信號(hào)與系統(tǒng)講稿

信號(hào)與系統(tǒng)講稿第一講:引言授課時(shí)數(shù)學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解信號(hào)的傳遞學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)通信系統(tǒng)的組成學(xué)習(xí)模式視覺(jué)模式,聽(tīng)覺(jué)模式講授過(guò)程學(xué)習(xí)講授內(nèi)容體系設(shè)計(jì)預(yù)備知識(shí)引題材料移動(dòng)通信技術(shù)可以說(shuō)從無(wú)線電通信發(fā)明之日就產(chǎn)生了。1897年,M·G·馬可尼所完成的無(wú)線通信試驗(yàn)就是在固定站與一艘拖船之間進(jìn)行的,距離為18海哩。而現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展始于上世紀(jì)20年代,大致經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段。35年前,誰(shuí)也無(wú)法想象有一天每個(gè)人身上都有一部電話,被連接到這個(gè)世界。如今,人們可以通過(guò)手機(jī)進(jìn)行通訊,智能手機(jī)更如同一款隨身攜帶的小型計(jì)算機(jī),通過(guò)3G等移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入后,可以方便的實(shí)現(xiàn)個(gè)人信息管理及查閱股票、新聞、天氣、交通、商品信息、應(yīng)用程序下載、音樂(lè)圖片下載等。下讓我們來(lái)回顧一下移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史。第一階段從上世紀(jì)20年代至40年代,為早期發(fā)展階段。在這期間,首先在短波幾個(gè)頻段上開(kāi)發(fā)出專(zhuān)用移動(dòng)通信系統(tǒng),其代表是美國(guó)底特律市警察使用的車(chē)載無(wú)線電系統(tǒng)。該系統(tǒng)工作頻率為2MHz,到40年代提高到30～40MHz,可以認(rèn)為這個(gè)階段是現(xiàn)代移動(dòng)通信的起步階段,特點(diǎn)是專(zhuān)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā),工作頻率較低。1946年10月貝爾電話公司啟動(dòng)車(chē)載無(wú)線電話服務(wù)第二階段從上世紀(jì)40年代中期至60年代初期。在此期間內(nèi),公用移動(dòng)通信業(yè)務(wù)開(kāi)始問(wèn)世。1946年,根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)的計(jì)劃,貝爾系統(tǒng)在圣路易斯城建立了世界上第一個(gè)公用汽車(chē)電話網(wǎng),稱(chēng)為“城市系統(tǒng)”。當(dāng)時(shí)使用三個(gè)頻道,間隔為120kHz,通信方式為單工,隨后,西德(1950年)、法國(guó)(1956年)、英國(guó)(1959年)等國(guó)相繼研制了公用移動(dòng)電話系統(tǒng)。美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室完成了人工交換系統(tǒng)的接續(xù)問(wèn)題。這一階段的特點(diǎn)是從專(zhuān)用移動(dòng)網(wǎng)向公用移動(dòng)網(wǎng)過(guò)渡,接續(xù)方式為人工,網(wǎng)的容量較小。人工交換臺(tái)第三階段從上世紀(jì)60年代中期至70年代中期。在此期間,美國(guó)推出了改進(jìn)型移動(dòng)電話系統(tǒng)(IMTS),使用150MHz和450MHz頻段,采用大區(qū)制、中小容量,實(shí)現(xiàn)了無(wú)線頻道自動(dòng)選擇并能夠自動(dòng)接續(xù)到公用電話網(wǎng)。德國(guó)也推出了具有相同技術(shù)水準(zhǔn)的B網(wǎng)。可以說(shuō),這一階段是移動(dòng)通信系統(tǒng)改進(jìn)與完善的階段,其特點(diǎn)是采用大區(qū)制、中小容量,使用450MHz頻段,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)選頻與自動(dòng)接續(xù)。第四階段從上世紀(jì)70年代中期至80年代中期。這是移動(dòng)通信蓬勃發(fā)展時(shí)期。1978年底,美國(guó)貝爾試驗(yàn)室研制成功先進(jìn)的移動(dòng)電話系統(tǒng)(AMPS),建成了蜂窩狀移動(dòng)通信網(wǎng),大大提高了系統(tǒng)容量。該階段稱(chēng)為1G（第一代移動(dòng)通訊技術(shù)）,主要采用的是模擬技術(shù)和頻分多址(FDMA)技術(shù)。Nordic移動(dòng)電話（NMT）就是這樣一種標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)用于Nordic國(guó)家、東歐以及俄羅斯。其它還包括美國(guó)的高級(jí)移動(dòng)電話系統(tǒng)（AMPS）,英國(guó)的總訪問(wèn)通信系統(tǒng)（TACS）以及日本的JTAGS,西德的C-Netz,法國(guó)的Radiocom2000和意大利的RTMI。這一階段的特點(diǎn)是蜂窩狀移動(dòng)通信網(wǎng)成為實(shí)用系統(tǒng),并在世界各地迅速發(fā)展。移動(dòng)通信大發(fā)展的原因,除了用戶要求迅猛增加這一主要推動(dòng)力之外,還有幾方面技術(shù)進(jìn)展所提供的條件。首先,微電子技術(shù)在這一時(shí)期得到長(zhǎng)足發(fā)展,這使得通信設(shè)備的小型化、微型化有了可能性,各種輕便電臺(tái)被不斷地推出。其次,提出并形成了移動(dòng)通信新體制。隨著用戶數(shù)量增加,大區(qū)制所能提供的容量很快飽和,這就必須探索新體制。在這方面最重要的突破是貝爾試驗(yàn)室在70年代提出的蜂窩網(wǎng)的概念,解決了公用移動(dòng)通信系統(tǒng)要求容量大與頻率資源有限的矛盾。第三方面進(jìn)展是隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展而出現(xiàn)的微處理器技術(shù)日趨成熟以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,從而為大型通信網(wǎng)的管理與控制提供了技術(shù)手段。以AMPS和TACS為代表的第一代移動(dòng)通信模擬蜂窩網(wǎng)雖然取得了很大成功,但也暴露了一些問(wèn)題,比如容量有限、制式太多、互不兼容、話音質(zhì)量不高、不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、不能提供自動(dòng)漫游、頻譜利用率低、移動(dòng)設(shè)備復(fù)雜、費(fèi)用較貴以及通話易被竊聽(tīng)等,最主要的問(wèn)題是其容量已不能滿足日益增長(zhǎng)的移動(dòng)用戶需求。第一代移動(dòng)電話世界上第一臺(tái)手機(jī)摩托羅拉DynaTAC8000X重2磅,通話時(shí)間半小時(shí),銷(xiāo)售價(jià)格為3,995美元,是名副其實(shí)的最貴重的磚頭。第五階段從上世紀(jì)80年代中期開(kāi)始。這是數(shù)碼移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展和成熟時(shí)期。該階段可以再分為2G、2.5G、3G、4G等。2G:2G是第二代手機(jī)通信技術(shù)規(guī)格的簡(jiǎn)稱(chēng),一般定義為以數(shù)碼語(yǔ)音傳輸技術(shù)為核心,無(wú)法直接傳送如電子郵件、軟件等信息；只具有通話和一些如時(shí)間日期等傳送的手機(jī)通信技術(shù)規(guī)格。不過(guò)手機(jī)短信SMS（Shortmessageservice）在2G的某些規(guī)格中能夠被執(zhí)行。主要采用的是數(shù)碼的時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)和碼分多址(CDMA)技術(shù),與之對(duì)應(yīng)的是全球主要有GSM和CDMA兩種體制。經(jīng)典的2G手機(jī)2.5G:2.5G是從2G邁向3G的銜接性技術(shù),由于3G是個(gè)相當(dāng)浩大的工程,所2.5G手機(jī)牽扯的層面多且復(fù)雜,要從目前的2G邁向3G不可能一下就銜接得上,因此出現(xiàn)了介于2G和3G之間的2.5G。HSCSD、WAP、EDGE、藍(lán)牙（Bluetooth）、EPOC等技術(shù)都是2.5G技術(shù)。2.5G功能通常與GPRS技術(shù)有關(guān),GPRS技術(shù)是在GSM的基礎(chǔ)上的一種過(guò)渡技術(shù)。GPRS的推出標(biāo)志著人們?cè)贕SM的發(fā)展史上邁出了意義最重大的一步,GPRS在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接,給移動(dòng)用戶提供高速無(wú)線IP和X.25分組數(shù)據(jù)接入服務(wù)。。較2G服務(wù),2.5G無(wú)線技術(shù)可以提供更高的速率和更多的功能。傳統(tǒng)的2.5G手機(jī)3G3G是英文3rdGeneration的縮寫(xiě),是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谌苿?dòng)通信技術(shù)。與從前以模擬技術(shù)為代表的第一代和目前正在使用的第二代移動(dòng)通信技術(shù)相比,3G將有更寬的帶寬,其傳輸速度最低為384K,最高為2M,帶寬可達(dá)5MHz以上。不僅能傳輸話音,還能傳輸數(shù)據(jù),從而提供快捷、方便的無(wú)線應(yīng)用,如無(wú)線接入Internet。能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和寬帶多媒體服務(wù)是第三代移動(dòng)通信的另一個(gè)主要特點(diǎn)。目前3G存在四種標(biāo)準(zhǔn):CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA,WiMAX。