通信原理-第2章

《課程名稱(chēng)》課件第1章通信系統(tǒng)概述第2章信號(hào)分析第3章信道與噪聲第4章模擬調(diào)制第5章模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸?shù)?章數(shù)字基帶傳輸《通信原理》課件第7章數(shù)字調(diào)制第8章差錯(cuò)控制編碼第9章同步原理

2.1

信號(hào)概述2.2

確知信號(hào)分析2.3

隨機(jī)信號(hào)分析信號(hào)概述2.12.1.1

信號(hào)的概念2.1.2

信號(hào)的分類(lèi)2.1.3

幾種常見(jiàn)信號(hào)2.1.4

信號(hào)的時(shí)域分析和頻域分析

信號(hào)就是用于描述、記錄或傳輸?shù)南?或者說(shuō)信息)的任何對(duì)象的物理狀態(tài)隨時(shí)間的變化過(guò)程。簡(jiǎn)單而言，信號(hào)就是載有一定信息(或消息)的一種變化著的物理量。也可說(shuō)，信號(hào)就是載有一定信息的一種物理體現(xiàn)。所謂電信號(hào)(以后簡(jiǎn)稱(chēng)為信號(hào))，—般指載有信息的隨時(shí)間而變化的電壓或電流，也可以是電容上電荷、線圈中的磁通及空間中的電磁波等電量。信號(hào)的概念2.1.11．確知信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)確知信號(hào)是指能夠表示為確定的時(shí)間函數(shù)的信號(hào)，也稱(chēng)確定性信號(hào)。確知信號(hào)分為周期信號(hào)和非周期信號(hào)。隨機(jī)信號(hào)不是時(shí)間t的確定函數(shù)，它在每一個(gè)確定時(shí)刻的分布值是不確定的，只能通過(guò)大量試驗(yàn)測(cè)出它在某些確定時(shí)刻上取某些值的可能性的分布(概率分布)，也稱(chēng)不確定性信號(hào)。信號(hào)的分類(lèi)2.1.2信號(hào)的分類(lèi)2．連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)連續(xù)信號(hào)是指對(duì)每個(gè)實(shí)數(shù)t（有限個(gè)間斷點(diǎn)除外）都有定義的函數(shù)。離散信號(hào)是指僅在某些不連續(xù)的時(shí)刻有定義的信號(hào)。3．能量信號(hào)和功率信號(hào)信號(hào)能量定義為在區(qū)間（-∞，∞）信號(hào)f(t)的平均能量，用字母W表示，即信號(hào)功率定義為在區(qū)間（-∞，∞）信號(hào)f(t)的平均功率，用字母P表示，即1．正弦信號(hào)幾種常見(jiàn)信號(hào)2.1.32．矩形脈沖信號(hào)3．抽樣信號(hào)Sa（t）4．單位階躍信號(hào)5．單位沖激信號(hào)單位沖激信號(hào)的性質(zhì)①篩選特性是偶函數(shù)③與單位階躍信號(hào)的關(guān)系信號(hào)的時(shí)域分析和頻域分析2.1.4表2-1信號(hào)的時(shí)域描述與頻域描述定義：

時(shí)域分析：描述信號(hào)的幅值隨時(shí)間的變化規(guī)律，可直接檢測(cè)或記錄到的信號(hào)。頻域分析：以頻率作為獨(dú)立變量的方式，也就是信號(hào)的頻譜分析。

特點(diǎn)：直觀、可以反映信號(hào)隨時(shí)間變化過(guò)程，但不能揭示信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)特征。可以反映信號(hào)的各頻率成分的幅值和相位特征。確知信號(hào)分析2.22.2.2

非周期信號(hào)及其頻譜2.2.1

周期信號(hào)及其頻譜1．信號(hào)分解為正交函數(shù)

周期信號(hào)及其頻譜2.2.1若滿足則稱(chēng)和在區(qū)間（t1,t2）內(nèi)正交。正交函數(shù)集

三角函數(shù)集在區(qū)間（t0，t0+T）組成正交函數(shù)集。2．傅里葉級(jí)數(shù)（1）傅里葉級(jí)數(shù)的三角函數(shù)展開(kāi)式令

