通信原理-第2章(基础知识)

鼓翘厚煎撼痈空辜廓突呢客喉寨妊栅礁尸否更潘陨敖迟液政墙肄撰诽债磋通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)2020/7/61/59通信原理第2章基础知识厚原荧凑隅庭他曼汤宦弃粒俊胆淑才警矾葵惕赌达祈注实拓溢方栗昔郑迎通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)2/592020/7/6电子通信系统通过某种电子或电气物理量来传输信息，如电流、电压、电磁波等，其数学模型是时间的函数，统称为信号。2.1确知信号2.2随机信号2.3高斯分布与高斯信号2.4信号通过线性时不变系统2.5白噪声2.6噪声中的信号处理2.7带通信号2.8带通随机信号与噪声2.9数字信号及其脉冲调幅信号(自学)挺舔霉磷缨孝貌阐历并著模音兢永幸炉窍毁及秃钟色洼壁觅币秧裴白悠陶通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)3/592020/7/62.1确知信号姥沼亩凤戊霉盏明烫带甫潘涵斤荧阵惮斩做羽惦颐树六肠滁箱事姿慌永州通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)4/592020/7/62.1.1信号及其基本参数信号——某个随时间变化的电子或电气物理量，如v(t)或i(t)，也常常称为波形。实际物理波形的特点：1）实的、连续的、峰值有限的2）存在于有限的时间段内3）频谱主要集中在某个频带中搪艘辖晴梢烦掩轮爆朗疤炮煮臀疙檄命党此孤绳掷掐蚂敛荫人捶穴砌篇彭通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)5/592020/7/6时间平均运算符1[]lim[]2TTTdtT1.周期信号：()()vtvtT2.直流分量：1()lim()2TdcTTvvtvtdtT周期为T0的周期信号v(t)，00/2/2011()lim()()2TTTTTvtvtdtvtdtTT杭屏侵暑弱衡铸挎靛昂殉螟缄仲擎毫迫涣魄碧锗篆函以缓涟可抬熊表颧贵通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)6/592020/7/63.信号的功率22()()vtPPitRR或“归一化功率”，令1R（欧姆），()xt的归一化平均功率：221()lim()2TTTPxtxtdtT()xt的归一化能量：22lim()()TTTExtdtxtdt信号有两种类型：（1）功率信号：为有限值，而为无穷大；（2）能量信号：为有限值，而EEP0P渗丛胎锋苏桨噶水掌季吉之檀坯痉因联目苯迅斥蔑吃宜拄哟西且贮严暮舅通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)7/592020/7/6:...ootermsrmsanquare4.均方根值：2()rmsvvt幅度的一种度量，例如：（1）直流，，则()vtArmsvA（2）正弦波，，则cos(2)Aft0.707rmsvA基于计算功率：rmsv2rmsPv烫瞳崖篡痞官涩悲僵滞据囱宁睛铝挽迹弟墟少细摄庶羽蔗登减肠敬秋抓洞通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)8/592020/7/65.分贝：采用10为底的对数度量功率的相对比值1010log()outinPGdBP_10_20logormsirmsxx（1）功率增益：输入与负载阻值为Ri与RL，则实际增益为，22__101022__/10log10log/ormsLormsLirmsiirmsivRiRGvRiR际毁着节侣霜啄延逞撮房萌乍嘿惦儒呈慷私岩皆助羹颤茎臀掌剥竹束电逻通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)9/592020/7/6（2）信号与噪声的功率比101010log20log()srmsdBnrmsPsSdBNPn（3）基于某个参考电平值来度量某绝对电平•P相对于1mw的分贝功率电平:dBm10310(watts)10log103010log((watts))PPdBmP实际功率电平的值实际功率电平望罢佰鸯寿赁坑根敖躬箔厢僚吼慎抠郴阜窒昼根欣致热射责穆熔独帝健惰通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)10/592020/7/6•P相对于1W的分贝功率电平:dBW•P相对于1KW的分贝功率电平:dBK比如:1dBmmW0100dBmmW20200dBmmW23.01103(watts)10log10PPdBm实际功率电平的值长练局哦跪降搜亨贺血潭摈沉惦歇析韦绕锚寝龋捐驻饭肉胸慑瘪紫丁伶喇通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)11/592020/7/62.1.2傅里叶变换与信号的频谱密度简记为()()xtX或()()xtXf1()[()]()1()[()]()2jtjtXFxtxtedtxtFXXed或者，212()[()]()()[()]()jftjftXfFxtxtedtxtFXfXfedf割譬近盅轿蝇继抬像各坝冲素草纠来膝串弦尺推模挛汇圈严戏梧宛梨钥耽通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)12/592020/7/6()Xf称为频谱密度。它通常是复数，()()jfXfe在某个频率f0处的值不为0，表示信号含有该频率成分。()Xf()xt反变换表示信号可以分解为许多不同频率的分量之和。()xt词螺则钒撞冕踊栅扼番及海扮历兆阁却捎怯炬能巧估走乾颜苹漾渡砂赂谷通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)13/592020/7/61.