第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能將高速移動(dòng)接入和基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的服務(wù)結(jié)合起來(lái),提高無(wú)線頻率利用效率。提供包括衛(wèi)星在內(nèi)的全球覆蓋并實(shí)現(xiàn)有線和無(wú)線以及不同無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間業(yè)務(wù)的無(wú)縫連接。滿足多媒體業(yè)務(wù)的要求,從而為用戶提供更經(jīng)濟(jì)、內(nèi)容更豐富的無(wú)線通信服務(wù)。3G智能手機(jī)相對(duì)第一代模擬制式手機(jī)（1G）和第二代GSM、TDMA等數(shù)字手機(jī)（2G）,第三代手機(jī)一般而言,是指將無(wú)線通信與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。是基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的終端設(shè)備,3G手機(jī)完全是通信業(yè)和計(jì)算器工業(yè)相融合的產(chǎn)物,和此前的手機(jī)相比差別實(shí)在是太大了,因此越來(lái)越多的人開(kāi)始稱(chēng)呼這類(lèi)新的移動(dòng)通信產(chǎn)品為“個(gè)人通信終端”。即使是對(duì)通信業(yè)最外行的人也可從外形上輕易地判斷出一臺(tái)手機(jī)是否是“第三代”:第三代手機(jī)都有一個(gè)超大的彩色顯示屏,往往還是觸摸式的。3G手機(jī)除了能完成高質(zhì)量的日常通信外,還能進(jìn)行多媒體通信。用戶可以在3G手機(jī)的觸摸顯示屏上直接寫(xiě)字、繪圖,并將其傳送給另一臺(tái)手機(jī),而所需時(shí)間可能不到一秒。當(dāng)然,也可以將這些信息傳送給一臺(tái)計(jì)算機(jī),或從計(jì)算機(jī)中下載某些信息；用戶可以用3G手機(jī)直接上網(wǎng),查看電子郵件或?yàn)g覽網(wǎng)頁(yè)；將有不少型號(hào)的3G手機(jī)自帶攝像頭,這將使用戶可以利用手機(jī)進(jìn)行計(jì)算機(jī)會(huì)議,甚至替代數(shù)碼相機(jī)。4G4G是第四代移動(dòng)通信及其技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng),是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載,比撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍,上傳的速度也能達(dá)到20Mbps,并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。而在用戶最為關(guān)注的價(jià)格方面,4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價(jià)格方面不相上下,而且計(jì)費(fèi)方式更加靈活機(jī)動(dòng),用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。此外,4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒(méi)有覆蓋的地方部署,然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。很明顯,4G有著不可比擬的優(yōu)越性。使用LTE網(wǎng)絡(luò)播放高清流媒體效果正當(dāng)LTE(LongTermEvolution,長(zhǎng)期演進(jìn))和WiMax在全球電信業(yè)大力推進(jìn)時(shí),前者（LTE）也是最強(qiáng)大的4G移動(dòng)通訊主導(dǎo)技術(shù)IBM數(shù)據(jù)顯示,67%運(yùn)營(yíng)商正考慮使用LTE,因?yàn)檫@是他們未來(lái)市場(chǎng)的主要來(lái)源。上述消息也證實(shí)了IBM的這一說(shuō)法。而只有8%的運(yùn)營(yíng)商考慮使用WiMAX。盡管WiMax可以給其客戶提供市場(chǎng)上傳輸速度最快的網(wǎng)絡(luò),但仍然不是LTE技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。LTE(LongTermEvolution,長(zhǎng)期演進(jìn))項(xiàng)目是3G的演進(jìn),它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù),采用OFDM和MIMO作為其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。主要特點(diǎn)是在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行100Mbit/s與上行50Mbit/s的峰值速率,相對(duì)于3G網(wǎng)絡(luò)大大的提高了小區(qū)的容量,同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)延遲大大降低:內(nèi)部單向傳輸時(shí)延低于5ms,控制平面從睡眠狀態(tài)到啟動(dòng)狀態(tài)遷移時(shí)間低于50ms,從駐留狀態(tài)到啟動(dòng)狀態(tài)的遷移時(shí)間小于100ms。4G是集3G與WLAN于一體,并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像,它的圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載,比目前的撥號(hào)上網(wǎng)快2000倍,上傳的速度也能達(dá)到20Mbps,并能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無(wú)線服務(wù)的要求。而在用戶最為關(guān)注的價(jià)格方面,4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價(jià)格方面不相上下,而且計(jì)費(fèi)方式更加靈活機(jī)動(dòng),用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務(wù)。此外,4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒(méi)有覆蓋的地方部署,然后再擴(kuò)展到整個(gè)地區(qū)。很明顯,4G有著不可比擬的優(yōu)越性。4G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)4G移動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能,它們由無(wú)線和核心網(wǎng)的結(jié)合格式完成。中間環(huán)境層的功能有QoS映像、地址變換和完全性管理等。物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開(kāi)放的,它使發(fā)展和提供新的應(yīng)用及服務(wù)變得更為容易,提供無(wú)縫高數(shù)據(jù)率的無(wú)線服務(wù),并運(yùn)行于多個(gè)頻帶。這一服務(wù)能自適應(yīng)多個(gè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端能力,跨越多個(gè)運(yùn)營(yíng)者和服務(wù),提供大范圍服務(wù)。移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括信道傳輸；抗干擾性強(qiáng)的高速接入技術(shù)、調(diào)制和信息傳輸技術(shù)；高性能、小型化和低成本的自適應(yīng)數(shù)組智能天線；大容量、低成本的無(wú)線接口和光接口；系統(tǒng)管理資源；軟件無(wú)線電、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)議等。移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是以正交頻分復(fù)用（OFDM）為技術(shù)核心。OFDM技術(shù)的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高度可擴(kuò)展,具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力,可以提供比目前無(wú)線數(shù)據(jù)技術(shù)質(zhì)量更高（速率高、時(shí)延小）的服務(wù)和更好的性能價(jià)格比,能為4G無(wú)線網(wǎng)提供更好的方案。例如無(wú)線區(qū)域環(huán)路（WLL）、數(shù)碼音訊廣播（DAB）等,都將采用OFDM技術(shù)。4G移動(dòng)通信對(duì)加速增長(zhǎng)的廣帶無(wú)線連接的要求提供技術(shù)上的響應(yīng),對(duì)跨越公眾的和專(zhuān)用的、室內(nèi)和室外的多種無(wú)線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)保證提供無(wú)縫的服務(wù)。通過(guò)對(duì)最適合的可用網(wǎng)絡(luò)提供用戶所需求的最佳服務(wù),能應(yīng)付基于網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)通信所期望的增長(zhǎng),增添新的頻段,使頻譜資源大擴(kuò)展,提供不同類(lèi)型的通信接口,運(yùn)用路由技術(shù)為主的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),以傅利葉變換來(lái)發(fā)展硬件架構(gòu)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。移動(dòng)通信將向資料化,高速化、寬帶化、頻段更高化方向發(fā)展,移動(dòng)資料、移動(dòng)IP將成為未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)的主流業(yè)務(wù)。