通信原理课件第2讲 确定信号分析30页PPT
合集下载
《通信原理》课件
《通信原理》PPT课件
在这份PPT课件中，我们将深入探讨通信原理的重要概念和技术。通过精美的 图片和易于理解的内容，帮助您全面了解通信系统的基本原理和调制解调技 术及其应用，以及信道编码、纠错编码和多址技术。
课程介绍
1 课程内容概述
探讨通信系统基本原理、调制解调技术、信道编码与纠错技术以及多址技术。
讨论传输介质的选择和不 同的编码技术对数据传输 的影响。
调制与解调技术
1 调制技术原理
介绍调制技术的基本原理，包括模拟调制和 数字调制。
2 调制方式与特点
比较不同调制方式的优缺点，包括调幅、调 频和调相。
3 解调技术原理
探讨解调技术的原理和实现方法，包括同步 技术和解调器的设计。
4 解调方法与应用
多址技术
1 多址技术基本原理
说明多址技术在实现多用户并行通信中的基 本原理和应用。
2 分时多址技术
介绍分时多址技术的工作原理和应用领域， 包括时分多址和码分多址。
运营商课程合作
我们的愿景
为运营商培养专业人才，提供 领先的通信技术培训和支持。
课程特色
由资深专家授课，结合实际案 例和实践经验，加深学生对通 信原理的理解。
合作机会
欢迎运营商与我们合作，共同 推进通信行业的发展。
总结
本PPT课件深入浅出地介绍了《通信原理》的关键概念和技术。希望通过这次 学习，您能够全面了解通信系统的原理和技术，并能够应用到实际工作中。
讨论不同场景下的解调方法和实际应用，如 调幅解调、调频解调和调相解调。
信道编码与纠错技术
1 信道编码原理
介绍信道编码的基本原理和作用，以及不同类型的编码方法。
2 奇偶校验及海明码
讲解奇偶校验和海明码的原理，以及如何通过纠错编码提高数据传输的可靠性。
在这份PPT课件中，我们将深入探讨通信原理的重要概念和技术。通过精美的 图片和易于理解的内容，帮助您全面了解通信系统的基本原理和调制解调技 术及其应用，以及信道编码、纠错编码和多址技术。
课程介绍
1 课程内容概述
探讨通信系统基本原理、调制解调技术、信道编码与纠错技术以及多址技术。
讨论传输介质的选择和不 同的编码技术对数据传输 的影响。
调制与解调技术
1 调制技术原理
介绍调制技术的基本原理，包括模拟调制和 数字调制。
2 调制方式与特点
比较不同调制方式的优缺点，包括调幅、调 频和调相。
3 解调技术原理
探讨解调技术的原理和实现方法，包括同步 技术和解调器的设计。
4 解调方法与应用
多址技术
1 多址技术基本原理
说明多址技术在实现多用户并行通信中的基 本原理和应用。
2 分时多址技术
介绍分时多址技术的工作原理和应用领域， 包括时分多址和码分多址。
运营商课程合作
我们的愿景
为运营商培养专业人才，提供 领先的通信技术培训和支持。
课程特色
由资深专家授课，结合实际案 例和实践经验，加深学生对通 信原理的理解。
合作机会
欢迎运营商与我们合作，共同 推进通信行业的发展。
总结
本PPT课件深入浅出地介绍了《通信原理》的关键概念和技术。希望通过这次 学习，您能够全面了解通信系统的原理和技术，并能够应用到实际工作中。
讨论不同场景下的解调方法和实际应用，如 调幅解调、调频解调和调相解调。
信道编码与纠错技术
1 信道编码原理
介绍信道编码的基本原理和作用，以及不同类型的编码方法。
2 奇偶校验及海明码
讲解奇偶校验和海明码的原理，以及如何通过纠错编码提高数据传输的可靠性。
通信原理 樊昌信第6版 ppt 第2章 确定信号分析aqtc
常用信号傅里叶变换（ ） 升余弦脉冲 常用信号傅里叶变换（4）-升余弦脉冲 傅里叶变换
f(t)
πt 1 + cos( ) Ts
Ts t
ωTs Sa ( ) 2 ↔ 2Ts ωTs 2 1− ( ) F(ω) π
0
- Ts
0
f(t)
0
ωs t Sa ( ) ωs 2 ↔ 1 + cos( πω ) π 1 − ( ωs t ) 2 ωs π
1 P = s (t ) = lim T →∞ T
2
∫
T /2
−T / 2
s 2 (t ) d t
能量信号和功率信号 为有限值， 称为能量信号 若E为有限值，则 s(t)称为能量信号； 为有限值 称为能量信号； 为有限值， 称为功率信号 若E→∞，P为有限值，则 s(t)称为功率信号。 ， 为有限值 称为功率信号。
2.1 确定信号分析 傅里叶变换 确定信号分析 傅里叶变换 分析变换1
信号的傅里叶变换 信号的傅里叶变换 傅里叶
∞
F (ω ) = ∫ f (t )e − jωt dt
-∞ ∞
F ( f ) = ∫ f (t )e − j2πft dt = F (ω ) ω = 2 πf
-∞
1 ∞ jω t f (t ) = ∫-∞ F (ω )e dω 2π = ∫ F ( f )e
F (ω ) = 2 π ∑ Fnδ (ω − nω s )
n =-∞
∞