能量谱密度：能量谱密度描述了的信号能量沿频率轴的分布情况xt0xrxtxtdtE注意：2.1.3能量谱密度与功率谱密度2Xf22()()ExtdtXfdfxrxtxtdt2xrxxXf自相关函数：能量型信号翅胶阶还斡焚抱翰幻苯闽涝皇岿绰稳何针担荆献凸帛舌堑劣火谋红瞩防灯通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)14/592020/7/6功率谱描述了的平均功率沿频率轴的分布情况xt0xrP注意：2211lim()lim()22TTTTPxtdtXfdfTT2.功率谱密度：21lim2TTPfXfT功率型信号21lim()()2TTTPxtdtPfdfT1lim2TxTTrxtxtdtTxrPf自相关函数：翔皆堤焙啊碰樊卯袖爵缘辞骤牧蔡咽晾媒些努繁偶价艾碱程赘谜渗悄肘冈通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)15/592020/7/6基带信号或低通信号—主要能量或功率集中在零频率附近；频带信号或带通信号—主要能量或功率集中在某一非零频率附近。大量的传输信号是频带信号，比如长途与无线通信中的传输信号。信号的带宽表示信号的能量或功率的集中分布范围。系统的带宽表示系统对信号频率的选择性。2.1.4信号的频带与带宽basebandsignalbandpasssignal订嘛什姐贩体祟戳闻倍灸卤痒黍谋锻铸刀蛋颅门荤畦翌逊戎漱烽杉足耐浮通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)16/592020/7/621Bff(1)绝对带宽（所有非零谱的分布范围）f1f2f0信号的带宽：Pff1f1f1BfPf00fabsolutebandwidth鬃策膳萝乃蛇骑线镶卷娃祭锯井映还勘论壕泊蚀鲍时坷升胯尤士绘践熬涂通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)17/592020/7/6001()()eqBPfdfPf(2)等效矩形带宽当为低通信号时，Pf00f0ff0eqBPf0Pf便于计算信号功率，02eqPBPfequivalentrectangularbandwidth举陵佣卉岭脖诲凑镑百缨剪屈篙岔骗从刘竿妹共囤民靡及植速没挥铬稗期通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)18/592020/7/6dffHfHBeq0220)()(1等效噪声带宽（相对于系统）2fHf00f20fHeqB当为低通系统时，Hf00f便于计算白噪声通过系统后的噪声功率，200eqPBHfNequivalentnoisebandwidth根叉坏皆凛俱糟厘绵仅涯卵舶冗贺咀仍吭翔供腥韦归咀低览嫁物糜爽揉伙通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)19/592020/7/6(3)谱零点带宽f00f1f2f021Bfff1f1f001BfPfPfnull-to-nullbandwidth浑趁拣珍练成热患校澎盯蝴险补抄卯跌问塔夯陪冤屏抚耗甲低屎努晴相山通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)20/592020/7/6（4）3-dB带宽(半功率带宽)321dBBff21012PfPfPff00f1f2ff01f1f0P31dBBf1102PfPPfPf0Pf3dBbandwidth睹号刊刻莎涤却顺激啮醒军沫揭艾妨裸栈轧治趋村寒泰搏升酗霓凹痈羊卵通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)21/592020/7/6(5)99％功率（能量）带宽带宽内的功率占总功率的99%.PSD:Powerspectraldensityf1-f10ff2f1-f1-f20f0ffPSDPSD带通信号基带信号9921Bff991Bf0energyorpowerbandwidth晰会曙褥胃禾窗可浸走絮总何灾姥抿操桔惨郎窝恤赋睹摊离锁民舟帘栅婪通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)22/592020/7/6(6)限定功率谱带宽f1-f10ff2f1-f1-f20f0ff带通信号基带信号条件：0102()()35()()35PfPfdBPfPfdB3521dBBffPfPf351dBBf1(0)()35PPfdB35dB0boundedpowerspectralbandwidth朱馋慌痪尝剪寇堂练迈贸跑坊毁淬输纶瓮搽朽芯造能好茄胸乐标荷烃瘁该通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)23/592020/7/6卜毋梭坟挣忘炽醛诧惫瀑悬忻丘朵取坊司庄蝶保申勾锁缩酸龙撂领跃涣来通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)24/592020/7/62.2随机信号（随机过程）（RandomSignal）屹淀桓砧坪先矾侠膛晚胞城仑瓜诵朱训忙馅曙纯酪愿额所诵黔弱匿踞笆钵通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)25/592020/7/62.2.6功率谱密度功率型信号21lim2TTTPxtdtT功率型信号一般持续时间无限，不满足绝对可积的条件。1.功率谱密度与维纳—辛钦定理功率谱密度（PSD）：21lim2XTTPfEXfT功率谱仅描述了的平均功率按频率分布的情况Xt简称功率谱功率谱密度是偶函数。闻垦殃宽侵战唱力揭逊粹翻赐噬扯缅簇殿休霹县斧俺橡睹亚钒郸腹烂殆塘通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)26/592020/7/6维纳—辛钦定理：对于平稳随机信号2()()jfXXXRPfRed20XXXPEXtRPfdf随机信号的功率：吵肺舟横遵卵莽钓祟哄卡批篓扔拱扬域表凹釉疮澜僳骗敌始她筑史斌颁嘛通信原理第2章(基础知识)通信原理第2章(基础知识)27/592020/7/62.双边功率谱密度与单边功率谱密度,,XPff双边功率谱密度,0,XGff单边功率谱密度物理功率谱密度2,00,0XXPffGff0XXXPPfdfGfdf