4G移動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層:物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能，它們由無(wú)線和核心網(wǎng)的結(jié)合格式完成。中間環(huán)境層的功能有QoS映像、地址變換和完全性管理等。物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開(kāi)放的，它使發(fā)展和提供新的應(yīng)用及服務(wù)變得更為容易，提供無(wú)縫高數(shù)據(jù)率的無(wú)線服務(wù)，并運(yùn)行于多個(gè)頻帶。這一服務(wù)能自適應(yīng)多個(gè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端能力，跨越多個(gè)運(yùn)營(yíng)者和服務(wù)，提供大范圍服務(wù)。移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括信道傳輸；抗干擾性強(qiáng)的高速接入技術(shù)、調(diào)制和信息傳輸技術(shù)；高性能、小型化和低成本的自適應(yīng)數(shù)組智能天線；大容量、低成本的無(wú)線接口和光接口；系統(tǒng)管理資源；軟件無(wú)線電、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)議等。移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是以正交頻分復(fù)用（OFDM）為技術(shù)核心。OFDM技術(shù)的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高度可擴(kuò)展，具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力，可以提供比目前無(wú)線數(shù)據(jù)技術(shù)質(zhì)量更高（速率高、時(shí)延?。┑姆?wù)和更好的性能價(jià)格比，能為4G無(wú)線網(wǎng)提供更好的方案。例如無(wú)線區(qū)域環(huán)路（WLL）、數(shù)碼音訊廣播（DAB）等，都將采用OFDM技術(shù)。4G移動(dòng)通信對(duì)加速增長(zhǎng)的廣帶無(wú)線連接的要求提供技術(shù)上的響應(yīng)，對(duì)跨越公眾的和專(zhuān)用的、室內(nèi)和室外的多種無(wú)線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)保證提供無(wú)縫的服務(wù)。通過(guò)對(duì)最適合的可用網(wǎng)絡(luò)提供用戶所需求的最佳服務(wù)，能應(yīng)付基于網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)通信所期望的增長(zhǎng)，增添新的頻段，使頻譜資源大擴(kuò)展，提供不同類(lèi)型的通信接口，運(yùn)用路由技術(shù)為主的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以傅利葉變換來(lái)發(fā)展硬件架構(gòu)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。移動(dòng)通信將向資料化，高速化、寬帶化、頻段更高化方向發(fā)展，移動(dòng)資料、移動(dòng)IP將成為未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)的主流業(yè)務(wù)。4G移動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層：物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能，它們由無(wú)線和核心網(wǎng)的結(jié)合格式完成。中間環(huán)境層的功能有QoS映像、地址變換和完全性管理等。物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開(kāi)放的，它使發(fā)展和提供新的應(yīng)用及服務(wù)變得更為容易，提供無(wú)縫高數(shù)據(jù)率的無(wú)線服務(wù)，并運(yùn)行于多個(gè)頻帶。這一服務(wù)能自適應(yīng)多個(gè)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端能力，跨越多個(gè)運(yùn)營(yíng)者和服務(wù)，提供大范圍服務(wù)。移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括信道傳輸；抗干擾性強(qiáng)的高速接入技術(shù)、調(diào)制和信息傳輸技術(shù)；高性能、小型化和低成本的自適應(yīng)數(shù)組智能天線；大容量、低成本的無(wú)線接口和光接口；系統(tǒng)管理資源；軟件無(wú)線電、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)議等。移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是以正交頻分復(fù)用（OFDM）為技術(shù)核心。OFDM技術(shù)的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高度可擴(kuò)展，具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力，可以提供比目前無(wú)線數(shù)據(jù)技術(shù)質(zhì)量更高（速率高、時(shí)延?。┑姆?wù)和更好的性能價(jià)格比，能為4G無(wú)線網(wǎng)提供更好的方案。例如無(wú)線區(qū)域環(huán)路（WLL）、數(shù)碼音訊廣播（DAB）等，都將采用OFDM技術(shù)。4G移動(dòng)通信對(duì)加速增長(zhǎng)的廣帶無(wú)線連接的要求提供技術(shù)上的響應(yīng)，對(duì)跨越公眾的和專(zhuān)用的、室內(nèi)和室外的多種無(wú)線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)保證提供無(wú)縫的服務(wù)。通過(guò)對(duì)最適合的可用網(wǎng)絡(luò)提供用戶所需求的最佳服務(wù)，能應(yīng)付基于網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)通信所期望的增長(zhǎng)，增添新的頻段，使頻譜資源大擴(kuò)展，提供不同類(lèi)型的通信接口，運(yùn)用路由技術(shù)為主的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以傅利葉變換來(lái)發(fā)展硬件架構(gòu)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。移動(dòng)通信將向資料化，高速化、寬帶化、頻段更高化方向發(fā)展，移動(dòng)資料、移動(dòng)IP將成為未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)的主流業(yè)務(wù)。講授過(guò)程學(xué)習(xí)講授內(nèi)容體系設(shè)計(jì)知識(shí)要點(diǎn)筆記安排信號(hào):一種物理量（電、光、聲）的變化。消息:待傳送的一種以收發(fā)雙方事先約定的方式組成的符號(hào),如語(yǔ)言、文字、圖像、數(shù)據(jù)等。信號(hào)是數(shù)據(jù)的電磁編碼或電子編碼。和數(shù)據(jù)一樣,信號(hào)也分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)是指電信號(hào)的參量是連續(xù)取值的,其特點(diǎn)是幅度連續(xù)。常見(jiàn)的模擬信號(hào)有電話、傳真和電視信號(hào)等。數(shù)字信號(hào)是離散的,從一個(gè)值到另一個(gè)值的改變是瞬時(shí)的,就像開(kāi)啟和關(guān)閉電源一樣。數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)是幅度被限制在有限個(gè)數(shù)值之內(nèi)。常見(jiàn)的數(shù)字信號(hào)有電報(bào)符號(hào)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)等。信號(hào)是運(yùn)載消息的工具,是消息的載體。從廣義上講,它包含光信號(hào)、聲信號(hào)和電信號(hào)等。信號(hào)指的是數(shù)據(jù)的電磁編碼或電子編碼。信號(hào)分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)是指電信號(hào)的參量是連續(xù)取值的,其特點(diǎn)是幅度連續(xù)。常見(jiàn)的模擬信號(hào)有電話、傳真和電視信號(hào)等。數(shù)字信號(hào)是離散的,從一個(gè)值到另一個(gè)值的改變是瞬時(shí)的,就像開(kāi)啟和關(guān)閉電源一樣。數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)是幅度被限制在有限個(gè)數(shù)值之內(nèi)。常見(jiàn)的數(shù)字信號(hào)有電報(bào)符號(hào)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)等。例如,古代人利用點(diǎn)燃烽火臺(tái)而產(chǎn)生的滾滾狼煙,向遠(yuǎn)方軍隊(duì)傳遞敵人入侵的消息,這屬于光信號(hào)；當(dāng)我們說(shuō)話時(shí),聲波傳遞到他人的耳朵,使他人了解我們的意圖,這屬于聲信號(hào)；遨游太空的各種無(wú)線電波、四通八達(dá)的電話網(wǎng)中的電流等,都可以用來(lái)向遠(yuǎn)方表達(dá)各種消息,這屬電信號(hào)。人們通過(guò)對(duì)光、聲、電信號(hào)進(jìn)行接收,才知道對(duì)方要表達(dá)的消息。模擬信號(hào)是傳播能量的一種形式,它指的是在時(shí)間上連續(xù)的(不間斷),數(shù)值幅度大小也是連續(xù)不問(wèn)斷變化的信號(hào)(傳統(tǒng)的音頻信號(hào)、視頻信號(hào))。