(周?chē)?現(xiàn)代信號(hào)處理基礎(chǔ)平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)特征與信號(hào)模型

1、 (移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室 逸夫樓逸夫樓YF514樓）樓）E-mail: 參考書(shū)目 姚天任、孫 洪，現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理，華中理工大學(xué)出版社，1999 張賢達(dá)著，現(xiàn)代信號(hào)處理（第二版），清華大學(xué)出版社，2002 美 Simon Haykin, Adaptive Filter Theory, 4th-Ed, Prentice-Hall, 2002,中譯本，自適應(yīng)濾波器原理(第四版)，鄭寶玉等譯，電子工業(yè)出版社(2003) 龔耀寰，自適應(yīng)濾波（第二版）時(shí)域自適應(yīng)濾波和智能天線，電子工業(yè)出版社，2003.7 S.K.Mitra 著，孫 洪等譯，數(shù)字信號(hào)處理基于計(jì)算機(jī)的方法(第三版)，下冊(cè)，電子工業(yè)

2、出版社，2006 IEEE (Institute for Electrical and Electronic Engineers ) 電氣和電子工程師學(xué)會(huì)美 v IEEE proceeding of ICASSP (IEEE的一個(gè)學(xué)術(shù)會(huì)議）。 International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processingv IEEE Transaction on Signal Processing (IEEE Trans. SP) v IEEE Trans. ASSPv IEEE Imagev IEEE Speech IEEE 關(guān)于SP的

3、分組如下：（IEEE SP Magazine, Jan 1991) v Multichannel Data Processing Theoryv Methods of Sensor Array and Multichannel Processing v Multichannel Sinal Processing Applicationsv Signal processing theory and Methodsv Signal Processing for Communicationsv Communication Systems and Methodsv MultiChannel SPv V

4、LSI for SPv Programmable SPv Emerge Techniquesv Multimedia SPv 信息同物質(zhì)、能量一起構(gòu)成人類(lèi)最寶貴的三項(xiàng)戰(zhàn)略資源；人類(lèi)正快步走向信息社會(huì) ，信息技術(shù)信息技術(shù)( (IT) )已經(jīng)成為最具時(shí)代特征和最富活力的支柱技術(shù)之一。v 作為IT基礎(chǔ)的正在經(jīng)歷從“統(tǒng)計(jì)”到“理解”,從“傳輸”到“認(rèn)知”的巨大變革，正滿懷信心地迎接以信息的“理解”和“認(rèn)知”為主要特征，以全信息理論為主要內(nèi)容的信息時(shí)代的新階段智能信息科學(xué)時(shí)代。 v 作為信息載體的經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字，從確知到隨機(jī)的發(fā)展過(guò)程，正闊步邁向以非平穩(wěn)信號(hào)、非高斯信號(hào)為主要研究對(duì)象和以非線性、不確

5、定性為主要特征的智能信號(hào)處理時(shí)代?，F(xiàn)代信號(hào)處理主要研究這種信號(hào)。 以算法為中心, 更加注重實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用 突出一個(gè)“非”， 呈現(xiàn)“智、多、新”的特點(diǎn) “非非” SPSP向著非平穩(wěn)、非高斯、非線性方向發(fā)展向著非平穩(wěn)、非高斯、非線性方向發(fā)展 非線性信號(hào)處理 非平穩(wěn)信號(hào)處理 多分辨信號(hào)處理 信號(hào)處理發(fā)展趨勢(shì)信號(hào)處理發(fā)展趨勢(shì)”智智“ 信號(hào)處理與智能技術(shù)相結(jié)合信號(hào)處理與智能技術(shù)相結(jié)合 各種智能及其關(guān)系各種智能及其關(guān)系 生物智能(BI) 人工智能(AI)： 計(jì)算智能(CI)： 相互關(guān)系：BI AICI 計(jì)算智能計(jì)算智能(軟計(jì)算軟計(jì)算)技術(shù)技術(shù) 主要指神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊系統(tǒng)、進(jìn)化計(jì)算 也包括自適應(yīng)技術(shù)、混沌技術(shù)等

6、信號(hào)處理與智能技術(shù)相結(jié)合的智能信號(hào)處理方法信號(hào)處理與智能技術(shù)相結(jié)合的智能信號(hào)處理方法 自適應(yīng)信號(hào)處理與盲自適應(yīng)信號(hào)處理 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)處理 模糊信號(hào)處理 混沌信號(hào)處理“” SPSP向著多維、多譜、多分辨率、多媒體方向發(fā)展向著多維、多譜、多分辨率、多媒體方向發(fā)展- 多維信號(hào)處理 - 高階譜估計(jì)- 多分辨率信號(hào)處理- 多媒體信號(hào)處理“” ITIT與量子力學(xué)、生物技術(shù)等結(jié)合的信息處理新技術(shù)與量子力學(xué)、生物技術(shù)等結(jié)合的信息處理新技術(shù)- 生物信息學(xué)生物信息學(xué)：基因工程與信息科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。它以計(jì)算機(jī)為工具,對(duì)遺傳信息進(jìn)行管理、交流、破譯、預(yù)測(cè) 。- 量子信息學(xué)量子信息學(xué)：量子力學(xué)與信息科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，