周 T,ωs = 2π / T 期
安庆师范学院物理与电气工程学院 8
2.1 确定信号分析 傅里叶变换 确定信号分析 ） 常用周期信号傅里叶级数（1）理想单位冲击函数序列 傅里叶级数
df (t ) ↔ ( jω ) F (ω ) dt
f(t)
πt 1 + cos( ) Ts
Ts t
ωTs Sa ( ) 2 ↔ 2Ts ωTs 2 1− ( ) F(ω) π
0
- Ts
0
f(t)
0
ωs t Sa ( ) ωs 2 ↔ 1 + cos( πω ) π 1 − ( ωs t ) 2 ωs π
1 P = s (t ) = lim T →∞ T
2
∫
T /2
−T / 2
s 2 (t ) d t
能量信号和功率信号 为有限值， 称为能量信号 若E为有限值，则 s(t)称为能量信号； 为有限值 称为能量信号； 为有限值， 称为功率信号 若E→∞，P为有限值，则 s(t)称为功率信号。 ， 为有限值 称为功率信号。
2.1 确定信号分析 傅里叶变换 确定信号分析 傅里叶变换 分析变换1
信号的傅里叶变换 信号的傅里叶变换 傅里叶
∞
F (ω ) = ∫ f (t )e − jωt dt
-∞ ∞
F ( f ) = ∫ f (t )e − j2πft dt = F (ω ) ω = 2 πf
-∞
1 ∞ jω t f (t ) = ∫-∞ F (ω )e dω 2π = ∫ F ( f )e
F (ω ) = 2 π ∑ Fnδ (ω − nω s )
n =-∞
∞
周 T,ωs = 2π / T 期
安庆师范学院物理与电气工程学院 8
2.1 确定信号分析 傅里叶变换 确定信号分析 ） 常用周期信号傅里叶级数（1）理想单位冲击函数序列 傅里叶级数
df (t ) ↔ ( jω ) F (ω ) dt
通信原理ppt课件
5
功率信号的自相关函数
R( ) lim 1 T T
1T 2 1T 2
s(t)s(t
)dt
1 T0
12T0
1 2
T0
s(t
)s(t
)dt
R(0) 1 T0
1 2
T0
1 2
T0
s(t)2dt
P
R( ) F P( f )
6
3
功率信号的功率谱密度
s(t) FS Cn
P 1 T0
1 2
T0
1 2
T0
s2 (t)dt
Cn
n
2
C( f ) 2 ( f nf0 )df
n
C(
f
)
Cn,
f
nf0
0, f nf0
P P( f )df
P( f ) C( f ) 2 ( f nf0 ) n
第 2 章 确定信号的几个重要概念
2.１ 功率信号和能量信号
2.２ 功率信号的频谱和能量信号的频谱 密度
2.３ 功率信号的功率谱密度和能量信号 的能量谱密度
2.４ 能量信号和功率信号的自相关函数
1
功率信号的频谱
周期信号就属ห้องสมุดไป่ตู้功率信号，所以周期信号的 傅立叶级数代表频谱。
能量信号的频谱密度
非周期信号就属于能量信号，所以非周期信号 的傅立叶变换代表频谱密度。
2
能量信号的能量谱密度
s(t) F S() S( f )
E s2 (t)dt 1
功率信号的自相关函数
R( ) lim 1 T T
1T 2 1T 2
s(t)s(t
)dt
1 T0
12T0
1 2
T0
s(t
)s(t
)dt
R(0) 1 T0
1 2
T0
1 2
T0
s(t)2dt
P
R( ) F P( f )
6
3
功率信号的功率谱密度
s(t) FS Cn
P 1 T0
1 2
T0
1 2
T0
s2 (t)dt
Cn
n
2
C( f ) 2 ( f nf0 )df
n
C(
f
)
Cn,
f
nf0
0, f nf0
P P( f )df
P( f ) C( f ) 2 ( f nf0 ) n
第 2 章 确定信号的几个重要概念
2.１ 功率信号和能量信号
2.２ 功率信号的频谱和能量信号的频谱 密度
2.３ 功率信号的功率谱密度和能量信号 的能量谱密度
2.４ 能量信号和功率信号的自相关函数
1
功率信号的频谱
周期信号就属ห้องสมุดไป่ตู้功率信号，所以周期信号的 傅立叶级数代表频谱。
能量信号的频谱密度
非周期信号就属于能量信号，所以非周期信号 的傅立叶变换代表频谱密度。
2
能量信号的能量谱密度
s(t) F S() S( f )
E s2 (t)dt 1
通信原理第2章精品PPT课件
第8章 差错控制编码 第9章 同步原理
2.1 信号概述 2.2 确知信号分析 2.3 随机信号分析
本书本的书的 封面封面
2.1
信号概述
2.1.1 信号的概念 2.1.2 信号的分类 2.1.3 几种常见信号 2.1.4 信号的时域分析和频域分析
本书的 封面
2.1.1
信号的概念
“信号”来源于拉丁文“signum(记号)”一词，其 含意甚广。
本书的 封面
信号的分类
确定性信号
信号
随机信号
周期信号
非周期信号
平稳随机信号 非平稳随机信号