如聲波使它經(jīng)過(guò)的媒體產(chǎn)生振動(dòng),可以以頻率(以每秒的周期數(shù)或赫茲(Hz)為單位)測(cè)量聲波。通過(guò)將二進(jìn)制數(shù)表示為電脈沖(其中每個(gè)脈沖是一個(gè)信號(hào)元素)使數(shù)字信號(hào)通過(guò)媒體傳輸。線路上的電壓在高低狀態(tài)之間變化。例如,可以采用高電平傳輸二進(jìn)制的1,采用低電平傳輸二進(jìn)制的0。帶寬是指每秒通過(guò)鏈路傳輸位數(shù)的術(shù)語(yǔ)。在長(zhǎng)距離傳輸時(shí),信號(hào)由于衰減、噪聲和導(dǎo)線束中其他導(dǎo)線的干擾而退化。模擬信號(hào)可以周期性地加以放大,但是如果信號(hào)受到噪聲破壞,則放大的是失真信號(hào)。相比而言,由于可以很容易地從噪聲中提取數(shù)字信號(hào)并重發(fā),所以長(zhǎng)距離傳輸數(shù)字信號(hào)更可靠。方案介紹數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸利用PCM數(shù)字信道傳輸數(shù)據(jù)信號(hào),首先要解決的問(wèn)題是數(shù)據(jù)信號(hào)如何進(jìn)入PCM話路的問(wèn)題。主要通過(guò)兩種方式:同步方式和異步方式。同步方式利用PCM數(shù)字信道傳輸數(shù)據(jù),如果數(shù)據(jù)信號(hào)與數(shù)字端局的時(shí)鐘是同步的,這時(shí),數(shù)據(jù)終端輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)是受PCM信道時(shí)鐘控制的,因此只需對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行多路化處理即可。這里數(shù)據(jù)終端設(shè)備處于受控制的從屬地位,因此靈活性差。如果數(shù)據(jù)信號(hào)與數(shù)據(jù)端局時(shí)鐘是異步的,這時(shí)數(shù)據(jù)信號(hào)可采用填充方式復(fù)用到64kbit／s的集合信號(hào),這就是異步方式。如上所述,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)借助于電脈沖傳輸。一一對(duì)應(yīng)使用單脈沖表示一個(gè)位。它的效率是非常低的,因此已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種編碼方案以使用電脈沖更高效地傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。結(jié)果大大提高了吞吐量。這與使用旗語(yǔ)發(fā)送消息的情況相類(lèi)似。比如說(shuō)“信號(hào)旗升起”表示1,“信號(hào)旗降下”表示O。一種更有效的編碼方案是“只在出現(xiàn)二進(jìn)制1時(shí)升起或降下信號(hào)旗”。例如,如果信號(hào)旗已經(jīng)舉起,則把它降下來(lái)。不管信號(hào)旗是舉起還是降下,它的運(yùn)動(dòng)才是指示器。這種方法還需要某種類(lèi)型的定時(shí)(例如,每秒發(fā)送一位)。因此,在第一秒,信號(hào)旗升起圖AM和FM對(duì)數(shù)字信號(hào)的表達(dá)(假設(shè)它原來(lái)是降下的)以表示1。然后再維持升起兩秒鐘(兩個(gè)為0的位),然后在第四秒降下以表示改變到為1的位。對(duì)于數(shù)字設(shè)備,接收器必須具有某種方法能夠知道數(shù)據(jù)流中字節(jié)的起始和結(jié)束。在異步通信中,字節(jié)邊界由起始和停止位指示。在同步通信中,定時(shí)機(jī)制幫助發(fā)送器和接收器處于同步狀態(tài)。同步信號(hào)可以占有一個(gè)單獨(dú)的信道,但更經(jīng)常的是直接集成到信號(hào)中。下面介紹幾種信令和編碼方案并以圖S-4說(shuō)明。圖中示出的是0100110001位序列。目的是傳盡可能多的信號(hào),使用低電平以減少長(zhǎng)距離衰減的影響,并在信號(hào)中直接提供同步機(jī)制。前幾個(gè)例子表示基本的信號(hào),但很少在實(shí)際中應(yīng)用。單極性單極性碼有電壓表示1,無(wú)電壓表示O。沒(méi)有特殊的編碼。單極性碼會(huì)累積直流分量。雙極性雙極性碼中正電壓表示1,負(fù)電壓表示0。該方案降低了功率要求并減小了高電平衰減。雙極性碼的直流分量則大大減少,從而有利于傳輸。RZ(歸零制)歸零碼的電壓狀態(tài)在某個(gè)信號(hào)狀態(tài)后返回到零。歸零碼的脈沖較窄,根據(jù)脈沖寬度與傳輸頻帶寬度成反比的關(guān)系,因而歸零碼在信道上占用的頻帶較寬。圖數(shù)字信號(hào)編碼方案NRZI(按1反相不歸零制)NRZI編碼中不論電平是高還是低,都不代表二進(jìn)制的1和0。而是電壓變化表示二進(jìn)制的1。如果沒(méi)有電壓變化,則下一位是0；如果有電壓變化,則下一位是1。不歸零碼在傳輸中難以確定一位的結(jié)束和另一位的開(kāi)始,需要用某種方法使發(fā)送器和接收器之間進(jìn)行定時(shí)或同步。NRZI用于較慢的RS—232串行通信和硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中。在同步鏈路上,長(zhǎng)串的連續(xù)位(可能數(shù)千個(gè)0)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。接收器可能會(huì)失去同步,不能檢測(cè)到連續(xù)串中0的正確個(gè)數(shù)。另一問(wèn)題是長(zhǎng)串的0表現(xiàn)為直流,它不能通過(guò)某些電氣部件。Manchester編碼和其他方案通過(guò)增加時(shí)鐘信號(hào)解決了這些問(wèn)題。Manchester(曼徹斯特)在曼徹斯特編碼中,每一位的中間有一跳變,位中間的跳變既作時(shí)鐘信號(hào),又作數(shù)據(jù)信號(hào)；從高到低跳變表示"1",從低到高跳變表示"0"。這給接收器提供了可以與之保持同步的定時(shí)信號(hào)。曼徹斯特編碼常用在LAN上。折疊編輯本段信號(hào)的特點(diǎn)信號(hào)是對(duì)事物的替代物,具有以下特點(diǎn):1.信號(hào)與其代表的對(duì)應(yīng)物之間有一定的因果關(guān)系,從這個(gè)意義上說(shuō),一切符號(hào)都是信號(hào)。2.信號(hào)與其表示的事物之間通常有一對(duì)一的關(guān)系。折疊編輯本段信號(hào)介紹信號(hào)是指示列車(chē)運(yùn)行及調(diào)車(chē)作業(yè)的命令,有關(guān)行車(chē)人員必須嚴(yán)格執(zhí)行。鐵路信號(hào)分為視覺(jué)信號(hào)和聽(tīng)覺(jué)信號(hào)。視覺(jué)信號(hào)又分晝間、夜間及晝夜通用信號(hào)。視覺(jué)信號(hào)的基本顏色:紅色——停車(chē)；黃色——注意或減低速度；綠色——按規(guī)定速度運(yùn)行。聽(tīng)覺(jué)信號(hào):號(hào)角、口笛、響墩發(fā)出的音響和機(jī)車(chē)、軌道車(chē)的鳴笛聲。鐵路信號(hào)按信號(hào)機(jī)是否可移動(dòng)又可分為固定信號(hào)、移動(dòng)信號(hào)和手信號(hào)。按停車(chē)信號(hào)的顯示意義可分為絕對(duì)信號(hào)和非絕對(duì)信號(hào)（亦稱(chēng)容許信號(hào)）兩種。絕對(duì)信號(hào)是指當(dāng)顯示停止運(yùn)行的信號(hào)時(shí),列車(chē)、調(diào)車(chē)必須無(wú)條件遵守的信號(hào)顯示。進(jìn)站、出站、進(jìn)路和通過(guò)信號(hào)機(jī)的燈光熄滅、顯示不明或顯示不正確時(shí),均視為停車(chē)信號(hào)。接近信號(hào)機(jī)的燈光熄滅、顯示不明或顯示不正確時(shí),均視為進(jìn)站信號(hào)機(jī)為關(guān)閉狀態(tài)。裝有容許信號(hào)的通過(guò)信號(hào)機(jī),顯示停車(chē)信號(hào)時(shí),準(zhǔn)許鐵路局規(guī)定停車(chē)后起動(dòng)困難的貨物列車(chē),在該信號(hào)機(jī)前不停車(chē),以最高不超過(guò)20km/h,運(yùn)行到次一通過(guò)信號(hào)機(jī),按其顯示的要求運(yùn)行。通信系統(tǒng)的組成可以把通信系統(tǒng)概括為一個(gè)統(tǒng)一的模型。這一模型包括有:信源、變換器、信道、噪聲源、反變換器和信宿六個(gè)部分。通信網(wǎng)的基本概念通信網(wǎng)是由一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)（包括終端設(shè)備和交換設(shè)備）和連接節(jié)點(diǎn)的傳輸鏈路相互有機(jī)地組合在一起,以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)規(guī)定點(diǎn)間信息傳輸?shù)耐ㄐ朋w系。也就是說(shuō),通信網(wǎng)是由相互依存、相互制約的許多要素組成的有機(jī)整體,用以完成規(guī)定的功能。通信網(wǎng)的構(gòu)成要素通信網(wǎng)在硬件設(shè)備方面的構(gòu)成要素是終端設(shè)備、傳輸鏈路和交換設(shè)備。為了使全網(wǎng)協(xié)調(diào)合理地工作,還要有各種規(guī)定,如信令方案、各種協(xié)議、網(wǎng)路結(jié)構(gòu)、路由方案、編號(hào)方案、資費(fèi)制度與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等,這些均屬于軟件。終端設(shè)備:是用戶與通信網(wǎng)之間的接口設(shè)備。傳輸鏈路:是信息的傳輸通道,是連接網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)的媒介。交換設(shè)備:是構(gòu)成通信網(wǎng)的核心要素,它的基本功能是完成接入交換節(jié)點(diǎn)鏈路的匯集、轉(zhuǎn)接接續(xù)和分配。