通信技术与系统第二章信号与噪声分析资料
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随机信号的变化规律是未知的，比如我们打 电话时的语音信号、电视节目中的图像信号 还有一些噪声等。
通信系统常用信号类型
3、能量信号与功率信号
瞬时功率：
P(t) v(t) 2 或者P(t) i(t) 2 R R
归一化瞬时功率或R=1Ω时的能量
P(t) g(t) 2
R=1Ω时的归一化能量：E
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。
率是基波的二倍。
以此类推，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
t (a) 原始方波和基波
t (b) 基波＋3次谐波
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
f
(t )
a0 2
(an
n 1
cos n0t
bn
sin
n0t )
信号频谱分析概述
a0
2 T0
T0 / 2 T0 / 2
f (t)dt
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；
系统表示方式
线性
遵循叠加原理和比例倍增
若：f1(t) g1(t)，f2 (t) g2 (t) 则：a1 f1(t) a2 f2 (t) a1g1(t) a2 g2 (t)
时不变
若：f (t) g(t) 则：f (t t0 ) g(t t0 )
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；
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存储；
y 5 4 3 2 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t (b) 离 散 信 号
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t (c) 数 字 信 号
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；
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
y
y
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t
(a) 模 拟 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
t
t
(c) 基波＋3次谐波＋5次谐波
(d) 基波＋3次谐波＋5次谐波＋7次谐波
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
an
2 T0
T0 / 2 T0 / 2
f (t) cos0dt
2
bn T0
T0 / 2 T0 / 2
f (t) sin0dt
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
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)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。
g (t )
2dt
平均功率：P lim 1 T g(t) 2 dt T 2T T
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， 0 E
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，0 P
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。
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，其研究方法 也不一样，
信号频谱分析概述
周期信号的频谱
周期信号：信号的变化按一定规律重复出现的信号。
f (t) f (t nT )
或者：f (t) g(t kFra Baidu bibliotek)
k
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
2、确定信号和随机信号 根据信号的变化规律可分为确定信号和 随机信号。
确定信号的变化规律是已知的，比如正弦型 信号、指数信号等；
通信系统常用信号类型
3、能量信号与功率信号
瞬时功率：
P(t) v(t) 2 或者P(t) i(t) 2 R R
归一化瞬时功率或R=1Ω时的能量
P(t) g(t) 2
R=1Ω时的归一化能量：E
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。
率是基波的二倍。
以此类推，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
t (a) 原始方波和基波
t (b) 基波＋3次谐波
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
f
(t )
a0 2
(an
n 1
cos n0t
bn
sin
n0t )
信号频谱分析概述
a0
2 T0
T0 / 2 T0 / 2
f (t)dt
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；
系统表示方式
线性
遵循叠加原理和比例倍增
若：f1(t) g1(t)，f2 (t) g2 (t) 则：a1 f1(t) a2 f2 (t) a1g1(t) a2 g2 (t)
时不变
若：f (t) g(t) 则：f (t t0 ) g(t t0 )
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；
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存储；
y 5 4 3 2 1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t (b) 离 散 信 号
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t (c) 数 字 信 号
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；
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
y
y
5
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4
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2
1
1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t
(a) 模 拟 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
t
t
(c) 基波＋3次谐波＋5次谐波
(d) 基波＋3次谐波＋5次谐波＋7次谐波
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
an
2 T0
T0 / 2 T0 / 2
f (t) cos0dt
2
bn T0
T0 / 2 T0 / 2
f (t) sin0dt
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
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)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。
g (t )
2dt
平均功率：P lim 1 T g(t) 2 dt T 2T T
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， 0 E
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，0 P
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。
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，其研究方法 也不一样，
信号频谱分析概述
周期信号的频谱
周期信号：信号的变化按一定规律重复出现的信号。
f (t) f (t nT )
或者：f (t) g(t kFra Baidu bibliotek)
k
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
2、确定信号和随机信号 根据信号的变化规律可分为确定信号和 随机信号。
确定信号的变化规律是已知的，比如正弦型 信号、指数信号等；