号给淹没掉，从时域的波形上完全看不出信号的存在。为了准确的判断经过信道影响的、微弱的、失真的信号到底有没有，到底最初是个什么样子，就需要采用概率的分析手段，即上面提到的统计信号处理，或者叫信号的检测与估值。检测就是判断信号的有无，估值就是估计信号的频率、相位等参数。具体讲，可利用概率统计理论中的一个重要理论——贝叶斯估计理论来完成。从经典的贝叶斯估计延伸开来，针对不同的应用场景和设计需求，发展出最小均方误差估计，最大后验概率估计，最大似然估计，极大极小值估计，奈曼-皮尔逊估计，最小二乘估计等多种信号检测与信号参数估计方法。从噪声中检测和辨别信号，就是统计信号处理大展拳脚的地方。

与我们每个个体接触最多的通信设备就是手机了。巴掌大小的手机，犹如小小麻雀五脏俱全。通信过程中通常包含很多信号处理过程。比如信号是否到达，当前信号是否存在，这就涉及到信号的检测；比如只有获取信号当前的精确频率和相位，才能得到正确的星座图，这涉及到信号的参数估计；比如信号经过信道，产生畸变，那么我们可以针对信道的特性进行估计，然后对信号进行一种针对信道特性的逆补偿，这就涉及到自适应信号处理的应用。比如发送或接收的信号通常位于中频，而发射前的最初的信号，或者接收的最终处理后的信号，却位于基带，这就需要对信号进行数字上变频或下变频，就涉及到了信号的变换；比如发送给DAC或来自与ADC的信号速率往往很高，需要进行信号的抽取，插值和滤波等处理操作，这就要用到多采样速率信号处理的相关知识。3G通信采用CDMA模式，具体实现上就是扩频通信，扩频通信的接收端需要进行扩频码字的同步检测，这就涉及信号处理中的一个重要运算——相关运算。日益推广的4G采用了OFDM正交频分复用调制，而OFDM的调制域解调，其实就是通过数字信号处理的核心技术基础——FFT快速傅里叶变换来成的。手机的个头儿不算大，这些众多的信号处理过程，却一个也不少。