通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)主要有網(wǎng)形、星形、復(fù)合形、總線形、環(huán)形、樹(shù)形和線形通信網(wǎng)的質(zhì)量要求對(duì)通信網(wǎng)一般提出三個(gè)要求:接通的任意性與快速性；信號(hào)傳輸?shù)耐该餍耘c傳輸質(zhì)量的一致性；網(wǎng)路的可靠性與經(jīng)濟(jì)合理性。對(duì)電話通信網(wǎng)是從以下三個(gè)方面提出的要求接續(xù)質(zhì)量:電話通信網(wǎng)的接續(xù)質(zhì)量是指用戶通話被接續(xù)的速度和難易程度,通常用接續(xù)損失（呼損）和接續(xù)時(shí)延來(lái)度量。傳輸質(zhì)量:用戶接收到的話音信號(hào)的清楚逼真程度,可以用響度、清晰度和逼真度來(lái)衡量。穩(wěn)定質(zhì)量:通信網(wǎng)的可靠性,其指標(biāo)主要有:失效率（設(shè)備或系統(tǒng)投入工作后,單位時(shí)間發(fā)生故障的概率）、平均故障間隔時(shí)間、平均修復(fù)時(shí)間（發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行修復(fù)的平均時(shí)長(zhǎng)）等等。現(xiàn)代通信網(wǎng)的構(gòu)成一個(gè)完整的現(xiàn)代通信網(wǎng),除了有傳遞各種用戶信息的業(yè)務(wù)網(wǎng)之外,還需要有若干支撐網(wǎng),以使網(wǎng)絡(luò)更好地運(yùn)行。業(yè)務(wù)網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)也就是用戶信息網(wǎng),它是現(xiàn)代通信網(wǎng)的主體,是向用戶提供諸如電話、電報(bào)、傳真、數(shù)據(jù)、圖像等各種電信業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。業(yè)務(wù)網(wǎng)按其功能又可分為用戶接入網(wǎng)、交換網(wǎng)和傳輸網(wǎng)三個(gè)部分。支撐網(wǎng)支撐網(wǎng)是使業(yè)務(wù)網(wǎng)正常運(yùn)行,增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)功能,提供全網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量以滿足用戶要求的網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)代通信網(wǎng)的發(fā)展未來(lái)的通信網(wǎng)正向著數(shù)字化、綜合化、智能化、個(gè)人化的方向發(fā)展。講授過(guò)程學(xué)習(xí)講授內(nèi)容體系設(shè)計(jì)隨堂檢測(cè)預(yù)留作業(yè)總結(jié)通信的概念思考信號(hào)與系統(tǒng)的關(guān)系學(xué)習(xí)小結(jié)了解什么是信號(hào),通信系統(tǒng)的構(gòu)成教學(xué)反思課后小結(jié)第二講:第二章連續(xù)時(shí)間信號(hào)的時(shí)域分析授課時(shí)數(shù)學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解信號(hào)的分類(lèi)、運(yùn)算及分解學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)信號(hào)的分解、運(yùn)算學(xué)習(xí)模式視覺(jué)模式+聽(tīng)覺(jué)模式講授過(guò)程學(xué)習(xí)講授內(nèi)容體系設(shè)計(jì)預(yù)備知識(shí)引題材料信號(hào)是數(shù)據(jù)的電磁編碼或電子編碼。和數(shù)據(jù)一樣,信號(hào)也分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)是指電信號(hào)的參量是連續(xù)取值的,其特點(diǎn)是幅度連續(xù)。常見(jiàn)的模擬信號(hào)有電話、傳真和電視信號(hào)等。數(shù)字信號(hào)是離散的,從一個(gè)值到另一個(gè)值的改變是瞬時(shí)的,就像開(kāi)啟和關(guān)閉電源一樣。數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)是幅度被限制在有限個(gè)數(shù)值之內(nèi)。常見(jiàn)的數(shù)字信號(hào)有電報(bào)符號(hào)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)等。信號(hào)是運(yùn)載消息的工具,是消息的載體。從廣義上講,它包含光信號(hào)、聲信號(hào)和電信號(hào)等。例如,古代人利用點(diǎn)燃烽火臺(tái)而產(chǎn)生的滾滾狼煙,向遠(yuǎn)方軍隊(duì)傳遞敵人入侵的消息,這屬于光信號(hào)；當(dāng)我們說(shuō)話時(shí),聲波傳遞到他人的耳朵,使他人了解我們的意圖,這屬于聲信號(hào)；遨游太空的各種無(wú)線電波、四通八達(dá)的電話網(wǎng)中的電流等,都可以用來(lái)向遠(yuǎn)方表達(dá)各種消息,這屬電信號(hào)。人們通過(guò)對(duì)光、聲、電信號(hào)進(jìn)行接收,才知道對(duì)方要表達(dá)的消息。模擬信號(hào)是傳播能量的一種形式,它指的是在時(shí)間上連續(xù)的(不間斷),數(shù)值幅度大小也是連續(xù)不問(wèn)斷變化的信號(hào)(傳統(tǒng)的音頻信號(hào)、視頻信號(hào))。如聲波使它經(jīng)過(guò)的媒體產(chǎn)生振動(dòng),可以以頻率(以每秒的周期數(shù)或赫茲(Hz)為單位)測(cè)量聲波。通過(guò)將二進(jìn)制數(shù)表示為電脈沖(其中每個(gè)脈沖是一個(gè)信號(hào)元素)使數(shù)字信號(hào)通過(guò)媒體傳輸。線路上的電壓在高低狀態(tài)之間變化。例如,可以采用高電平傳輸二進(jìn)制的1,采用低電平傳輸二進(jìn)制的0。帶寬是指每秒通過(guò)鏈路傳輸位數(shù)的術(shù)語(yǔ)。在長(zhǎng)距離傳輸時(shí),信號(hào)由于衰減、噪聲和導(dǎo)線束中其他導(dǎo)線的干擾而退化。模擬信號(hào)可以周期性地加以放大,但是如果信號(hào)受到噪聲破壞,則放大的是失真信號(hào)。相比而言,由于可以很容易地從噪聲中提取數(shù)字信號(hào)并重發(fā),所以長(zhǎng)距離傳輸數(shù)字信號(hào)更可靠。在長(zhǎng)距離傳輸時(shí)，信號(hào)由于衰減、噪聲和導(dǎo)線束中其他導(dǎo)線的干擾而退化。模擬信號(hào)可以周期性地加以放大，但是如果信號(hào)受到噪聲破壞，則放大的是失真信號(hào)。相比而言，由于可以很容易地從噪聲中提取數(shù)字信號(hào)并重發(fā)，所以長(zhǎng)距離傳輸數(shù)字信號(hào)更可靠。講授過(guò)程學(xué)習(xí)講授內(nèi)容體系設(shè)計(jì)知識(shí)要點(diǎn)筆記安排2.1信號(hào)的分類(lèi)信號(hào)種類(lèi)很多,從不同角度可以有不同分類(lèi)方法。按分布性質(zhì)不同,信號(hào)可以區(qū)分為確定性信號(hào)(deterministicsignal)和隨機(jī)信號(hào)(randomsipci)。對(duì)于給定的某一時(shí)刻,有確定的函數(shù)值與之對(duì)應(yīng),這種信號(hào)稱(chēng)為確定性信號(hào)或規(guī)則信號(hào)。例如,正弦信號(hào)就是確定性信號(hào)。然而,實(shí)際傳輸?shù)男盘?hào)往往具有不可預(yù)知的不確定性,這種信號(hào)稱(chēng)為隨機(jī)信號(hào)或不確定信號(hào)。語(yǔ)音信號(hào)就是一種隨機(jī)信號(hào),空中傳來(lái)的噪聲、電路元件中的熱噪聲電流都是隨機(jī)信號(hào)。隨機(jī)信號(hào)在每一確定時(shí)刻上的取值難于確定,只能通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)測(cè)出取某些值可能性的分布(概率分布)。本書(shū)只討論確定性信號(hào)。按函數(shù)自變量取值是否具有連續(xù)性，信號(hào)可以區(qū)分為連續(xù)時(shí)間信號(hào)(umtnuousdmesigh)和離散時(shí)間信號(hào)(iscretetimesigal)。如果對(duì)于所討論的時(shí)間范圍內(nèi)，在任意時(shí)刻點(diǎn)刻點(diǎn)上(除若干不連續(xù)點(diǎn)外)函數(shù)都有確定的值與之對(duì)應(yīng)，這種信號(hào)就稱(chēng)為連續(xù)時(shí)間信號(hào).例如，圖2.1-t(a)所示的正弦信號(hào)和圖2.1-t(b)所示的信號(hào)都是連續(xù)時(shí)間信號(hào)。而離散時(shí)間信號(hào)，在時(shí)間上是離散的，它只在某些時(shí)間的離散點(diǎn)上給定函數(shù)值，而在其他時(shí)間上都沒(méi)有定義。圖二1.2所示的信號(hào)，就是離散時(shí)間信號(hào)。確知信號(hào):確知信號(hào)(deterministicsignal)或稱(chēng)確定性信號(hào),是指可用一個(gè)確定的時(shí)間函數(shù)表示,即對(duì)于指定的某一時(shí)刻,具有一個(gè)確定的相應(yīng)函數(shù)值的信號(hào)。又稱(chēng)規(guī)則信號(hào)。其取值在任何時(shí)間都是確定的和可預(yù)知的；例如,振幅、頻率和相位都是確定的一段正弦波,它就是一個(gè)確知信號(hào)。其中包括周期信號(hào)與非周期信號(hào),連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)等。按照是否具有周期重復(fù)性,確知信號(hào)可以分為周期信號(hào)（periodicsignal）和非周期信號(hào)(nonperiodicsignal)。周期信號(hào)的典型實(shí)例有正弦信號(hào),其表達(dá)式為f(t)=Ksin(ωt+θ),式中K是振幅,ω是角頻率,θ稱(chēng)為初相位。非周期信號(hào)的典型實(shí)例有指數(shù)信號(hào),其表達(dá)式為f(t)=Ke,式中a為實(shí)數(shù)。