第一章信号和频谱.ppt
《第一章信号和频谱.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第一章信号和频谱.ppt(89页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第1章 信号与频谱,1.1 数字通信信号处理 1.2 信号分类 1.3 频谱密度 1.4 自相关函数 1.5 随机信号 1.6 线性系统的信号传输 1.7 数字数据的带宽 1.8 小结,1.1 数字通信信号处理,1.1.1 为什么要进行数字化 1.1.2 典型通信系统的方框图 1.1.3 基本的数字通信术语 1.1.4 数字通信与模拟通信的性能比较,1.1.1 为什么要进行数字通信,优点:1 数字信号易于再生 2 数字电路有更好的抗失真和抗干扰 能力 3 数字电路更可靠且生产成本低 缺点:1 同步 2 门限效应,1.1.2 典型通信系统的方框图,数字通信系统(DCS)中必不可少的信号处理方框有
2、:格式化、调制、解调/检测和同步 格式化:把源信息转化成比特,从而保证信息与DCS信号处理的一致性 调制:将信息码元或信道码元(采用信道编码)转化成与传输信道特性匹配的波形 (脉冲调制和带通调制) 解调:对每个带通波形进行下变频,恢复成最佳基带脉冲波形,与其相连的还有滤波器,滤除不需要的高频成分,改善脉冲波形,均衡:当信道冲击响应使接收信号严重失真时,它不可或缺。作用是对抗由信道引起的任何不良影响,补充(消除或削弱)由非理想的信道冲击响应导致的任何形式的信号失真。它可以包含在解调器中,也可以在其后 检测:经过采样过程把成形的脉冲变换成采样信号后,检测器将其变成信道码元或信息码元的估值,可以看成
3、对信号的变换,分为9大类: 格式化和信源编码 基带信号处理 带通信号处理 均衡 信道编码 复用和多址接入 扩展 加密 同步,基本的数字信号变换框图,1.1.3 基本的数字通信术语,信源:指DCS中产生需要传输的信息的装置,信源的输出可以是模拟的或是离散的 文本信息:指字符序列 字符:指某个字母表或符号集中的一个 二进制数字:所有数字系统的基本信息单元 比特流:指二进制数据(0和1)流 码元:一个码元由k个比特组成,该k个比特就是一个单元,数字波形:指用于表示数字符号的电压或电流波形(基带传输的脉冲或带通传输的正波) 数据速度:此数值的单位是比特每秒(bit per second,b/s),1.
4、1.4 数字通信与模拟通信的性能比较,数字通信与模拟通信的一个主要区别是性能评估的方法不同 模拟通信:信噪比、百分比失真、发端波形和收端波形之间的期望均方误差 数字通信:错误判决的概率或者差错概率,1.2 信号分类,1.2.1 确定信号和随机信号 1.2.2 周期信号和非周期信号 1.2.3 连续信号和离散信号 1.2.4 能量信号和功率信号 1.2.5 单位冲击函数,1.2.1 确定信号和随机信号,确定信号:信号在任何时间的值都是确定已知的 随机信号:信号在实际发生之前具有一定的不确定性,可用随机过程的概率模型来描述(2维描述,固定时间点随机性,不同时间点关系),1.2.2 周期信号和非周期
5、信号,周期信号: 满足条件的 的最小值称为 的周期 非周期信号:不满足,1.2.3 连续信号和离散信号,连续信号:信号 在所有时间t上取值,是时间t的连续函数 离散信号:信号 只在离散时间点上存在,其值是在每个时间点上kT上的数字序列(k为整数,T为固定的时间间隔),1.2.4 能量信号和功率信号,电信号的瞬时功率可定义为: 或 若将电阻R归一化为1,得到归一化的瞬时功率表达式: 其中, 是电压或电流信号,在时间(-T/2,T/2)内的能量: 该间隔内的平均功率为:,能量信号:定义为在所有时间上的能量不为0且有限 的信号 ,其中 功率信号:当且仅当信号的功率不为0且有限 的信号 ,其中,1.2
6、.5 单位冲击函数,单位冲击(Unit Impulse)函数或 函数:脉冲幅值无限大、宽度为0、能量为1,即 单位冲击函数得性质: ,当 时 ,当 时,1.3 频谱密度,频谱密度(Spectral Density):定义为信号的能量或功率在频谱上的分布特性 ESD-Energy Spectral Density:能量谱密度 利用Parseval(帕斯瓦尔)定理,实值能量信号的能量可以在时域或频域上表示: 其中, 是非周期信号 的傅立叶变换,令 ,则 是信号 的能量谱密度(ESD) 从而,信号的能量可改写为: 上式表明信号能量相当于 关于频率的曲线下的面积,能量谱密度描述了单位带宽上的信号能量,
7、单位为焦耳/赫兹 由于信号 是实值的,因此 是频率的偶函数,在正负能量上相等,从而有:,1.3.2 功率谱密度,实值功率信号 的平均功率定义为: 如果 是周期为 的周期信号,则它就是功率信号,平均功率为: 其中, 是周期信号傅立叶级数的复系数的幅值,周期信号 的功率谱密度(PSD) 是频域中的非负实偶函数,定义为: 可见,周期信号的PSD是频率的离散函数,利用上式可得到实值信号的归一化平均功率:,若是非周期信号(能量无限),则不能进行傅立叶变换,但可以在极限意义下表示其功率谱密度 若在(-T/2,T/2)内对非周期功率信号 进行截断,则获得的函数 是能量有限的,从而具有傅立叶变换形式 非周期信
8、号的功率谱密度函数极限表达式为:,1.4 自相关函数,1.4.1 能量信号的自相关函数 1.4.2 周期(功率)信号的自相关函数,1.4.1 能量信号的自相关函数,自相关(autocorrelation)是指延迟信号与其自身的匹配过程,自相关函数是关联程度的测度 实值能量信号 的自相关函数定义为: 自相关函数 不是时间的函数,而是信号与其平移信号的时间间隔 的函数,实值能量信号的自相关函数的性质,函数关于零点对称 对所有 成立 函数在原点获得最大值 自相关函数与PSD是傅立叶变换对,用双向箭头表示 函数在零点的值等于信号的能量,1.4.2 周期(功率)信号的自相关函数,实值功率信号的自相关函数
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第一章 信号 频谱
链接地址:https://www.31doc.com/p-3137533.html