正弦周 期信号
复杂周 期信号
准周期 信号
瞬变信号
各态历经 信号
非各态历经 信号
确知信号的分析是随机信号分析的基础，
本书重点分析确知信号的特性。
本书的 封面
（1）周期信号 周期信号是指经过一定时间间隔周而复始 重复出现，无始无终的信号，可表达为
《通课信程原名理称》课件
第1章 通信系统概述 第2章 信号分析 第3章 信道与噪声 第4章 模拟调制 第5章 模拟信号的数字传输 第6章 数字基带传输 第7章 数字调制
第8章 差错控制编码 第9章 同步原理
本书本的书的 封面封面
《通课信程原名理称》课件
第1章 通信系统概述 第2章 信号分析 第3章 信道与噪声 第4章 模拟调制 第5章 模拟信号的数字传输 第6章 数字基带传输 第7章 数字调制
一定意义 。
本书的
封面
信号就是用于描述、记录或传输的消息( 或者说信息)的任何对象的物理状态随时 间的变化过程。简单而言，信号就是载 有一定信息(或消息)的一种变化着的物 理量。也可说，信号就是载有一定信息 的一种物理体现。
2.1 信号概述 2.2 确知信号分析 2.3 随机信号分析
本书本的书的 封面封面
2.1
信号概述
2.1.1 信号的概念 2.1.2 信号的分类 2.1.3 几种常见信号 2.1.4 信号的时域分析和频域分析
本书的 封面
2.1.1
信号的概念
“信号”来源于拉丁文“signum(记号)”一词，其 含意甚广。
本书的 封面
信号的分类
确定性信号
信号
随机信号
周期信号
非周期信号
平稳随机信号 非平稳随机信号
正弦周 期信号
复杂周 期信号
准周期 信号
瞬变信号
各态历经 信号
非各态历经 信号
确知信号的分析是随机信号分析的基础，
本书重点分析确知信号的特性。
本书的 封面
（1）周期信号 周期信号是指经过一定时间间隔周而复始 重复出现，无始无终的信号，可表达为
《通课信程原名理称》课件
第1章 通信系统概述 第2章 信号分析 第3章 信道与噪声 第4章 模拟调制 第5章 模拟信号的数字传输 第6章 数字基带传输 第7章 数字调制
第8章 差错控制编码 第9章 同步原理
本书本的书的 封面封面
《通课信程原名理称》课件
第1章 通信系统概述 第2章 信号分析 第3章 信道与噪声 第4章 模拟调制 第5章 模拟信号的数字传输 第6章 数字基带传输 第7章 数字调制
一定意义 。
本书的
封面
信号就是用于描述、记录或传输的消息( 或者说信息)的任何对象的物理状态随时 间的变化过程。简单而言，信号就是载 有一定信息(或消息)的一种变化着的物 理量。也可说，信号就是载有一定信息 的一种物理体现。
《通信原理》课件
互联网通信技术及应用
互联网通信技术
01
介绍互联网通信技术的发展历程，包括TCP/IP协议、路由器、
交换机等关键技术的特点和作用。
互联网通信网络
02
介绍互联网通信网络的结构和组成，包括局域网、城域网、广
域网等不同网络的特点和应用。
互联网通信应用
03
介绍互联网通信在各个领域的应用，如电子邮件、即时通讯、
通信协议的标准化组织
国际电信联盟（ITU）
是全球最大的电信标准化组织，负责制定全球电信标准。
Internet工程任务组（IETF）
是负责制定互联网标准的组织，包括TCP/IP协议族和其他互联网相关标准。
电气电子工程师协会（IEEE）
是一个全球性的专业组织，负责制定电气和电子工程领域的标准，包括通信协议标准。
在线视频会议等。
感谢观看
THANKS
信源
产生需要传输的信息，如话筒 、摄像头等。
信道
传输信号的媒介，如无线电波 、光纤等。
信宿
接收并使用信息的设备或人， 如扬声器、显示器等。
通信系统的分类
有线通信
利用导线或光缆传输信号，如电话线、光纤 等。
模拟通信
传输连续变化的信号，如调频广播。
无线通信
利用电磁波传输信号，如手机、卫星通信等 。
数字通信
01
通信协议的分层结构是指将通信 协议划分为不同的层次，每个层 次都有特定的功能和协议规范。
02
常见的分层结构包括OSI七层模 型和TCP/IP四层模型。
OSI七层模型包括物理层、数据 链路层、网络层、传输层、会话 层、表示层和应用层。
03
TCP/IP四层模型包括网络接口层 、网络层、传输层和应用层。
通信原理教程2
E s2 (t)dt
若此信号的频谱密度，为S(f)，则由巴塞伐尔定理得知：
E s 2 (t)dt S ( f ) 2df
上式中|S(f)|2称为能量谱密度，也可以看作是单位频带内的 信号能量。上式可以改写为：
E G( f )df
式中，G(f)＝ |S(f)|2 （J / Hz） 为能量谱密度。 ➢ G(f)的性质：因s(t)是实函数，故|S(f)|2 是偶函数，∴
例：接收机噪声 随机过程的数字特征：
➢ 统计平均值：
S( ) s(t)e jt dt
S()的逆变换为原信号：
s(t) S ( )e jt dt