若a>0,則信號(hào)將隨時(shí)間按指數(shù)律增長(zhǎng),若a<0,信號(hào)將隨時(shí)間按指數(shù)律衰減。在a=0的特殊情況下,信號(hào)不隨時(shí)間而變。常數(shù)K表示指數(shù)信號(hào)在t=0時(shí)的初始值。以上兩例均屬連續(xù)時(shí)間信號(hào)。離散時(shí)間信號(hào)在時(shí)間上是離散的,只在某些不連續(xù)的規(guī)定瞬時(shí)有確定的函數(shù)值,在其它時(shí)間沒(méi)有定義。一般以x(n)表示,其中n為整數(shù),即規(guī)定的時(shí)間瞬時(shí)。離散時(shí)間信號(hào)中也有周期信號(hào)與非周期信號(hào)之分。確知信號(hào)的分類(lèi)編輯周期信號(hào):其中T0即為信號(hào)的周期,T0>0,將1/To稱(chēng)為基頻fo,且T0為一常數(shù),則稱(chēng)此信號(hào)為周期信號(hào),否則為非周期信號(hào)。非周期信號(hào):沒(méi)有最小正周期的信號(hào),即稱(chēng)為非周期信號(hào)。單個(gè)矩形脈沖、沖激信號(hào)就是非周期信號(hào)。能量信號(hào)：按照能量是否有限來(lái)與功率信號(hào)進(jìn)行區(qū)分,若信號(hào)的能量有限,為一個(gè)有限正值,則將其稱(chēng)為能量信號(hào),即滿足下式即為能量信號(hào)。其特征是：信號(hào)的振幅和持續(xù)時(shí)間均有限,非周期性。例如,單個(gè)矩形脈沖。功率信號(hào)：在通信理論中,通常把信號(hào)功率定義為電流在單位電阻(1Q)上消耗的功率,即歸一化(normalized)功率Po.式中:V為電壓(V)；I為電流(A)。能量信號(hào)的功率趨于0,功率信號(hào)的能量趨于正無(wú)窮,但功率信號(hào)的平均功率P等于一個(gè)有限正值。功率信號(hào)的持續(xù)時(shí)間無(wú)限。例如：直流信號(hào)、周期信號(hào)。確知信號(hào)在頻域（frequencydomain）中的性質(zhì),即頻率特性,由其各個(gè)頻率分量的分布表示,可以用頻譜、頻譜密度、能量譜密度和功率譜密度來(lái)描述,通過(guò)運(yùn)用傅里葉(Fourier)級(jí)數(shù)和傅里葉變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。傅里葉級(jí)數(shù)適用于周期信號(hào),而傅里葉變換則對(duì)周期信號(hào)和非周期信號(hào)都適用。1周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)設(shè)s(t)是一個(gè)周期為T(mén)o的周期功率信號(hào)。若它滿足狄利克雷(Dirichlet)條件,則可展開(kāi)成如圖2的指數(shù)型傅里葉級(jí)數(shù)。圖2圖2其中,傅立葉級(jí)數(shù)的系數(shù)為如圖3:式中,f0=l/T0稱(chēng)為信號(hào)的基頻,基頻的n倍（n為整數(shù),-∞<n<+∞）稱(chēng)為幾次諧波頻率。2周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)圖3圖3一個(gè)非周期確知信號(hào)s(t)的傅里葉變換和反變換關(guān)系式如圖4上述傅里葉變換積分的充分條件是:s(t)在一∞和+∞間絕對(duì)可積,以及s(t)的任意間斷點(diǎn)為有窮值。總結(jié)編輯確知信號(hào)按照其強(qiáng)度可以分為能量信號(hào)和功率信號(hào)。功率信號(hào)按照其有無(wú)周期性劃分,又可以分為周期性信號(hào)和非周期性信號(hào)。能量信號(hào)的振幅和持續(xù)時(shí)間都是有限的,其能量有限,（在無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間上）平均功率為零。功率信號(hào)的持續(xù)時(shí)間無(wú)限,故其能量為無(wú)窮大。確知信號(hào)的性質(zhì)可以從頻域和時(shí)域兩方面研究。確知信號(hào)在頻域中的性質(zhì)有四種,即頻譜、頻譜密度、能量譜密度和功率譜密度。周期性功率信號(hào)的波形可以用傅里葉級(jí)數(shù)表示,級(jí)數(shù)的各項(xiàng)構(gòu)成信號(hào)的離散頻譜,其單位是Vo能量信號(hào)的波形可以用傅里葉變換表示,波形變換得出的函數(shù)是信號(hào)的頻譜密度,其單位是V/Hzo只要引入沖激函數(shù),我們同樣可以對(duì)于一個(gè)功率信號(hào)求出其頻譜密度。能量譜密度是能量信號(hào)的能量在頻域中的分布,其單位是J/Hzo功率譜密度則是功率信號(hào)的功率在頻域中的分布,其單位是W/Hzo周期性信號(hào)的功率譜密度是由離散譜線組成的,這些譜線就是信號(hào)在各次諧波上的功率分量ICn12,稱(chēng)為功率譜,其單位為Wo但是,若用6函數(shù)表示此譜線,則可以寫(xiě)成功率譜密度IC(f)12艿(f-氓)的形式。確知信號(hào)在時(shí)域中的特性主要有自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)。自相關(guān)函數(shù)反映一個(gè)信號(hào)在不同時(shí)間上取值的關(guān)聯(lián)程度。能量信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)R(O)等于信號(hào)的能量；而功率信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)R(O)等于信號(hào)的平均功率?；ハ嚓P(guān)函數(shù)反映兩個(gè)信號(hào)的相關(guān)程度,它和時(shí)間無(wú)關(guān),只和時(shí)間差有關(guān)。并且,互相關(guān)函數(shù)和兩個(gè)信號(hào)相乘的前后次序有關(guān)。能量信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)和其能量譜密度構(gòu)成一對(duì)傅里葉變換。周期性功率信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)和其功率譜密度構(gòu)成一對(duì)傅里葉變換。隨機(jī)信號(hào):隨機(jī)信號(hào)(randomsignal),幅度未可預(yù)知但又服從一定統(tǒng)計(jì)特性的信號(hào),又稱(chēng)不確定信號(hào)。一般通信系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘?hào)都具有一定的不確定性,因此都屬于隨機(jī)信號(hào),否則就不可能傳遞任何新的信息,也就失去了通信的意義。另外,在信號(hào)傳輸過(guò)程中,不可避免地會(huì)受到各種干擾和噪聲的影響,這些干擾與噪聲也都具有隨機(jī)特性,屬于隨機(jī)噪聲。隨機(jī)噪聲也是隨機(jī)信號(hào)的一種,只是不攜帶信息。在數(shù)字濾波器和快速傅里葉變換的計(jì)算中,由于運(yùn)算字長(zhǎng)的限制,產(chǎn)生有限字長(zhǎng)效應(yīng)。這種效應(yīng)無(wú)論采用截尾或舍入方式,均產(chǎn)生噪聲,均可視為隨機(jī)噪聲。一般這類(lèi)信號(hào)的頻域是連續(xù)的,而函數(shù)信號(hào)為斷續(xù)的隨機(jī)信號(hào)是不能用確定的數(shù)學(xué)關(guān)系式來(lái)描述的,不能預(yù)測(cè)其未來(lái)任何瞬時(shí)值,任何一次觀測(cè)只代表其在變動(dòng)范圍中可能產(chǎn)生的結(jié)果之一,其值的變動(dòng)服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。它不是時(shí)間的確定函數(shù),其在定義域內(nèi)的任意時(shí)刻沒(méi)有確定的函數(shù)值。隨機(jī)信號(hào)隨機(jī)信號(hào)分為平穩(wěn)和非平穩(wěn)兩大類(lèi)。②平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)--其均值和相關(guān)不隨時(shí)間變化。平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程在時(shí)間上是無(wú)始無(wú)終的,即它的能量是無(wú)限的,只能用功率譜密度函數(shù)來(lái)描述隨機(jī)信號(hào)的頻域特性。平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)又分為各態(tài)歷經(jīng)和非各態(tài)歷經(jīng)。①各態(tài)歷經(jīng)信號(hào)--指無(wú)限個(gè)樣本在某時(shí)刻所歷經(jīng)的狀態(tài),等同于某個(gè)樣本在無(wú)限時(shí)間里所經(jīng)歷的狀態(tài)的信號(hào)。各態(tài)歷經(jīng)信號(hào)一定是平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào),反之不然。工程上的隨機(jī)信號(hào)一般均按各態(tài)歷經(jīng)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程來(lái)處理。隨機(jī)信號(hào)又可以分為離散隨機(jī)信號(hào)和連續(xù)隨機(jī)信號(hào)兩類(lèi)。①--僅在離散時(shí)間點(diǎn)上給出定義的隨機(jī)信號(hào)稱(chēng)為離散時(shí)間隨機(jī)信號(hào),即隨機(jī)信號(hào)序列。②--在時(shí)間軸上連續(xù)變化的信號(hào)成為連續(xù)隨機(jī)信號(hào)。隨機(jī)信號(hào)不能用確定的時(shí)間函數(shù)來(lái)表達(dá),只能通過(guò)其隨時(shí)間或其幅度取值的統(tǒng)計(jì)特征來(lái)表達(dá)。這些統(tǒng)計(jì)特征值有:①數(shù)學(xué)期望值,描述隨機(jī)信號(hào)的平均值。②方差值,描述隨機(jī)信號(hào)幅度變化的強(qiáng)度。③概率密度函數(shù),是描述信號(hào)振幅數(shù)值的概率。④相關(guān)函數(shù),描述隨機(jī)信號(hào)的每?jī)蓚€(gè)具有一定時(shí)間間隔的幅度值之間的聯(lián)系程度的數(shù)值,它是時(shí)間間隔的一個(gè)函數(shù)。