通信信号处理讲义第一章2013

第一章 通信信号处理基本知识
有线通信
通信 百度文库线通信
基带传输 频带传输
模拟调制 数字调制
骨干网络（核心网络） 通信网络
接入网络（空中接口）
窄带通信 宽带通信
1. 组网方式：点对点、点对多点、Ad Hoc、Mesh 2. 多址方式：FDMA、TDMA、CDMA、SDMA 3. 复用技术：蜂窝技术
第一章 通信信号处理基本知识
一阶循环平稳过程
• 随机信号的均值 M x(t)M x(tk0 T )
•
均值的Fourier级数展开
Mx(t) Mxej2t
• 循环频率α；
• 循环均值
M x T 1 0 T T 0 0 //2 2M x(t)e j2 td tx (t)e j2 tt
二阶循环平稳过程
• 随机信号的相关函数 R x(t,)R x(tk0T ,)
通信信号处理第一章2013
精品jing
易水寒江雪敬奉
课程概况
• 教学目标 ① 了解通信信号的各种描述形式、无线传输信道特征、模型； ② 了解通信信号处理对象、常用方法、主要内容； ③ 重点掌握通信信号的时域处理和空域处理方法； ④ 了解5个主题：时域均衡、认知无线电中的信号处理、协同通
信中的信号处理、阵列天线系统中的信号处理、多用户检测。
•
循环谱相关密度函数
Rx(f) Rx()ej2ft
二阶循环平稳过程
二阶循环平稳过程性质
• 随机信号通过LTI系统，输出信号功率谱和互功率谱
P y (f) H (f)2 P x (f)P y ,* ( y f) H ( f) H ( f) P x * ( x f)
• 循环谱相关密度函数和循环谱互相关密度函数
常用信号处理技术
• 时域：均衡、交织（时间分集） • 频域：OFDM、频率分集 • 空域：智能天线、空间分集、协同分集 • 多域（空、时、频、码）联合：多用户检测
1.2 通信信号的表示和特征
• 通信信号分类 ➢ 随机信号与确定信号 ➢ 平稳信号和非平稳信号 ➢ 连续信号与离散信号 ➢ 低通信号与带通信号 ➢ 有限功率信号与无限功率信号 • 通信信号具有随机特征 • 通信信号处理采用统计分析方法
•
相关函数的Fourier级数展开
Rx(t,) Rx()ej2t
• 循环相关函数 R x () T 1 0 T T 0 0 // 2 2 R x ( t,) e j2 td tx ( t)x * ( t ) e j2 t t
• 对称形式 R x ()x (t /2 )x * (t /2 )t
平稳信号统计特性
• 自相关函数关于时延τ共轭对称 Rx*()Rx() • 功率谱密度是非负实数 P x*(f)P x(f)0 f
• 信号功率有限 E [x(t)2]R x(0 ) P x(f)d f
• 信号通过LTI系统，平稳特性不变
y ( t ) x ( t ) * h ( t ) x ( u ) h ( t u ) d ,P y ( u f) H ( f) 2 P x ( f)
P y ( f ) H ( f ) H ( f ) P x ( f ) P y * , ( f y ) H ( f ) H ( f ) P x * ( f x )
•
谱相关系数
x(f)
Px(f)
Px(f/2)Px(f/2)
y(f) x(f)
• 用功率谱或相关函数辨识非最小相位系统存在多重性
二、循环平稳过程
• 周期平稳（cyclostationary）特性：统计特性表现为周期或多 周期平稳变化，本身是非平稳信号
➢ 一阶循环平稳过程：数学期望具有周期性 ➢ 二阶循环平稳过程：相关函数具有周期性 ➢ 高阶循环平稳过程：高阶统计量具有周期性
I(A)NloP g (A)
H pi logpi i1
• 用循环二阶统计量可以辨识非最小相位系统
• 信号检测：频谱感知+模式识别
三、解析信号
• 实际传输用实信号，信号处理用复信号 • 解析信号 sA(t)s(t)js ˆ(t)
• 实部 s(t)a(t)co(st)[]
• 虚部 sˆ(t)s(t)*h(t)s(t)*1t
• Hilbert滤波器传递函数 H( f ) 1
一、平稳过程
1. 严格平稳过程（狭义平稳过程） 随机变量 x (t ) 的概率分布函数与 x(t ) 的概率分布函数对所有的时延τ都是相同的。
2. 广义平稳过程（弱平稳、协方差、二阶平稳） ① 数学期望为常数 E[x(t)]m ② 功率有限 E[x(t)2] ③ 协方差
E { x ( t ) [ m ] x ( s ) [ m ] } E [ x ( t ) x ( s ) m ] 2 R x ( t s ) m 2 R x ( t , s ) m 2
信源
信道编码
基带
调制
信源编码
上变频
功放
信道解码
信宿
基带
解调
信源解码
下变频
选放
1.1 通信信号处理研究对象
• 通信信号具有的重要特点： ➢ 传输环境非常复杂：多径效应、阴影效应、各种干扰 ➢ 干扰：多普勒效应、耦合效应、多址干扰 ➢ 信号传输可靠性要求高 ➢ 信号传输有效性要求高 • 通信信号处理主要针对通信系统的接收部分 • 利用通信信号处理技术改善接收性能，弥补传输环境造成的影响
三、解析信号
• Hilbert变换性质 ① 实信号经过Hilbert变换，信号频谱幅度保持不变 ② 解析信号实部和虚部之间存在 s(t)H[sˆ(t)] ③ 实信号的Hilbert变换 s(t) H { H [s(t)] } H 2 [s(t)] ④ 如果 x(t)x1(t)*x2(t)Hilbert变换满足
参考文献
❖ 张贤达、保铮：通信信号处理，国防工业出版社，北京，2000 ❖ Joseph Boccuzzi 著 ， 刘 祖 军 译 : Signal Processing for Wireless
Communications，电子工业出版社，北京，2010 ❖ IEEE Transaction on Communications ❖ IEEE Transaction on Antennas and Propagation ❖ IEEE Transaction on Vehicular Technology ❖ IEEE Transaction on Signal Processing