【例2.3】试求一个矩形脉冲的频谱密度。
解：设此矩形脉冲的表示式为
g (t )
1
0
t /2 t /2
则它的频谱密度就是它的傅里叶变换：
G() / 2 e jtdt 1 (e j / 2 e j / 2 ) sin( / 2)
第二章 信号
2.1 信号的类型
2.1.1 确知信号和随机信号
➢ 什么是确知信号 ➢ 什么是随机信号
2.1.2 能量信号和功率信号
➢ 信号的功率: 设 R = 1, 则 P = V2/R = I2R = V2 = I2 ➢ 信号的能量：设S代表V或I，若S随时间变化，则写为s(t),
于是，信号的能量 E = s2(t)dt
13
互相关函数 ➢ 能量信号的互相关函数定义：
R12 ( ) s1(t)s2 (t )dt,
➢ 功率信号的互相关函数定义：
R12
(
)
lim
T
1 T
T /2
T / 2 s1(t)s2 (t )dt,
➢ 性质：
若此信号的频谱密度，为S(f)，则由巴塞伐尔定理得知：
E s 2 (t)dt S ( f ) 2df
上式中|S(f)|2称为能量谱密度，也可以看作是单位频带内的 信号能量。上式可以改写为：
E G( f )df
式中，G(f)＝ |S(f)|2 （J / Hz） 为能量谱密度。 ➢ G(f)的性质：因s(t)是实函数，故|S(f)|2 是偶函数，∴
例：接收机噪声 随机过程的数字特征：
➢ 统计平均值：
S( ) s(t)e jt dt
S()的逆变换为原信号：
s(t) S ( )e jt dt
【例2.3】试求一个矩形脉冲的频谱密度。
解：设此矩形脉冲的表示式为
g (t )
1
0
t /2 t /2
则它的频谱密度就是它的傅里叶变换：
G() / 2 e jtdt 1 (e j / 2 e j / 2 ) sin( / 2)
第二章 信号
2.1 信号的类型
2.1.1 确知信号和随机信号
➢ 什么是确知信号 ➢ 什么是随机信号
2.1.2 能量信号和功率信号
➢ 信号的功率: 设 R = 1, 则 P = V2/R = I2R = V2 = I2 ➢ 信号的能量：设S代表V或I，若S随时间变化，则写为s(t),
于是，信号的能量 E = s2(t)dt
13
互相关函数 ➢ 能量信号的互相关函数定义：
R12 ( ) s1(t)s2 (t )dt,
➢ 功率信号的互相关函数定义：
R12
(
)
lim
T
1 T
T /2
T / 2 s1(t)s2 (t )dt,
➢ 性质：
北京邮电大学通信原理课件 第2章 确定信号分析
输出。将 x (t ) 展成傅氏级数，得
∑ ∑ x(t) =
∞ δ (t − nT ) = 1
∞
j 2π mt
eT
n=−∞
T m=−∞
所以 x (t ) 的功率谱密度为
∑ Px
(
f
)
=
1 T2
∞
δ
m=−∞
⎛ ⎜⎝
f
−
m⎞ T ⎟⎠
g (t ) 的傅氏变换是 G (
f
)
=
sinc
⎛ ⎜⎝
fT 2
⎞ ⎟⎠
1/12
1
《通信原理习题选》
因此 g (t ) 的傅氏变换为
G(
f
)
=
1 2
⎡⎢G′ ⎛⎜ ⎣⎝
f
−
1 2Ts
⎞ ⎟
+
G′ ⎛⎜
⎠⎝
f
+
1 2Ts
⎞⎤ ⎟⎥ ⎠⎦
=
Ts 2
⎡⎢sin π
⎢
⎢ ⎢⎣
π
⎛ ⎜⎝
⎛ ⎜⎝
fTs
+
1 2
⎞ ⎟⎠
fTs
+
1 2
⎞ ⎟⎠
+
sin π
π
⎛ ⎜⎝
⎛ ⎜⎝
fTs
−
1 2
∫ ∫ ∞ G ( f ) 2 df = ∞ g2 (t ) dt = Ts
−∞
−∞
2
∞
3．已知周期信号 s (t ) = ∑ g (t − nT ) ，其中
n=−∞
g
(t
)
=
⎧2 T
⎨ ⎩
0
−T 4 ≤ t <T 4 else
∑ ∑ x(t) =
∞ δ (t − nT ) = 1
∞
j 2π mt
eT
n=−∞
T m=−∞
所以 x (t ) 的功率谱密度为
∑ Px
(
f
)
=
1 T2
∞
δ
m=−∞
⎛ ⎜⎝
f
−
m⎞ T ⎟⎠
g (t ) 的傅氏变换是 G (
f
)
=
sinc
⎛ ⎜⎝
fT 2
⎞ ⎟⎠
1/12
1
《通信原理习题选》
因此 g (t ) 的傅氏变换为
G(
f
)
=
1 2
⎡⎢G′ ⎛⎜ ⎣⎝
f
−
1 2Ts
⎞ ⎟
+
G′ ⎛⎜
⎠⎝
f
+
1 2Ts
⎞⎤ ⎟⎥ ⎠⎦
=
Ts 2
⎡⎢sin π
⎢
⎢ ⎢⎣
π
⎛ ⎜⎝
⎛ ⎜⎝
fTs
+
1 2
⎞ ⎟⎠
fTs
+
1 2
⎞ ⎟⎠
+
sin π
π
⎛ ⎜⎝
⎛ ⎜⎝
fTs
−
1 2
∫ ∫ ∞ G ( f ) 2 df = ∞ g2 (t ) dt = Ts
−∞
−∞
2
∞
3．已知周期信号 s (t ) = ∑ g (t − nT ) ，其中
n=−∞
g
(t
)
=
⎧2 T
⎨ ⎩
0
−T 4 ≤ t <T 4 else
