通信技术与系统第二章_ 信号与噪声分析课件

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1、第二章信号与噪声分析主要内容信号与系统表示法信号频谱分析概述希尔波特变换随机信号通过系统的分析信息的度量信号信号是信息的载体，通常以某种客观物理量、客观现象或语言文字等形式表现出来。作为信息的载体，信号必须能被人的视觉、听觉、味觉或触觉感受到，或被机器设备检测到，否则就失去了信息传输的意义；信号如果不可变，则无法携带丰富多彩的信息；信号必须能够通过物理方法产生或实现。信号近代一切与电有关的通信都是把信息转化为电压、电流、电荷或无线电波等信号形式，再利用各种传输手段将这些信号进行传输；而光通信则是以光波

2、作为信息的载体；通信系统常用信号类型1、周期信号与非周期信号按信号变化的特点分为周期信号与非周期信号。周期信号：信号的变化按一定规律重复出现的信号。用数学语言描述就是非周期信号：除周期信号外的所有信号。通信系统常用信号类型3、能量信号与功率信号能量信号：能量有限的信号，能量信号的总平均功率等于0；非周期信号通常为能量信号；功率信号：平均功率有限的信号，功率信号的能量等于无穷大；周期信号和随机信号通常是功率信号。通信系统常用信号类型4、基带信号与频带信号根据信号是否进行了调制，可将信号分成基带信号和频

3、带信号（调制信号）。未经调制的信号叫基带信号；基带信号一般直接携带信息，接收到信号也就收到了信息；。经过某种调制的信号叫频带信号，调制信号虽然也携带信息，但接收端必须对接收到的信号进行解调处理才能还原为原始信息通信系统常用信号类型5、模拟信号与数字信号按信号外在表现的特征可分为模拟信号和数字信号两大类。模拟信号：参量(因变量)取值随时间(自变量)的连续变化而连续变化的信号，通俗地讲，波形为连续曲线的信号就是模拟信号。模拟信号的主要特点是在其出现的时间内具有无限个可能的取值。正是这一特点使得模拟信号难以

4、存储；离散信号：在时间上取离散值的信号。与模拟信号的主要区别是自变量的取值不连续。参量的取值与模拟信号一样，随函数的关系而定；数字信号：自变量取离散值，参量取有限个经过量化的离散值的信号。通信系统常用信号类型通信系统常用信号类型6、电信号和光信号根据信息载体的不同，把信号可分为电信号和光信号两大类。电信号主要包括电压信号、电流信号、电荷信号和电磁波(无线电)信号；光信号则是利用光亮度的强弱来携带信息的。通信系统常用信号类型7、多媒体信号按信息的类别不同，信号主要可分为语音信号、图片信号、活动图像(视频

5、)信号、文字信号、数据信号等。在计算机领域为研究和叙述方便，常把经过模/数转换后的上述信号统称为数据信号。有时为了强调信号的多样性，也称其为多媒体信号。系统表示方式线性遵循叠加原理和比例倍增时不变信号频谱分析概述通信原理中一个很重要的基本概念就是信号的频谱；我们通常习惯于在时间域(简称时域)考虑问题，研究函数(信号)幅度(因变量)与时间(自变量)的关系。在通信领域，我们常常需要了解信号幅度和相位与频率(自变量)之间的关系。也就是说，要在频率域(简称频域)中研究信号。信号在时域和频域里的特性不同，其研究

6、方法也不一样，信号频谱分析概述周期信号的频谱在高等数学中我们学过傅里叶级数，其内容是：任意一个满足狄里赫利条件的周期信号f(t)(实际工程中所遇到的周期信号一般都满足)可用三角函数信号的线性组合来表示，即信号频谱分析概述信号频谱分析概述式中，n为正整数，a0是常数。T0是f(t)的周期。从电学的角度上讲，第一项表示直流分量；n=1时，a1cosω0t+b1sinω0t叫做基波，也就是基础波的意思，其频率为ω0；n=2时，a2cos2ω0t+b2sin2ω0t叫做二次谐波，其频率是基波的二倍。以此类推，

7、ancosnω0t+bnsinnω0t叫做n次谐波。信号频谱分析概述傅里叶级数的物理意义就是一个周期信号可近似用一直流分量和以其频率(周期的倒数)为基频的各次谐波(正弦型信号)的线性叠加表示。信号频谱分析概述谐波次数取得越高，近似程度越好。由此得出结论，基波决定信号的大体形状，谐波改变信号的“细节”。信号频谱分析概述代入欧拉公式得到傅里叶级数的复指数表达形式：信号频谱分析概述傅里叶级数的复指数表达形式，表明一个周期信号可以由无穷个复指数信号线性叠加而成。其中F(nω0)是一个以离散变量nω0为自变量的

8、复变函数，具有实部和虚部，即F(nω0)反映了f(t)在频域上各次谐波的幅值大小和相位多少，因此F(nω0)称为f(t)的频谱函数；实部称为幅频函数，虚部称为相频函数；信号频谱分析概述任何一个周期信号都可用与其惟一对应的频谱函数来描述。f(t)描述的是信号与时间的关系，而F(nω0)描述的是信号各次谐波的幅值、相位与频率之间的关系。信号频谱分析概述周期信号的频谱的特点：离散性、谐波性和收敛性谱线只出现在基波频率的整数倍（各次谐波点）处，具有非周期性、离散