⑤功率譜密度,描述隨機(jī)信號(hào)在平均意義上的功率譜特性。以上這些統(tǒng)計(jì)特征是描述隨機(jī)信號(hào)的主要數(shù)字特征。研究隨機(jī)信號(hào)的數(shù)學(xué)方法是隨機(jī)過(guò)程理論。隨機(jī)信號(hào)的幅度、相位均隨時(shí)間做無(wú)規(guī)律的、未知的、隨機(jī)的變化。這次測(cè)出的是這種波形,下次測(cè)出的可能會(huì)是另外一種波形。無(wú)法用確定的時(shí)間函數(shù)來(lái)面熟,無(wú)法準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)它未來(lái)的變化。但是,隨機(jī)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律是確定的,因此,人們用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法建立了隨機(jī)信號(hào)的數(shù)學(xué)模型--隨機(jī)過(guò)程。隨機(jī)過(guò)程(StochasticProcess)是一連串隨機(jī)事件動(dòng)態(tài)關(guān)系的定量描述。在這里我們主要研究平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程:狹義平穩(wěn)概念:所謂平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程,是指它的任何n維分布函數(shù)或概率密度函數(shù)與時(shí)間起點(diǎn)無(wú)關(guān)。也就是說(shuō),如果對(duì)于任意的n和τ,隨機(jī)過(guò)程ξ(t)的n維概率密度函數(shù)滿足圖1.圖1圖1則稱(chēng)ξ(t)是平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。該平穩(wěn)稱(chēng)為嚴(yán)格平穩(wěn),狹義平穩(wěn)或嚴(yán)平穩(wěn)。廣義平穩(wěn)概念:若一個(gè)隨機(jī)過(guò)程的數(shù)學(xué)期望及方差與時(shí)間無(wú)關(guān),而其相關(guān)函數(shù)僅與τ有關(guān),則稱(chēng)這個(gè)隨機(jī)過(guò)程為廣義平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。各態(tài)歷經(jīng)的平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程:對(duì)于一個(gè)平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程,如果統(tǒng)計(jì)平均=時(shí)間平均,這個(gè)隨機(jī)過(guò)程就叫做各態(tài)歷經(jīng)的平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。隨機(jī)信號(hào)的數(shù)字特征如果本身也是隨較長(zhǎng)的時(shí)間變化而變化的話,那么這種隨機(jī)信號(hào)屬于非平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。否則均屬于平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的分析比較成熟,也相對(duì)容易一些。而非平穩(wěn)的隨機(jī)過(guò)程,比較不容易計(jì)算。對(duì)于平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程,由于其統(tǒng)計(jì)數(shù)字特征不隨時(shí)間變化,因此許多分析方法與研究非隨機(jī)過(guò)程的方法相似,傅里葉變換方法仍是主要的分析工具。3.連續(xù)時(shí)間信號(hào)與離散時(shí)間信號(hào)如果在所討論的時(shí)間間隔內(nèi),對(duì)于任意時(shí)間值（除若干不連續(xù)點(diǎn)外）,都可給出確定的函數(shù)值,這樣的信號(hào)稱(chēng)為連續(xù)時(shí)間信號(hào)。在時(shí)間的離散點(diǎn)上信號(hào)才有值與之對(duì)應(yīng),其它時(shí)間無(wú)定義,這樣的信號(hào)稱(chēng)為離散時(shí)間信號(hào)。4.因果信號(hào)與非因果信號(hào)將
接入系統(tǒng)的信號(hào)（即在
時(shí)為零的信號(hào)）,稱(chēng)為因果信號(hào)。反之,若
時(shí)不等于零的信號(hào),則稱(chēng)為非因果信號(hào)。5.一維（1-D）信號(hào)與多維（M-D）信號(hào)如果信號(hào)只有一個(gè)獨(dú)立的自變量,這個(gè)信號(hào)就是一維信號(hào),而如果信號(hào)的自變量不止一個(gè),就是多維信號(hào)。下面,我們將給出一些典型信號(hào)的表達(dá)式和波形。1.指數(shù)信號(hào)指數(shù)信號(hào)的表達(dá)式為常見(jiàn)的指數(shù)信號(hào)是單邊指數(shù)衰減信號(hào),其表達(dá)式為常見(jiàn)的指數(shù)信號(hào)是單邊指數(shù)衰減信號(hào),其表達(dá)式為常見(jiàn)的指數(shù)信號(hào)是單邊指數(shù)衰減信號(hào),其表達(dá)式為式中,
>0。其波形如下圖所示:2.正弦信號(hào)正弦信號(hào)和余弦信號(hào)二者僅在相位上相差,統(tǒng)稱(chēng)為正弦信號(hào),一般寫(xiě)作2.2常用連續(xù)時(shí)間信號(hào)定義連續(xù)時(shí)間信號(hào)是指時(shí)間自變量t和表示信號(hào)的函數(shù)值x都是連續(xù)變化的信號(hào)。特點(diǎn):時(shí)間是連續(xù)的,幅值可以是連續(xù)的也可以是離散化的。AAf(t)tT在信號(hào)與系統(tǒng)分析中,經(jīng)常要遇到單邊指數(shù)衰減的正弦信號(hào),其表達(dá)式為其波形如下圖所示:3.Sa(t)函數(shù)（抽樣函數(shù)）所謂抽樣函數(shù)是指sint與t之比構(gòu)成的函數(shù),以符號(hào)Sa(t)表示波形如圖:Sa(t)函數(shù)的性質(zhì):（1）Sa(t)是偶函數(shù),在t正負(fù)兩方向振幅都逐漸衰減。（2）（2）（2）4.復(fù)指數(shù)信號(hào)如果指數(shù)信號(hào)的指數(shù)因子為復(fù)數(shù),則稱(chēng)為復(fù)指數(shù)信號(hào),其表達(dá)式為
復(fù)指數(shù)信號(hào)概括了多種情況,可以利用復(fù)指數(shù)信號(hào)來(lái)描述各種基本信號(hào),如直流信號(hào)、指數(shù)信號(hào)、正弦或余弦信號(hào)
,以及增長(zhǎng)或衰減的正弦與余弦信號(hào)
。5.單位斜變信號(hào)斜變信號(hào)指的是從某一時(shí)刻開(kāi)始隨時(shí)間正比例增長(zhǎng)的信號(hào)。其表達(dá)式為111t0R(t)1t1t0t0R(t–t0)t0+1在信號(hào)與系統(tǒng)分析中,經(jīng)常要遇到函數(shù)本身有不連續(xù)點(diǎn)或其導(dǎo)數(shù)與積分有不連續(xù)點(diǎn)的情況,這類(lèi)函數(shù)統(tǒng)稱(chēng)為奇異函數(shù)或奇異信號(hào)。1.單位階躍信號(hào)11t0u(t)工程中會(huì)不會(huì)出現(xiàn)u（t）呢？請(qǐng)看下例:例:圖中假設(shè)S、E、C都是理想元件（內(nèi)阻為0）,當(dāng)t=0時(shí)S閉合,求電容C上的電壓。解：由于S、E、C都是理想元件,所以,回路無(wú)內(nèi)阻,當(dāng)S閉合后,C上的電壓會(huì)產(chǎn)生跳變,從而形成階躍電壓。即：如果開(kāi)關(guān)S在t=t0時(shí)閉合,則電容上的電壓為u（t-t0)。u（t-t0）波形如下圖所示:u(t)與R(t)的關(guān)系:u(t)的性質(zhì):單邊特性,即:EtEtEEttE因?yàn)橐驗(yàn)樗?矩形脈沖G(t)可表示為講授過(guò)程學(xué)習(xí)講授內(nèi)容體系設(shè)計(jì)隨堂檢測(cè)預(yù)留作業(yè)講解課后習(xí)題習(xí)題1/2/3學(xué)習(xí)小結(jié)教學(xué)反思課后小結(jié)本次課主要講解常見(jiàn)時(shí)間連續(xù)信號(hào)第三講:第二章信號(hào)的運(yùn)算、分解授課時(shí)數(shù)學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解信號(hào)的運(yùn)算、分解、信號(hào)的微分與積分學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)信號(hào)的分解、信號(hào)的運(yùn)算、奇異信號(hào)學(xué)習(xí)模式講授法講授過(guò)程學(xué)習(xí)講授內(nèi)容體系設(shè)計(jì)預(yù)備知識(shí)引題材料復(fù)習(xí)上節(jié)課知識(shí)點(diǎn),引入新課內(nèi)容正弦信號(hào)講授過(guò)程學(xué)習(xí)講授內(nèi)容體系設(shè)計(jì)知識(shí)要點(diǎn)筆記安排2.4信號(hào)的運(yùn)算3.信號(hào)的反褶、時(shí)移、尺度變換（1）反褶運(yùn)算以t=0為軸反褶ff(t)t-111ff(-t)t-111（2）時(shí)移運(yùn)算t0>0時(shí),f(t)在t軸上整體右移t0<0時(shí),f(t)在t軸上整體左移t0t0f(t)11tt0f(t-t0)1t0t0+10t0tf(t+t0)1-t0-t0+1壓縮擴(kuò)展-202t-202t1-101-101tf(t)1ff(2t)-1/201/2t1例2.4-1(4):信號(hào)如下圖所示,求f(-2t+3),并畫(huà)出波形。解法一:先求表達(dá)式再畫(huà)波形。解法二:先畫(huà)波形再寫(xiě)表達(dá)式。4.信號(hào)的微分與積分運(yùn)算（1）微分運(yùn)算例題:（-1）（-1）t110解:f(t)=t[u(t)-u(t-1)]積分運(yùn)5.