通信原理课件-第二章 确定和随机信号分析
2 2
例，在无线系统中，当发射机和接收机之间有 直达径时，信道衰落的幅值服从莱斯分布
随机信号分析基础
• 联合高斯随机变量：一个n维向量 x，若向 量中的元素服从联合高斯分布，其联合概 率密度函数为
p ( x) 1 (2 )
n /2
C
1/2
e
1 x m T C1 x m 2
随机信号分析基础
• 莱斯（Rice）随机变量 若x1和x2是两个独立的高斯变量，x1的均值为 2 m1，x2的均值为m2，两个变量的方差均为 服从莱斯分布。概率密度函数为
x sx x s 2 2 I 0 2 e 2 , x 0 p ( x) 其他 0，
2
(b a)2 VAR[ X ] 12
随机信号分析基础
• 高斯（正态）随机变量 概率密度函数：
p( x) 1 2 2
X ~ N (m, 2 )
e
( x m )2 2 2
和高斯随机变量密切相关的Q函数：
1 Q(x) 2
x
e dt
t2 2
xm F (x) 1 Q
• 复随机变量 Z X jY 可视为由一对实随机矢 量X和Y组成的向量[X Y]; • 复随机变量Z X jY 的概率密度函数定义为X 和Y的联合概率密度函数。
– 如果X和Y联合高斯分布，且X和Y独立同分布， 则Z的概率密度函数为
p( z ) 1 2 e 2
x2 y 2 2 2
f xi x j f xi k x j k
随机过程
• 随机过程x(t)的均值和自相关函数定义为
m X (t )=E[ X (t )]
例，在无线系统中，当发射机和接收机之间有 直达径时，信道衰落的幅值服从莱斯分布
随机信号分析基础
• 联合高斯随机变量：一个n维向量 x，若向 量中的元素服从联合高斯分布，其联合概 率密度函数为
p ( x) 1 (2 )
n /2
C
1/2
e
1 x m T C1 x m 2
随机信号分析基础
• 莱斯（Rice）随机变量 若x1和x2是两个独立的高斯变量，x1的均值为 2 m1，x2的均值为m2，两个变量的方差均为 服从莱斯分布。概率密度函数为
x sx x s 2 2 I 0 2 e 2 , x 0 p ( x) 其他 0，
2
(b a)2 VAR[ X ] 12
随机信号分析基础
• 高斯（正态）随机变量 概率密度函数：
p( x) 1 2 2
X ~ N (m, 2 )
e
( x m )2 2 2
和高斯随机变量密切相关的Q函数：
1 Q(x) 2
x
e dt
t2 2
xm F (x) 1 Q
• 复随机变量 Z X jY 可视为由一对实随机矢 量X和Y组成的向量[X Y]; • 复随机变量Z X jY 的概率密度函数定义为X 和Y的联合概率密度函数。
– 如果X和Y联合高斯分布，且X和Y独立同分布， 则Z的概率密度函数为
p( z ) 1 2 e 2
x2 y 2 2 2
f xi x j f xi k x j k
随机过程
• 随机过程x(t)的均值和自相关函数定义为
m X (t )=E[ X (t )]
通信原理课件第2章确知信号
测试信号
用于系统性能测试和故障诊断，如误码率测试和信号质量评估等。
THANKS
感谢观看
确知信号的应用
在通信系统中，确知信号常被用作载 波信号或调制信号，以传递信息。
可以用确定的数学函数来表示确知信 号，例如正弦波、余弦波、方波等。
确知信号的分类
周期信号和非周期信号
根据信号波形重复性的不同，可以将确知信号分为周期信号和非周期信号。周 期信号的波形在时间上重复出现，而非周期信号则没有这种重复性。
确定性
确知信号的波形是确定的 ，不受外界干扰的影响， 因此其取值是确定的，不 具有随机性。
02
CATALOGUE
确知信号的频域分析
频域分析的基本概念
频域
在信号处理中，频域是描述信号 频率特性的一个抽象空间，通过 将信号分解为不同频率的正弦波
分量来研究信号的频率特性。
傅里叶分析
傅里叶分析是研究信号在频域中 的性质和行为的一种数学工具， 通过将信号表示为正弦波的叠加 ，可以分析信号的频率成分和频
能量信号与功率信号
能量信号是指能量有限的信号，其能量值在时间上可变；功率信号是指功率有限的信号， 其功率值在时间上可变。能量信号和功率信号的时域波形和频域特性有所不同。
确知信号的时域运算
信号的加法与减法
将两个同频率、同相位的信号相加或相减，可以得到一个新的信号。新信号的幅度和相位可以通过简单的代数运算得 到。
率变化。
频谱
频谱是信号在频域中的表示形式 ，通过将信号的幅度或功率随频 率变化的规律绘制成图，可以直
观地了解信号的频率特性。
确知信号的频谱
确定性信号
确知信号也称为确定性信号，是 指信号在时间上是确定的，即对 于任意给定的时间，信号都有一
用于系统性能测试和故障诊断，如误码率测试和信号质量评估等。
THANKS
感谢观看
确知信号的应用
在通信系统中，确知信号常被用作载 波信号或调制信号，以传递信息。
