信号与系统概述：分类、基本概念与LTI系统

在第一章《信号与系统概述》中，我们首先探讨了信号的基本概念和分类。信号被分为确定性和随机性、连续性和离散性两大类，这有助于理解信号的性质和处理方式。确定性信号如阶跃函数、冲激函数，它们是数学上的理想模型，而随机信号则包含不确定性，如通信中的噪声。连续信号如电压、电流和声音，通常在时间和幅度上都是连续的，如电压波形；离散信号如电信号或数字信号，其取值是离散的，如电信号中的采样信号。 信号的Matlab表示和绘图是理解和操作信号的重要工具，通过编程语言可以方便地创建和展示各种信号。此外，书中还介绍了基本的信号运算，如加减乘运算、反折、平移和尺度变换，这些都是信号处理的基础。 系统是信号流动的媒介或处理单元，章节中区分了线性系统、非线性系统以及时变和时不变系统的概念。例如，通信系统和控制系统是实际应用中常见的系统类型。因果与非因果系统是根据系统对输入信号的影响是否立即显现来划分的。 重点落在了LTI（线性时不变）系统上，这是信号处理的核心部分，因为许多实际系统满足这个假设。LTI系统的分析方法包括频率域分析（如傅里叶变换）和时域分析（如拉普拉斯变换），这些工具对于理解系统响应和设计滤波器至关重要。 信号与系统分析的核心思想是通过数学模型来描述和处理信号流，理解信号如何经过系统后改变，以及如何利用系统的特性优化系统性能。例如，通过研究信号的频谱特性，可以了解其在通信系统中的传输特性，或者通过设计适当的滤波器去除噪声。 在实际应用中，如电话系统、控制系统和电子信息系统，都会涉及到信号和系统的交互作用，通过对这些系统的深入理解，可以解决实际问题，如语音通信的质量控制、机械系统的动态响应和电子设备的信息处理。 本章的学习目标是让学生掌握信号的分类、基本信号的表示、信号的运算以及系统的基本概念，特别是对LTI系统的理解，这些都是后续深入研究信号与系统理论和工程实践的基础。