7、包括量子計(jì)算、量子通信、量子密碼術(shù)、量子計(jì)算機(jī)- 基于內(nèi)容的信息理論及信息內(nèi)容的智能處理基于內(nèi)容的信息理論及信息內(nèi)容的智能處理“實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)”信號(hào)處理技術(shù)與信號(hào)處理技術(shù)與VLSI相結(jié)合相結(jié)合,集理論、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用于一體集理論、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用于一體- DSP算法與VLSI技術(shù)相結(jié)合的DSP處理器有力地促進(jìn)DSP技術(shù)的應(yīng)用- DSPs與4C(Comp,Com, Cont. Cons)結(jié)合,有力促進(jìn)了IT技術(shù)及產(chǎn)業(yè)進(jìn)步- 把微控制單元(MCU)和DSPs結(jié)合在一起的所謂“片上系統(tǒng)(SoC) ”已經(jīng)問(wèn)世- 把DSPs和應(yīng)用在一起的專(zhuān)用芯片(ASIC)即一種特殊的SoC,以及片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)已均已問(wèn)世?！皯?yīng)用應(yīng)

8、用”信號(hào)處理與通信相結(jié)合的通信信號(hào)處理是當(dāng)前研究熱點(diǎn)信號(hào)處理與通信相結(jié)合的通信信號(hào)處理是當(dāng)前研究熱點(diǎn)- 通信信號(hào)處理成為信號(hào)處理一個(gè)獨(dú)立分支，并有專(zhuān)著出版- 通信信號(hào)處理成為通信與信號(hào)處理期刊和學(xué)術(shù)會(huì)議的專(zhuān)題、專(zhuān)集- 通信信號(hào)處理從信源、終端、信道深透到網(wǎng)絡(luò)(如選路、流控、均衡)，形成所謂“網(wǎng)絡(luò)信號(hào)處理”- 基于DSP平臺(tái)的軟件無(wú)線電(SDR)技術(shù)成為現(xiàn)代通信的一項(xiàng)重要技術(shù)，也是通信信號(hào)處理的一個(gè)典型例子- 一種具有認(rèn)知 (智能) 功能的SDR與通信技術(shù)相結(jié)合的認(rèn)知無(wú)線電(Cognitive Radio)乃至認(rèn)知無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)是通信信號(hào)處理的最新發(fā)展，也是無(wú)線通信發(fā)展到智能無(wú)線通信的重要標(biāo)志。-

9、通信信號(hào)處理方法也應(yīng)用于雷達(dá)雷達(dá)信號(hào)處理 雷達(dá)信號(hào)處理雷達(dá)信號(hào)處理 通信信號(hào)處理通信信號(hào)處理 用戶 通信用戶為合作性對(duì)象 信道 通信信道時(shí)變、衰落特征明顯 干擾 碼間干擾和多址干擾 信號(hào) 通信用戶信號(hào)部分特征可已知 雷達(dá)信號(hào)處理雷達(dá)信號(hào)處理 用戶 雷達(dá)目標(biāo)為非合作性對(duì)象 信道 與通信信道相似,但處理更難 干擾 雜波干擾 信號(hào) 雷達(dá)目標(biāo)的特征未知結(jié)論：結(jié)論：雖然移動(dòng)通信與雷達(dá)是完全不同的系統(tǒng)，但其信號(hào)處理卻存在諸多相通的地方，一些主要的理論、技術(shù)和方法可以相互借鑒。線性因果最小相位時(shí)不變平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)高斯隨機(jī)信號(hào)整數(shù)維信號(hào)非線性非因果非最小相位時(shí)變非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)非高斯隨機(jī)信號(hào)分?jǐn)?shù)維(分形)信號(hào)現(xiàn)代

10、信號(hào)處理現(xiàn)代信號(hào)處理主要手段主要手段信號(hào)處理的主要手段信號(hào)處理的主要手段辨識(shí)辨識(shí)從含有噪聲的輸入輸出數(shù)據(jù)從含有噪聲的輸入輸出數(shù)據(jù) 中獲中獲取研究對(duì)象的數(shù)學(xué)模型和參數(shù)取研究對(duì)象的數(shù)學(xué)模型和參數(shù)估計(jì)估計(jì)從觀測(cè)到的有限樣本中，獲取信從觀測(cè)到的有限樣本中，獲取信號(hào)的某些特征的近似值號(hào)的某些特征的近似值濾波濾波從觀測(cè)數(shù)據(jù)中濾除噪聲從觀測(cè)數(shù)據(jù)中濾除噪聲and/or干干擾，獲取所希望的信號(hào)擾，獲取所希望的信號(hào) 精確計(jì)算 數(shù)學(xué)模型 求解微分或差分方程 估計(jì)與預(yù)測(cè) 黑盒子 軟計(jì)算: : 兩大支柱兩大支柱, ,表層信息表層信息快速變換數(shù)字濾波: : 四大處理四大處理, , 深層信息深層信息自適應(yīng)信號(hào)處理(盲,半盲