可以用确定的数学函数来表示确知信 号，例如正弦波、余弦波、方波等。
确知信号的分类
周期信号和非周期信号
根据信号波形重复性的不同，可以将确知信号分为周期信号和非周期信号。周 期信号的波形在时间上重复出现，而非周期信号则没有这种重复性。
确定性
确知信号的波形是确定的 ，不受外界干扰的影响， 因此其取值是确定的，不 具有随机性。
02
CATALOGUE
确知信号的频域分析
频域分析的基本概念
频域
在信号处理中，频域是描述信号 频率特性的一个抽象空间，通过 将信号分解为不同频率的正弦波
分量来研究信号的频率特性。
傅里叶分析
傅里叶分析是研究信号在频域中 的性质和行为的一种数学工具， 通过将信号表示为正弦波的叠加 ，可以分析信号的频率成分和频
能量信号与功率信号
能量信号是指能量有限的信号，其能量值在时间上可变；功率信号是指功率有限的信号， 其功率值在时间上可变。能量信号和功率信号的时域波形和频域特性有所不同。
确知信号的时域运算
信号的加法与减法
将两个同频率、同相位的信号相加或相减，可以得到一个新的信号。新信号的幅度和相位可以通过简单的代数运算得 到。
率变化。
频谱
频谱是信号在频域中的表示形式 ，通过将信号的幅度或功率随频 率变化的规律绘制成图，可以直
观地了解信号的频率特性。
确知信号的频谱
确定性信号
确知信号也称为确定性信号，是 指信号在时间上是确定的，即对 于任意给定的时间，信号都有一
通信原理(第二版)第2章确知信号与随机信号分析
通信原理(第二版)第 2章确知信号与随机
信号分析
目录
• 确知信号分析 • 随机信号分析 • 确知信号与随机信号的应用 • 信号分析的现代方法
01
确知信号分析
定义与分类
定义
确知信号是指在任何时刻都已知 其全部信息的信号，如正弦波、 方波等。
分类
连续信号和离散信号，周期信号 和非周期信号，实信号和复信号 等。
小波变换具有多分辨率分析的 特点，能够适应不同频率的信 号处理需求。
小波变换在信号降噪、特征提 取、模式识别等领域有着广泛 的应用。
神经网络在信号分析中的应用
神经网络能够通过学习自动提取信号 中的特征，具有很强的自适应性。
神经网络在语音识别、图像处理、雷 达信号处理等领域有着广泛的应用。
神经网络可以处理非线性信号，对于 一些难以用传统方法处理的复杂信号 非常有效。
随机信号的时域分析
自相关函数
描述随机信号取值在时间上的相关性。
互相关函数
描述两个随机信号在时间上的相关性。
谱估计
通过时域数据估计随机信ห้องสมุดไป่ตู้的功率谱密度的方法。
03
确知信号与随机信号的应 用
确知信号在通信中的应用
载波信号
用于调制信息信号，实现信息的 传输。
脉冲信号
用于数字通信中表示二进制状态， 如脉冲编码调制（PCM）。
确知信号的频域分析
01
02
03
傅里叶级数
将确知信号表示为无穷多 个正弦波的叠加，每个正 弦波具有不同的幅度、频 率和相位。
频谱密度函数
描述信号中各频率分量的 强度，通常用图形表示， 即频谱图。
频谱分析
通过频谱图分析信号中各 频率分量的特性，如频率 范围、幅度和相位等。
信号分析
目录
• 确知信号分析 • 随机信号分析 • 确知信号与随机信号的应用 • 信号分析的现代方法
01
确知信号分析
定义与分类
定义
确知信号是指在任何时刻都已知 其全部信息的信号，如正弦波、 方波等。
分类
连续信号和离散信号，周期信号 和非周期信号，实信号和复信号 等。
小波变换具有多分辨率分析的 特点，能够适应不同频率的信 号处理需求。
小波变换在信号降噪、特征提 取、模式识别等领域有着广泛 的应用。
神经网络在信号分析中的应用
神经网络能够通过学习自动提取信号 中的特征，具有很强的自适应性。
神经网络在语音识别、图像处理、雷 达信号处理等领域有着广泛的应用。
神经网络可以处理非线性信号，对于 一些难以用传统方法处理的复杂信号 非常有效。
随机信号的时域分析
自相关函数
描述随机信号取值在时间上的相关性。
互相关函数
描述两个随机信号在时间上的相关性。
谱估计
通过时域数据估计随机信ห้องสมุดไป่ตู้的功率谱密度的方法。
03
确知信号与随机信号的应 用
确知信号在通信中的应用
载波信号
用于调制信息信号，实现信息的 传输。
脉冲信号
用于数字通信中表示二进制状态， 如脉冲编码调制（PCM）。
确知信号的频域分析
01
02
03
傅里叶级数
将确知信号表示为无穷多 个正弦波的叠加，每个正 弦波具有不同的幅度、频 率和相位。
频谱密度函数
描述信号中各频率分量的 强度，通常用图形表示， 即频谱图。
频谱分析
通过频谱图分析信号中各 频率分量的特性，如频率 范围、幅度和相位等。
通信原理精品课件第2章 确知信号分析.ppt
们选择它作为典型信号进行分析，并通过它归纳出周期信号频 谱的特点。
一个典型的周期矩形脉冲信号f(t)的波形如图2.2.1所示， 脉冲宽度为τ，高度为A，周期为T0。
