《通信概論》課件 任務(wù)2 信號的基礎(chǔ)知識

任務(wù)2信號的基礎(chǔ)知識信號的概念一信號的時域概念二學(xué)習(xí)內(nèi)容通信概論信號的頻域概念三模擬信號如何轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號四信號的概念一通信概論信號的分類對信號的分類方法很多，信號按數(shù)學(xué)關(guān)系、取值特征、處理分析、所具有的時間函數(shù)特性、取值是否為周期等，可以分為確定性信號和非確定性信號（又稱隨機(jī)信號）、連續(xù)信號和離散信號（即模擬信號和數(shù)字信號）、時域信號和頻域信號、周期信號和非周期信號等。按照分析域劃分時域信號和頻域信號從自變量的角度區(qū)分連續(xù)信號離散信號從因變量的調(diào)度區(qū)分模擬信號數(shù)字信號信號是否重復(fù)區(qū)分周期信號非周期信號確定性信號非確定性信號（隨機(jī)信號）是否可以預(yù)知劃分信號的時域概念二通信概論時域是描述數(shù)學(xué)函數(shù)或物理信號對時間的關(guān)系。例如，一個信號的時域波形可以表達(dá)信號隨著時間的變化。信號的時域模擬信號是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號。是指用連續(xù)變化的物理量所表達(dá)的信息，如溫度、濕度、壓力、長度、電流、電壓等等，我們通常又把模擬信號稱為連續(xù)信號，它在一定的時間范圍內(nèi)可以有無限多個不同的取值。模擬信號數(shù)字信號指自變量是離散的，因變量也是離散的信號，這種信號的自變量用整數(shù)表示，因變量用有限數(shù)字中的一個數(shù)字來表示。數(shù)字信號1抗干擾能力強(qiáng)2便于加密處理3便于存儲、處理和交換5便于構(gòu)成綜合數(shù)字網(wǎng)4設(shè)備便于集成化、微型化數(shù)字信號的特點(diǎn)周期信號每隔一定時間T(稱為周期〕重復(fù)變化，周而復(fù)始且無始無終的信號。f(t)=f(t+nT)其中:n為整數(shù)，滿足此關(guān)系式的最小T值稱為信號的周期。非周期信號時間上不具有周而復(fù)始的特性，即無周期性。f(t+nT)≠f(t)也可看作為一個周期T趨于無窮大時的周期信號。信號的頻域概念三通信概論頻域是描述信號在頻率方面特性時用到的一種坐標(biāo)系。信號的頻域信號的頻域

自變量是頻率，即橫軸是頻率，縱軸是該頻率信號的幅度，也就是通常說的頻譜圖。頻潛圖描述了信號的頻率結(jié)構(gòu)及頻率與該頻率信號幅度的關(guān)系。

信號頻域分析是以輸入信號的頻率為變量，在頻率域，研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能的關(guān)系，揭示了信號內(nèi)在的頻率特性以及信號時間特性與其頻率特性之間的密切關(guān)系，從而導(dǎo)出了信號的頻譜、帶寬以及濾波、調(diào)制和頻分復(fù)用等重要概念。f(t)=a1sin(ft)+a3sin(3ft)+a5sin(5ft)+a7sin(7ft)模擬信號如何轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號四通信概論舉例說明聲音信號如何轉(zhuǎn)換成比特流轉(zhuǎn)換

量化

編碼采樣轉(zhuǎn)換步驟舉例說明采樣

通過抽樣得到一系列在時間上離散的幅值序列稱為樣值序列，這些樣值序列的包絡(luò)線仍與原模擬信號波形相似，我們把它稱之為脈沖幅度調(diào)制信號。模擬信號數(shù)字化的第一步是在時間上對信號進(jìn)行離散化處理，即將時間上連續(xù)的信號處理成時間上離散的信號，這一過程稱之為抽樣。從時間軸上等間隔取N個時間點(diǎn)，然后取N個值。使連續(xù)信號f(t)變成了離散的f(t0)、f(t1)、f(t2)、……量化

分類分為均勻量化和非均勾量化。均勾量化:量化間隔是均勻的。非均勻量化:量化間隔是不均勻的。概念量化就是把信號在幅度域上連續(xù)的樣值序列用近似的辦法將其變換成幅度離散的樣值序列。方法將幅度域連續(xù)取值的信號在幅度域上劃分為若干個分層〔量化間隔），在每一個分層范圍內(nèi)的信號值攻某一個固定的值來表示。目的是提高系統(tǒng)的抗干擾能力，比如糾錯碼、卷積碼。將信源產(chǎn)生的消息變換為數(shù)字序列的過程。從功能上可以分為3類，僅具有發(fā)現(xiàn)差錯功能的檢錯碼，如循環(huán)冗余校驗碼、自動請求重傳ARQ等；具有自動糾正差錯功能的糾錯碼,如Turbo碼；既能檢錯又能糾錯功能的信道編碼，最典型的是混合ARQ。信道編碼編碼分為信源編碼和信道編碼。信源編碼〔提高有效性)，模擬信號數(shù)字化，提高信源的效率﹑去除冗余度。信道編碼{提高可靠性)，將信號變換為適合信道傳輸?shù)男盘?，增加糾錯能力，減少差錯。分類針對信源輸出符號序列的統(tǒng)計特性來尋找某種方法，把信源輸出符號序列變換為最短的碼字序列，使后者的各碼元所載荷的平均信息量最大，同時又能保證無失真地恢復(fù)原來的符號序列。追求的是相同的信息量用最少