11、）非平穩(wěn)信號(hào)處理(高階譜HOS，,小波Wavelets)非線性信號(hào)處理(如NSP)v 以實(shí)現(xiàn)智能系統(tǒng)作為目標(biāo)v 以DSP的原理為理論基礎(chǔ) 以軟計(jì)算為主要處理方法 以計(jì)算機(jī)為主要實(shí)現(xiàn)手段 以通信業(yè)為主要應(yīng)用領(lǐng)域 現(xiàn)代信號(hào)處理課程主要內(nèi)容 （一）（一） 平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)特征與信號(hào)模型平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)特征與信號(hào)模型（二）（二） 維納濾波和卡爾曼濾波維納濾波和卡爾曼濾波（三）（三） 自適應(yīng)信號(hào)處理自適應(yīng)信號(hào)處理（四）（四） 現(xiàn)代功率譜估計(jì)現(xiàn)代功率譜估計(jì)（五）（五） 現(xiàn)代信號(hào)處理發(fā)展前沿概述現(xiàn)代信號(hào)處理發(fā)展前沿概述（六）（六） 信號(hào)參數(shù)估計(jì)理論信號(hào)參數(shù)估計(jì)理論 （七）（七） 同態(tài)信號(hào)處理同態(tài)信號(hào)處理（八）（八）

12、 高階譜分析高階譜分析（九）（九） 時(shí)頻分析和小波分析時(shí)頻分析和小波分析（十）（十） 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)處理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)處理（十一）陣列信號(hào)處理及應(yīng)用（十一）陣列信號(hào)處理及應(yīng)用（十二）混沌信號(hào)處理（十二）混沌信號(hào)處理 *(不講）現(xiàn)代信號(hào)處理基礎(chǔ)現(xiàn)代信號(hào)處理基礎(chǔ)現(xiàn)代信號(hào)處理現(xiàn)代信號(hào)處理本期，學(xué)位課專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)下期，非學(xué)位課專(zhuān)業(yè)課本學(xué)期課程的主要內(nèi)容（一）平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)特征與信號(hào)模型（一）平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)特征與信號(hào)模型（二）維納濾波和卡爾曼濾波（二）維納濾波和卡爾曼濾波（三）自適應(yīng)信號(hào)處理（三）自適應(yīng)信號(hào)處理（四）現(xiàn)代功率譜估計(jì)（四）現(xiàn)代功率譜估計(jì)（五）現(xiàn)代信號(hào)處理發(fā)展前沿概述（五）現(xiàn)代信號(hào)處理發(fā)展前沿概述所需基

13、礎(chǔ)：所需基礎(chǔ)：信號(hào)與系統(tǒng)信號(hào)與系統(tǒng)，數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理、隨機(jī)過(guò)程隨機(jī)過(guò)程，矩陣分析矩陣分析等等 離散時(shí)間離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)（回顧） 內(nèi)內(nèi) 容容v 離散時(shí)間信號(hào)與線性移不變系統(tǒng)離散時(shí)間信號(hào)與線性移不變系統(tǒng)v離散時(shí)間信號(hào)的頻域表示離散時(shí)間信號(hào)的頻域表示 v離散時(shí)間系統(tǒng)描述及系統(tǒng)頻響離散時(shí)間系統(tǒng)描述及系統(tǒng)頻響 v離散時(shí)間信號(hào)與線性移不變系統(tǒng)離散時(shí)間信號(hào)與線性移不變系統(tǒng) 離散時(shí)間信號(hào)序列離散時(shí)間信號(hào)序列 - 常用序列常用序列：(n)、u(n)、sin n0 、RN(n)、指數(shù)序列、指數(shù)序列 - 一般序列一般序列：x(n) = x(n)*(n)=x(k)(n-k) 注意注意： 1 1、區(qū)分?jǐn)?shù)字信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)、區(qū)分?jǐn)?shù)字信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào) 2、區(qū)分?jǐn)?shù)字頻率與模擬頻率區(qū)分?jǐn)?shù)字頻率與模擬頻率 ：=T/Fs ；f= F/f= F/ Fs 離散時(shí)間系統(tǒng)離散時(shí)間系統(tǒng) - 線性時(shí)不變（線性時(shí)不變（LTI）系統(tǒng)定義）系統(tǒng)定義 線性系統(tǒng)線性系統(tǒng): 滿足疊加原理，即滿足疊加原理，即 時(shí)時(shí)(移移)不變系統(tǒng)不變系統(tǒng): 系統(tǒng)參數(shù)不隨時(shí)間變系統(tǒng)參數(shù)不隨時(shí)間變,即即Tx(n-n0)=y(n-n0) 一個(gè)重要性質(zhì)：一個(gè)重要性質(zhì)：y(n)=x(n)*h(n) - 線性時(shí)不變系統(tǒng)線性時(shí)不變系統(tǒng) 性質(zhì)性質(zhì) 穩(wěn)定性穩(wěn)定性：輸入有界，輸出必有界輸入有界，輸出必有界 充要條件充要條件: |h(n)| 因果性因果