信号与系统第五章傅立叶变换应用于通信系统.ppt

§ 5.1 引言 本章主要内容 §5.2 利用系统函数H(j?)求响应 一．系统的频响特性与H(s)的关系 二．正弦信号激励下系统的稳态响应 三．非周期信号的响应 总结 §5.3 无失真传输 一．失真 相位特性为什么与频率成正比关系？ 三．利用失真——波形形成 总结 §5.4 理想低通滤波器 § 5.5 系统的物理可实现性、佩利－维纳准则 一．一种可实现的低通 二．佩利－维纳准则 说明 §5.6 利用希尔伯特(Hilbert)变换研究系统的约束特性 一．由傅里叶变换到希尔伯特变换 希尔伯特变换 二． 可实现系统的网络函数与希尔伯特变换 三．常用希尔伯特变换对 §5.7 调制与解调 一．调制原理 1．调制 幅度调制（抑制载波的振幅调制，AM-SC） 频谱结构 分析 2．解调 频谱 二．调幅、抑制载波调幅及其解调波形 利用包络检波器解调 §5.8 带通滤波系统的运用 前言 一．调幅信号作用于带通系统 二．频率窗函数的运用 § 5.9 从抽样信号恢复　　连续时间信号 时域运算 说明 二．零阶抽样保持 h0(t) 波形及频谱图 补偿低通滤波器 信号的恢复 § 5.10 脉冲编码调制(PCM) 引言 PCM通信系统简化框图 量化 编码原理示意图 PCM的优缺点 §5.11 频分复用与时分复用 一．频分复用 复用?发信端 复用?收信端 频分复用解调分析 二．时分复用 优点 三．码速与带宽，时分复用的码间串扰 利用Sa函数码型避免码间串扰 在实际电路与系统中，要产生和传输接近δ函数的时宽窄且幅度大的脉冲信号比较困难。为此，在数字通信系统中经常采用其他抽样方式，如零阶抽样保持。 补偿低通滤波器 补偿低通滤波器 此滤波器的相位超前，无法实现，实际中允许延时存在，但要求系统为线性相位。 PCM通信系统简化框图 量化 编码原理示意图 PCM的优缺点 　 利用脉冲序列对连续信号进行抽样产生的信号成为脉冲幅度调制（PAM）信号，这一过程的实质是把连续信号转换为脉冲序列，而每个脉冲的幅度与各抽样点信号的幅度成正比。 在实际的数字通信系统中，除直接传送PAM信号之外，还有多种传输方式，其中应用最为广泛的一种调制方式称为脉冲编码调制（PCM）。 在PCM通信系统中，把连续信号转换成数字（编码）信号进行传输或处理，在转换过程中需要利用PAM信号。 量化的过程是将信号转换成离散时间离散幅度的多电平信号。 1111 15 1110 14 1101 13 1100 12 1011 11 1010 10 1001 9 1000 8 0111 7 0110 6 0101 5 0100 4 0011 3 0010 2 0001 1 0000 0 脉冲编码波形 二进制等效数字 数字 提高了信噪比： 模拟通信系统——中继器——噪声累加； PCM——数字通信系统——再生器——噪声不会累加； 合理设计A/D,D/A变换器可将量化噪声限制在相当微弱的范围内。 组合多种信源传输时具有灵活性； 便于实现各种数字信号处理功能。 缺点： PCM信号传输时占用频带加宽，例如 语音信号　　　300~3400Hz 4kHz 抽样率　　　　　　　　　　　　8kHz 8位脉冲编码　　　　　　　　　64kHz 频分复用 时分复用 防止码间串扰的方法 复用：在一个信道上传输多路信号。 频分复用 （FDM） 时分复用 （TDM） 码分复用（码分多址） （CDMA） 波分复用 （WDM） 频分复用：就是以频段分割的方法在一个信道内实现多路通信的传输体制。 (frequency division multiply) 调制，将各信号搬移到不同的频率范围。 X 收信端：带通滤波器，分开各路信号，解调。 吉伯斯现象 ：跳变点有9%的上冲。 改变其他的“窗函数” 有可能消除上冲。 （例如：升余弦类型） 2 1． 时，才有如图示，近似矩形脉冲的响 应。如果 过窄或 过小，则响应波形上升与下降时 间连在一起完全失去了激励信号的脉冲形象。 讨论 一种可实现的低通 佩利－维纳准则 理想低通滤波器在物理上是不可实现的，近似理想低通滤波器的实例 公式推导 物理可实现的网络 佩利－维纳准则——系统可实现的必要条件。 对于物理可实现系统,可以允许H(jω) 特性在某些不连续的频率点上为零，但不允许在一个有限频带内为零。 按此原理， 理想低通、理想高通、理想带通、理想带阻等理想滤波器都是不可实现的； 佩利-维纳准则要求可实现的幅度特性其总的衰减不能过于迅速； 佩利-维纳准则是系统物理可实现的必要条件，而不是充分条件。 希尔伯特变换的引入 可实现系统的网络函数与希尔伯特变换 已知正负号函数的傅里叶变换 根据对