則

稱(chēng)為n次諧波，是n次諧波的振幅，是其初相角。周期信號(hào)可以分解為各次諧波分量?！纠?.2.1】將圖2-12所示的正弦周期的方波信號(hào)展開(kāi)為傅里葉級(jí)數(shù)。解：（2）傅里葉級(jí)數(shù)的指數(shù)形式3．周期信號(hào)的頻譜（1）周期信號(hào)的頻譜為了直觀地表示出信號(hào)所含分量的振幅，以頻率（或角頻率）為橫坐標(biāo)，以各諧波的振幅或虛指數(shù)函數(shù)的幅度為縱坐標(biāo)，可畫(huà)出如圖2-14所示的線圖，稱(chēng)為幅度（或振幅）頻譜，簡(jiǎn)稱(chēng)幅度譜。圖中每條豎線代表該頻率分量的幅度，稱(chēng)為譜線。類(lèi)似地，也可畫(huà)出各諧波初相角與頻率（或角頻率）的線圖，如圖2-14（c）、（d）所示，稱(chēng)為相位頻譜，簡(jiǎn)稱(chēng)相位譜。（2）周期矩形脈沖的頻譜脈沖寬度與頻譜的關(guān)系周期與頻譜的關(guān)系1．傅里葉變換非周期信號(hào)及其頻譜2.2.22．傅里葉變換與非周期信號(hào)的頻譜【例2.2.1】求圖2-21（a）所示的單個(gè)矩形脈沖的頻譜，其中3．傅里葉變換的性質(zhì)傅立葉變換的主要性質(zhì)有：線性疊加性、對(duì)稱(chēng)性、尺度變換、時(shí)移性、頻移性、卷積定理、微分特性、積分特性、調(diào)制特性等。傅立葉變換的主要性質(zhì)列于表2-2中。4．幾種典型信號(hào)的頻譜（1）單位階躍信號(hào)的頻譜（2）單位沖激信號(hào)的頻譜（3）正（余）弦函數(shù)的頻譜5．傅里葉變換應(yīng)用于通信系統(tǒng)（1）濾波①無(wú)失真?zhèn)鬏敓o(wú)失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)的幅頻特性及相頻特性②濾波器改變信號(hào)中各個(gè)頻率分量的相對(duì)大小，或者抑制，甚至全部濾除某些頻率分量的過(guò)程稱(chēng)為濾波，完成濾波功能的系統(tǒng)稱(chēng)為濾波器。根據(jù)濾波器通、阻帶所處的不同位置，可分為低通濾波器、高通濾波器和帶通濾波器等基本濾波器。③理想低通濾波器理想低通濾波器的沖激響應(yīng)（2）調(diào)制所謂調(diào)制，就是用一個(gè)信號(hào)（基帶信號(hào)也稱(chēng)調(diào)制信號(hào)）去控制另一個(gè)信號(hào)（載波信號(hào)）的某個(gè)參量，從而產(chǎn)生已調(diào)制信號(hào)。載波信號(hào)通常選擇容易產(chǎn)生和處理的正弦信號(hào)，正弦信號(hào)有三要素，幅度、頻率和相位。因此，調(diào)制可分為：①調(diào)幅，使載波的幅度隨著調(diào)制信號(hào)的大小變化而變化的調(diào)制方式。②調(diào)頻，使載波的瞬時(shí)頻率隨著調(diào)制信號(hào)的大小變化而變化的調(diào)制方式。③調(diào)相，使載波的相位隨著調(diào)制信號(hào)的大小變化而變化的調(diào)制方式。以模擬調(diào)幅中的抑制載波的雙邊帶調(diào)制為例（3）抽樣通常稱(chēng)為抽樣角頻率。

隨機(jī)信號(hào)分析2.32.3.2

隨機(jī)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)參數(shù)2.3.1

基本概念2.3.4

功率譜分析2.3.3

相關(guān)分析1．隨機(jī)過(guò)程基本概念2.3.1

隨機(jī)過(guò)程的基本特性可以從幅值域、時(shí)差域和頻率域進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。主要的統(tǒng)計(jì)參數(shù)有均值、方差、均方值、概率密度函數(shù)、自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)、功率譜密度函數(shù)和互譜密度函數(shù)等。2．平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程就是統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)不隨時(shí)間變化而改變的隨機(jī)過(guò)程。

3．各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過(guò)程若從平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程中任取一樣本函數(shù)，如果該單一樣本在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的平均統(tǒng)計(jì)參數(shù)(時(shí)間平均)和所有樣本函數(shù)在某一時(shí)刻的平均統(tǒng)計(jì)參數(shù)(幾何平均)是一致的，則稱(chēng)這樣的平穩(wěn)