02预备知识：信号与系统.ppt

1、预备知识（一）,通信原理第二讲,通信系统模型：实例,信息源,发送设备,信道,接收设备,受信者,噪声源,发送端,接收端,通信系统模型：实例,发送端,信道,接收端,噪声源,1 1 0 0 1 0,C？,通信系统模型：实例,1 1 0 0 1 0,发送端时域信号,发送端频域信号（FFT）,通信系统模型：实例,通带频率很宽时,发送端,C点,98,通信系统模型：实例,通带频率较宽时,发送端,C点,40,通信系统模型：实例,通带频率较窄时,发送端,C点,25,通信系统模型：实例,通带频率很窄时,发送端,C点,10,通信系统模型：实例,非常宽的带宽,较宽带宽,较窄带宽,很窄带宽,通信系统模型：实例,发送端,

2、信道,接收端,噪声源,1 1 0 0 1 0,R？,通信系统模型：实例,无噪声SNR=100dB,较小噪声SNR=30dB,中等噪声SNR=15dB,较大噪声SNR=6dB,实例的思考,通信需要 足够的带宽 足够的功率 充分利用带宽与功率资源 所需要的数学方法 描述和研究通信信号的时间域特征、频率域特征 描述和研究信号与噪声的功率（能量） 描述和研究随机信号的时域、频域特征 描述和研究信息的度量方法 描述和研究信道的特征,设计通信 系统,通信原理所涉及的问题,需求,工程实践,数学推证,T,权衡 综合 得出 评价,F,S/N,实现,提高 创新,权衡三大问题,带宽性能 选择携带信息的波形，提高带宽

3、利用率，减少占用带宽资源 功率性能 改善信噪比需求，提高抗干扰能力、减小发射功率 实现复杂度 降低系统的实现复杂度,第二部分:预备知识,2.1 实例 2.2 信号与系统回顾 2.3 随机信号分析 随机过程基础 高斯随机过程 随机过程通过线性系统 窄带随机过程 正弦波加窄带高斯噪声 2.4 信息论基础 信息及其度量 仙农信道容量定理 2.5 信道*,信号与系统回顾,2.2.1 信号和系统的分类 数字信号与模拟信号 周期信号与非周期信号 确定信号与随机信号 能量信号与功率信号,信号与系统回顾,问题：为什么要把信号分为功率和能量信号？ 系统分类 线性系统与非线性系统 时不变与时变系统,信号与系统回顾

4、,2.2.2 确定信号分析 周期信号 周期为T的信号，都可以用傅立叶级数表示（指数和三角级数）,看到另一个域*,预备知识：信号与系统回顾,问题：傅立叶级数/变换的意义是什么？,傅立叶变换,非周期信号 傅立叶变换,傅立叶变换的物理意义,5,傅立叶变换的物理意义,10,傅立叶变换的物理意义,25,傅立叶变换,2.2.3 关于傅立叶变换 傅立叶变换是频域时域的桥梁，是通信系统分析设计中最基本的工具 常用傅立叶变换 傅立叶变换的性质 傅立叶变换的思考,常用傅立叶变换,例1：信号的改进问题,例1：信号通过带限信道,傅立叶变换的有关性质,线性 时移 尺度变换,傅立叶变换的有关性质,调制（频移） 微分 卷积

5、,傅立叶变换（频移）,f,f,思考：到了收端怎么处理？,预备知识：信号与系统回顾,2.2.4 其他 频谱：振幅谱、相位谱、功率谱密度、能量谱密度 Parseval定理 常用带宽定义,频谱：振幅谱、相位谱*,能量谱与功率谱,如在频域内有： 或 E()为能量谱密度函数，简称能量谱，单位J/Hz（焦/赫） P()为功率谱密度函数，简称功率谱，单位W/Hz（瓦/赫）,能量谱与功率谱,对于归一化能量信号： Parseval定理 结论：,能量谱与功率谱,对于归一化功率信号： 信号截短：,能量谱与功率谱,结论： 能量/功率谱只与（能量/功率）信号频率谱的模值有关，与相位无关 问：为什么要引入功率谱的概念？,常用带宽定义,占总能量或功率的百分比求B 或,常用带宽定义,从最大值下降3dB（B=f1）带宽 或,常用带宽定义,等效矩形带宽 或,预备知识（一）：小结,了解通信研究的三大问题：带宽利用率、信噪比性能、实现复杂度 复习信号与系统的主要内容，掌握时间-频率域变换的数学方法和物理概念 熟悉振幅谱、相位谱、能量谱、功率谱的定义与概念 习题： 构想一种方案，使得二进制数字信号的传输带宽尽可能地小 证明Parseval 定理 系统地复习信号与系统,讨论问题：对待噪声怎么办？(1),噪声