第2章 确知信号分析
图2.2.1 周期矩形脉冲
第2章 确知信号分析
f(t) A, 0,
kT 02tkT 02
其它
(2-2-4)
第2章 确知信号分析
(2-2-2)的物理概念更加清
楚，直流与各次谐波分量的振幅和相位一目了然。
式(2-2-2)存在的缺点：振幅和相位的计算复杂。
第2章 确知信号分析
3. 指数函数表示式
周期为T0的信号f(t)还可用如下所示的指数形式表示：
其中，
f(t) Vnej2πn0ft n
(2-2-3)
1
VnT0
T0 2 f(t)ej2πn0ftdt
第2章 确知信号分析
2.2 周期信号的频谱分析
频谱分析是指找出信号包含的频率成分，包括其幅度、相 位和分布。信号的频谱在通信原理课程中占有极其重要的地位。
频谱分析的目的： (1) 信号f(t)有哪些频率成分。 (2) 各频率成分幅度、相位大小。 (3) 主要分量占据的频带宽度(包括频域中的位置)。 确知信号频谱分析的方法： (1) 傅氏级数，其研究对象是周期信号。 (2) 傅氏变换，其研究对象是非周期信号。
2.1.1 常用信号的分类 1. 确知信号和随机信号 能用确定的数学表示式描述的信号称为确知信号。确知
信号的基本特征是：不论过去、现在或未来的任何时间，其 取值总是惟一确定的。还有些信号没有确定的数学表达式， 当给定一个时间值时，信号的数值并不确定，通常只能知道 其取值的概率，这种信号称为随机信号。
第2章 确知信号分析
一个典型的周期矩形脉冲信号f(t)的波形如图2.2.1所示， 脉冲宽度为τ，高度为A，周期为T0。
第2章 确知信号分析
图2.2.1 周期矩形脉冲
第2章 确知信号分析
f(t) A, 0,
kT 02tkT 02
其它
(2-2-4)
第2章 确知信号分析
(2-2-2)的物理概念更加清
楚，直流与各次谐波分量的振幅和相位一目了然。
式(2-2-2)存在的缺点：振幅和相位的计算复杂。
第2章 确知信号分析
3. 指数函数表示式
周期为T0的信号f(t)还可用如下所示的指数形式表示：
其中，
f(t) Vnej2πn0ft n
(2-2-3)
1
VnT0
T0 2 f(t)ej2πn0ftdt
第2章 确知信号分析
2.2 周期信号的频谱分析
频谱分析是指找出信号包含的频率成分，包括其幅度、相 位和分布。信号的频谱在通信原理课程中占有极其重要的地位。
频谱分析的目的： (1) 信号f(t)有哪些频率成分。 (2) 各频率成分幅度、相位大小。 (3) 主要分量占据的频带宽度(包括频域中的位置)。 确知信号频谱分析的方法： (1) 傅氏级数，其研究对象是周期信号。 (2) 傅氏变换，其研究对象是非周期信号。
2.1.1 常用信号的分类 1. 确知信号和随机信号 能用确定的数学表示式描述的信号称为确知信号。确知
信号的基本特征是：不论过去、现在或未来的任何时间，其 取值总是惟一确定的。还有些信号没有确定的数学表达式， 当给定一个时间值时，信号的数值并不确定，通常只能知道 其取值的概率，这种信号称为随机信号。
第2章 确知信号分析
通信原理 确知信号(精选)30页PPT
心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
30
通信原理 确知信号（精选）
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
30
通信原理 确知信号（精选）
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
其中每一个信号的频率都是基波频率的倍数，并在基
波周期T内都是周期的。那么一个由成谐波关系的复指
数线性组合形成的信号
x(t)
ejk0t
k
ejk(2T)t
k
k
k
对T来说也是周期的，则定义上式为信号的傅里叶级数
表示
对上式两端同乘 e jn0t
x(t)ejn0t
e e jk0t jn0t
k
k
然后两端同取积分：
sin6t 1 (e6t e6t) 2j
x(t)1(e4te4t)j(e6te6t)
2
2
2
1 2
,
2
1 2
,
3
j , 2
3
j, 2
k 0,k 2,3
▪ 因此周期信号或者说它的各分量系数可由下图中的（复）频谱
进行表征。可以看到，复频谱除正频率分量外，还包括负频率
分量。负频率的出现是数学运算（欧拉公式）的结果，并无物
傅立叶级数
▪如果一个信号是周期的，那么对于一切t，存在着某 个正值的T，有：
x(t)x(tT)
其中T为信号的周期，则 0 2 T 称为基 波频率
在通信系统中有两种基本的周期信号：
x(t)cos0t 和 x(t) ej0t
▪假设有复指数信号集：
k ( t) e jk (2 T ) t e jk 0 t, k 0 , 1 , 2 L
~ x(t)k T 1X(jk0)ejk0t
