信號(hào)與系統(tǒng)課前介紹

1、1信號(hào)與系統(tǒng)課程綜述信號(hào)與系統(tǒng)課程綜述2課程教學(xué)體系課程教學(xué)體系 新的電子信息學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程體系由“電子電路、電磁場、信號(hào)處理”三大課群構(gòu)成，體現(xiàn)了“三個(gè)并重三個(gè)并重”。l 電子電路、電磁場、 信號(hào)處理并重l 理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、自主教育并重l 基礎(chǔ)理論、分析方法、綜合技術(shù)并重3 信號(hào)與系統(tǒng)信號(hào)與系統(tǒng) （原理）（原理） 數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理 （技術(shù)）（技術(shù)）DSP系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)（應(yīng)用）（應(yīng)用）根據(jù)信號(hào)處理課群進(jìn)行整體優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)原理、技術(shù)和應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合 信號(hào)信號(hào)分析分析 處理處理 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(仿真仿真)4 時(shí)域分析時(shí)域分析變換域分析變換域分析 三大三大 變換變換 信號(hào)分析信號(hào)分析

2、 系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析“信號(hào)與系統(tǒng)”課程知識(shí)架構(gòu)系統(tǒng)響應(yīng)？三大變換？信號(hào)表示 系統(tǒng)描述5信號(hào)分析系統(tǒng)分析連續(xù)分析離散分析時(shí)域分析變換域分析y(t)=x(t)*h(t)yk=xk*hkFourier變換Laplace變換、Z變換時(shí)域抽樣定理頻域抽樣定理67 電子信息學(xué)科發(fā)展迅速，課程也要反映當(dāng)前理論和技術(shù)的發(fā)展趨勢。但是： 知識(shí)沒有知識(shí)沒有“有用有用”與與“無用無用”之分之分 但有但有“有用有用”與與“更加有用更加有用”之別之別 8系統(tǒng)H輸入信號(hào)x(t)輸入信號(hào)xk輸出信號(hào)y(t)輸出信號(hào)ykx+H y Analysis 分析y+H x Control 控制x+ y H Design 設(shè)計(jì)(a) 若

3、已知輸入xk及系統(tǒng)單位脈沖響應(yīng)hk，隨即求得系統(tǒng)的輸出yk， 稱為正問題。(b) 若已知輸出yk及hk求輸入xk，或者已知yk及xk求hk都需解卷積(deconvolution)，稱為逆問題。(c) 當(dāng)給定yk及不完整的hk求xk，或者當(dāng)給定yk及不完整的xk 求hk，稱為半盲解卷(半盲分離 semi-blind separation),或稱為灰盒問題。(d) 當(dāng)給定yk，不知xk與hk的有關(guān)信息，則稱之為盲解卷(blind deconvolution)或盲分離(blind separation)，或稱為黑盒問題。9n信號(hào)處理研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)信號(hào)處理研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)n小波變換小波變換: 在語音

4、、圖像、通信、雷達(dá)、水聲、地震、生物醫(yī)學(xué)、機(jī)械振動(dòng)、化工、湍流分析等領(lǐng)域都已得到有效應(yīng)用，如信號(hào)檢測、特征提取、故障診斷與定位、數(shù)據(jù)壓縮等，多學(xué)科關(guān)注的熱點(diǎn)，也是信號(hào)處理的前沿課題。n自適應(yīng)信號(hào)處理自適應(yīng)信號(hào)處理(智能信號(hào)處理): 是通信、自動(dòng)控制與人工智能的交叉學(xué)科，目前一個(gè)研究方向是解決信號(hào)混疊，包括混疊圖像的分離問題。n盲分離盲分離(信號(hào)的復(fù)原與重構(gòu)): 如子帶編碼在傳輸過程，如何從丟失部分子帶情況下恢復(fù)原信號(hào)，如何從觀測的地震數(shù)據(jù)中推求原地震源的狀態(tài)，如何從CT斷層圖像數(shù)據(jù)中推求人體組織結(jié)構(gòu)情況等等，都屬于通過盲分離或半盲分離達(dá)到信號(hào)的重構(gòu)與恢復(fù)。特別是獨(dú)立分量分析(ICA)技術(shù)近年來

5、已成為科技界與公安部門研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。n其他方面其他方面: 如信號(hào)分形分析，非線性信號(hào)處理(人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)分析，信號(hào)的混沌分析)等都涉及交叉學(xué)科領(lǐng)域的問題，所以為科技界所重視。10典型應(yīng)用（引入頻域分析）典型應(yīng)用（引入頻域分析）原信號(hào)的頻譜原信號(hào)的時(shí)域波形11含噪信號(hào)的時(shí)域波形含噪信號(hào)的頻譜12濾波器的幅度響應(yīng)濾波后信號(hào)的頻譜濾波后信號(hào)的波形13時(shí)間/秒男生信號(hào)時(shí)域波形時(shí)間/秒女生信號(hào)時(shí)域波形14頻率/Hz男生信號(hào)幅度頻譜頻率/Hz女生信號(hào)幅度頻譜15電話撥號(hào)中的雙音多頻信號(hào)(DTMF)16鍵 1 的波形鍵 1 的頻譜鍵 2 的波形鍵 2 的頻譜DTMF 信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜17課前復(fù)習(xí)工程數(shù)學(xué)內(nèi)容課前復(fù)習(xí)工程數(shù)學(xué)內(nèi)容1、三大變換d e )j (21)( jtXtxzzzXkxkCd )(j211ssXtxtsd e )(j21)( jj182、全通系統(tǒng)與最小相位系統(tǒng)全通系統(tǒng)A(z)： l 幅度特性|A(ejW)|為常數(shù)的系統(tǒng)l 相位特性fA(ejW)為非正且單調(diào)減。最小相位系統(tǒng)Hmin(z)