信號(hào)的卷積積分卷積積分定義為卷積積分的物理意義、圖解法計(jì)算及性質(zhì)將在4.6節(jié)和4.7節(jié)中介紹。1.偶分量與奇分量偶分量定義為奇分量定義為任意信號(hào)可分解為偶分量與奇分量之和,即2.5信號(hào)的分解2.脈沖分量任意信號(hào)f(t)可以用一系列矩形脈沖相疊加的階梯信號(hào)來(lái)近似表示。這種分割方法稱(chēng)為縱向分割。當(dāng)t=0時(shí),對(duì)應(yīng)的矩形脈沖為當(dāng)t=0時(shí),對(duì)應(yīng)的矩形脈沖為將上述無(wú)窮多個(gè)矩形脈沖迭加,就得到f(t)的表達(dá)式,即當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，3.正交函數(shù)分量如果用正交函數(shù)集表示一個(gè)信號(hào),那么,組成信號(hào)的各分量就是相互正交的。例如,各次諧波的正弦與余弦信號(hào)構(gòu)成的三角函數(shù)集就是正交函數(shù)集。任何周期信號(hào)f(t)只要滿足狄里赫利條件,就可以由這些三角函數(shù)的線性組合來(lái)表示,稱(chēng)為f(t)的三角形式的傅里葉級(jí)數(shù)。同理,f(t)還可以展開(kāi)成指數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù)。2.6MATLAB的操作界面及連續(xù)信號(hào)的表示1.MATLAB的操作界面2.MATLAB的編輯界面文件名:file1.m文件名：不能出現(xiàn)漢字,‘-’連字符,否則解釋系統(tǒng)不人,就是說(shuō)文件不能運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)三信號(hào)的基本運(yùn)算實(shí)驗(yàn)方波信號(hào)的分解與合成實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2.3（1）了解各基本運(yùn)算單元的構(gòu)成（2）掌握信號(hào)時(shí)域運(yùn)算的運(yùn)算法則2.7（1）了解方波的傅里葉變換和頻譜特性（2）掌握方波信號(hào)在十余上進(jìn)行分解與合成的方法（3）掌握方波諧波分量的幅值和相位對(duì)信號(hào)合成的影響2.實(shí)驗(yàn)原理:2.3.2信號(hào)在時(shí)域中的運(yùn)算有相加、相減、相乘、數(shù)乘、微分、積分。（1）相加:信號(hào)在時(shí)域中相加時(shí),橫軸（時(shí)間軸）的橫坐標(biāo)值不變,僅是將橫坐標(biāo)值所對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)值相加。加法器完成功能:OUT=IN1+IN2(2)相減：信號(hào)在時(shí)域中相減時(shí),橫軸（時(shí)間軸）的橫坐標(biāo)值不變,僅是將橫坐標(biāo)值所對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)值相減。減法器完成功能:OUT=IN1-IN2（3）數(shù)乘:信號(hào)在時(shí)域中倍乘時(shí),橫軸（時(shí)間軸）的橫坐標(biāo)值不變,僅是將橫坐標(biāo)值所對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)值擴(kuò)大n倍。（n>1時(shí)擴(kuò)大；0<n<1時(shí)減?。?。數(shù)乘器完成功能:OUT=RP/R*IN（4）反相：信號(hào)在時(shí)域中反相時(shí),橫軸（時(shí)間軸）的橫坐標(biāo)值不變,僅是將橫坐標(biāo)值所對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)值正負(fù)號(hào)。反相器完成功能:OUT=-IN(5)微分:信號(hào)在時(shí)域微分即是對(duì)信號(hào)求一階導(dǎo)數(shù)。（6）積分：信號(hào)在時(shí)域積分即講信號(hào)在（-∞,t）內(nèi)求一次積分。（1）信號(hào)的傅里葉變換與頻譜分析信號(hào)的時(shí)域特性與頻域特性是對(duì)信號(hào)的兩種不同描述方式。對(duì)一個(gè)時(shí)域的周期信號(hào)f(t),只要滿足狄利克萊條件,就可展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù):f(t)=a0/2+Σancos(nΩt)+Σbnsin(nΩt)=A0/2+ΣAncos(nΩt+Φn)由式子得,信號(hào)f(t)時(shí)有直流分量和許多余弦或正弦分量組成。其中A0/2是常數(shù)項(xiàng),是周期信號(hào)中所包含的直流分量；第二項(xiàng)A1cos(Ωt+Φ1)稱(chēng)為基波,其角頻率與原周期信號(hào)同,A1是基波振幅,Φ1是基波初相角；A2cos(Ωt+Φ2)稱(chēng)為二次諧波,其頻率是基波的二倍,A2是基波振幅,Φ2是基波初相角。依此類(lèi)推,還有三次四次等諧波分量。（2）方波信號(hào)的頻譜將方波信號(hào)展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)為:該公式說(shuō)明,方波信號(hào)中只含有一、三、五等奇次諧波分量。并且其各奇次諧波分量的幅值逐漸減小,初相角為零。（3）方波信號(hào)的分解方波信號(hào)的分解的基本工作原理是采用多個(gè)帶通濾波器,把它們的中心頻率分別調(diào)到被測(cè)信號(hào)的各個(gè)頻率分量上,當(dāng)被測(cè)信號(hào)同時(shí)加到多有濾波器上,中心頻率與信號(hào)所包含的某此諧波分量頻率一致的濾波器便有輸出。在唄測(cè)信號(hào)發(fā)生的實(shí)際時(shí)間內(nèi)可以同時(shí)測(cè)得信號(hào)所包含的各頻率分量。（4）信號(hào)的合成本實(shí)驗(yàn)講分解出的1路基波分量和5路諧波分量通過(guò)一個(gè)加法器,合成為原輸入的方波信號(hào)。（1）相加運(yùn)算（2）減法運(yùn)算（3）數(shù)乘運(yùn)算一路正弦波信號(hào),輸入IN。通過(guò)反是使其波形的相位滯后90度。相器后波形反相。（6）積分運(yùn)算:對(duì)信號(hào)在求一次積分即是使其波形的相位超前90度。2.7.3使波形發(fā)生器輸出頻率為100Hz、幅值是4V的方波信號(hào),接入IN端。然后用示波器同時(shí)測(cè)量IN和OUT端,調(diào)節(jié)該通路所對(duì)應(yīng)的復(fù)制調(diào)節(jié)電位器,使該通路輸出方波的基波分量,其幅值為方波信號(hào)幅值的4/Л倍,頻率與方波相同并且沒(méi)有相位差。用類(lèi)似基波的測(cè)試方法分別測(cè)量基波與三次諧波等的合成波形。測(cè)試結(jié)果如下：基波（2）基波+三次諧波（3）基波+三次諧波+五次諧波（4）基波+三次諧波+五次諧波+七次諧波（5）基波+三次諧波+五次諧波+七次諧波+九次諧波實(shí)驗(yàn)結(jié)果：當(dāng)信號(hào)含的分量越多時(shí),波形越接近于原來(lái)的方波信號(hào),還可以看出頻率較低的諧波分量振幅較大,他們組成方波的主體,而頻率較高的諧波分量振幅較小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果:當(dāng)信號(hào)含的分量越多時(shí)，波形越接近于原來(lái)的方波信號(hào)，還可以看出頻率較低的諧波分量振幅較大，他們組成方波的主體，而頻率較高的諧波分量振幅較小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：當(dāng)信號(hào)含的分量越多時(shí)，波形越接近于原來(lái)的方波信號(hào)，還可以看出頻率較低的諧波分量振幅較大，他們組成方波的主體，而頻率較高的諧波分量振幅較小。講授過(guò)程學(xué)習(xí)講授內(nèi)容體系設(shè)計(jì)隨堂檢測(cè)預(yù)留作業(yè)講解習(xí)題習(xí)題5-10學(xué)習(xí)小結(jié)通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)信號(hào)有了更深層次的認(rèn)識(shí),對(duì)于接下來(lái)的傅里葉變換打下了基礎(chǔ)教學(xué)反思在講解信號(hào)的運(yùn)算時(shí)還不夠具體,會(huì)在下節(jié)課再?gòu)?fù)習(xí)一遍課后小結(jié)學(xué)生基本掌握了信號(hào)的分解,但是對(duì)于信號(hào)的運(yùn)算理解不夠第四講:第3章連續(xù)時(shí)間信號(hào)的變換域分析授課時(shí)數(shù)學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解信號(hào)的傳遞學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)通信系統(tǒng)的組成學(xué)習(xí)模式講授法講授過(guò)程學(xué)習(xí)講授內(nèi)容體系設(shè)計(jì)預(yù)備知識(shí)引題材料正弦信號(hào)講授過(guò)程學(xué)習(xí)講授內(nèi)容體系設(shè)計(jì)知識(shí)要點(diǎn)筆記安排從本章起,我們由時(shí)域分析進(jìn)入變換域分析,即傅里葉變換（頻域）分析和拉普拉斯變換（復(fù)頻域）分析。在頻域分析中,首先討論周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù),然后討論非周期信號(hào)的傅里葉變換及其性質(zhì),還要介紹周期信號(hào)的傅里葉變換。傅里葉變換是在傅里葉級(jí)數(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而產(chǎn)生的,這方面的問(wèn)題統(tǒng)稱(chēng)為傅里葉分析。在復(fù)頻域分析中,首先介紹從傅里葉變換推廣到拉普拉斯變換的概念,進(jìn)而引出拉普拉斯變換的定義,然后介紹拉普拉斯變換的性質(zhì)及拉普拉斯逆變換。任何周期函數(shù)在滿足狄里赫利的條件下,可以展開(kāi)成正交函數(shù)線性組合的無(wú)窮級(jí)數(shù)。如果正交函數(shù)集是三角函數(shù)集或復(fù)指數(shù)函數(shù)集,此時(shí)周期函數(shù)所展成的級(jí)數(shù)