由于 T2 0
~ x(t)21k X(jk0)ejk0t0
▪那么我们可以得到傅立叶变换对：
x(t)21 X(j)ejtd
X(j) x(t)ejtdt
▪通过上述两个变换公式，我们可以将非周期信号从时 域变换到频域，或是完成逆变换
▪ 例如：求x(t)的傅里叶变换
确定信号的分析
▪一般说来，信号分析就是将（复杂）信号分解为若干 简单分量的叠加，并以这些分量的组成情况对信号特 性进行考察。对信号进行分析的方法通常有两类：时 域分析和频域（谱）分析
▪其中时域分析以波形为基础。频域分析则将时域信号 变换到频域中进行分析，最基本的方法是将信号分解 为不同频率的余（正）弦分量的叠加，即利用傅里叶 变换（级数）进行分析。
理意义
Fn 两条谱线对应于 cos0t
－20－0 0 0 20 30 40
n0
(a) 幅度谱
n
0 0 20 30 40
－20－0
n0
(b) 相位谱
▪ 谱线的画法
1. 双边带谱：根据复指数形式来画
x(t)
ej k0t
k
ej k (2T)t
k
k
k
2. 单边带谱：根据三角函数形式来画
x(t)0 2kcok s0t(k) k1
因此可得：
Tej(kn)0tdt 0
T, 0,
那么式1可推导为：
kn kn
则：
Tx(t)ejn0tdt 0
e dt T j(kn)0t
k0
k
Tk
k
1 T
T x(t)ejn0tdt
0
x(t)
ej k0t
k
ej k (2T)t
k
k
k
k T 1Tx (t)e j k 0 td t T 1Tx (t)e j( k 2 T )td t
k T 1 T T 2 2x (t)e jk 0 td t T 1 x (t)e jk 0 td t
▪则我们定义 X( j) 为T k 的包络函数
Tk x (t)ej ktd tX(j )
则有
k
1 T
X(
jk0)
代入傅里叶级数表达式可得
x%(t)
ejk0t k
k
x(t)eat ,a0
[x(t)]X(j) e at ejtdt
0eatejtdt eatejtdt
0
bexdxex beb ea
a
a
1
(e(a j)t 0 )
1
(e(a j)t
)
a j
a j
0
11
a j a j
a2
2a
2
▪ 再例如：
x (t)1 x 1 (t)2 x 2 (t)
▪ 上两式定义了周期连续时间信号的傅里叶级数（复指数形式）
▪ 傅里叶级数的三角表示形式
x(t)0 2kcok s0t(k) k1
▪ 考虑信号的傅里叶级数的复指数表示形式。
x(t)sin0t
ej0tco0tsjsin 0t ej0tco0ts jsin 0t
2jsin 0tej0tej0t
双边带谱线
单边带谱线
傅立叶变换
假设周期信号x(t)的一个周期表示为信号 ~x(t)
▪对于非周期信号 ~x(t) ，则有傅立叶级数的表示公式：
x%(t) ejk0t kk Nhomakorabeak
1 T
T2 x% (t)ejk0tdt
T2
▪由于在一个周期内 x(t)~ x(t)
假设其余的地方x(t)=0，则上式可以写成：
傅里叶级数与傅里叶变换
▪ 根据傅立叶分析原理证明，“任何”重复的波形都可以分解为 含有基波频率和一系列频率为基波频率倍数的谐波分量。谐波 是正弦波，每个谐波都具有不同的频率、幅度与相角
▪ 狄里赫利条件： 1）在一个周期内，周期信号 x(t) 必须绝对可积 2）在一个周期内，周期信号 x(t) 只能有有限个极大值和极小 值 3）在一个周期内，周期信号 x(t) 只能有有限个不连续点，而 且，在这些不连续点上， x(t) 的函数值必须是有限值
si n0t21j(ej0t ej0t)
x(t)
ej k0t
k
ej k (2T)t
k
k
k
1
1 2j
j, 2
1
j 2
k 0, k 1
x (t) c4 o t s6 it,n0 2
ej0tco0tsjsin 0t ej0tco0ts jsin 0t
co4st1(e4t e4t) 2
[x1(t)]X1(j) [x1(t)]X1(j)
[x(t)]X(j) 1x1(t)ejt 2x2(t)ejtdt
1x1(t)ejtdt
2x2(t)ejtdt
1X1(j)2X2(j)
系统的概念
▪ 从广义的角度看：具体的系统都是一些元件、器件或 子系统的互联
▪ 从信号处理的角度看：一个系统可以看作是一个过程， 在其中输入信号被该系统所变换，或者说系统以某种 方式对信号作出响应
ejxcos(x)jsin(x)
Tx(t)ej n0td t T
0
0
e ke jjx k 0tec o js n(0txd )tjsin(x)
k
Tx(t)ej
0
n0td t
k
e d T j(kn)0t
0
t式1
k
0 T e j( k n ) 0 td 0 t T ck o n ) s 0 td ( jt0 T sk i n )0 t( d