1 数字信号处理基础.ppt

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1、数字信号处理孙正华北电力大学电子与通信工程系主要内容数字信号处理基础现代信号分析基础多采样率信号处理平稳随机信号功率谱估计自适应信号处理第一章数字信号处理基础1数字信号处理基础信号与系统的概念数字信号处理的概念典型信号系统的建模与分析信号的基本变换数字滤波器的设计1.1信号与系统的概念什么是信号？信号是传输信息的物理量函数。信息通过信号表现。现代社会是信息社会。I数学描述使用具体的数学表达式，把信号描述为一个或若干个自变量的函数或序列的形式。因此，常可将“信号”与“函数”和“序列”等同起来时域频域1

2、.1信号与系统的概念信号的描述方法Sa(t)1-4p-3p-2p-p0p2p3p4ptII波形描述按照函数随自变量的变化关系，把信号的波形画出来。1.1信号与系统的概念信号的描述方法幅度谱时域波形信号的波形确定性信号和随机信号一维信号和多维信号连续时间信号和离散时间信号因果信号与非因果信号周期信号和非周期信号能量信号和功率信号实信号和复信号因果信号与非因果信号信号的分类1.1信号与系统的概念确定信号与随机信号区分方法：给定的自变量的值，是否可以唯一确定信号的取值。任意给定一个自变量的值，如果可以唯一

3、确定其信号和取值，则该信号是确定信号，否则，如果取值是不确定的随机值，则是随机信号。要点：信号的分类按信号分布性质分类确定性信号随机信号周期信号非周期信号信号的分类要点：周期信号与非周期信号关系式是否成立？周期信号的周期（正值）：T对于周期信号，因信号周期重现，所以通常只关心周期区间的宽度，而对区间的起点则可以根据需要来定。判断信号是否是周期的，参考点可以任意选取，只关心再现时的间隔。非周期信号可以视为是周期无穷大的周期信号。正弦余弦按变量取值分类连续时间信号离散时间信号幅度连续（模拟信号）幅度离散

4、（量化信号）幅度离散（数字信号）幅度连续（抽样信号）信号的分类信号的自变量是否在所讨论的整个连续区间内都有定义？定义域连续？NO离散时间信号YES连续时间信号通常被称为“序列”信号的分类连续时间信号与离散时间信号模拟信号:定义域和值域都是连续的数字信号:定义域和值域都是离散的一维信号与多维信号（按照自变量的数目分类）一维信号：信号是一个变量的函数。如：声音信号。二维信号：信号是两个变量的函数。如：平面图像信号。多维信号：信号是多个变量的函数。信号的分类声音信号心电信号（ECG）一维信号可见光图像超声

5、图像红外图像紫外图像X射线造影图像磁共振图像二维图像信号能量信号与功率信号定义信号的能量为：离散时间信号连续时间信号定义信号的功率为：离散时间信号连续时间信号如果信号的能量是有限的，则称为能量有限信号，简称能量信号。如果信号的功率是有限的，则称为功率有限信号，简称功率信号。信号的分类因果信号与非因果信号如果信号在时间零点之前，取值为零，则称为因果信号。表示信号在过去时间内不可能发生（取值为零）！若信号仅在过去（时间零点之前）有非零值，则称为反因果信号。实值信号与复值信号如果信号的取值是实数，则称为实

6、值信号，简称实信号。如果信号的取值是复数，则称为复值信号，简称复信号。复信号是为了研究方便而引入的信号的分类信号的特性1.1信号与系统的概念时间特性和频率特性信号的处理1.1信号与系统的概念对信号进行某种加工或变换。激励：系统的输入响应：系统的输出e(t)r(t)系统1.1信号与系统的概念系统的概念凡是能将信号加以变换以达到人们要求的各种“设备”线性性：叠加性、均匀性时不变性：稳定性：BIBO原则：输入有界，则输出有界因果性：某一时刻的响应只与该时刻以前的系统激励（输入）有关，而与该时刻以后的系统激

7、励无关。1.1信号与系统的概念系统的性质1.1信号与系统的概念系统的分类连续时间系统和离散时间系统即时系统与动态系统集总参数系统与分布参数系统线性系统与非线性系统时变系统与时不变系统可逆系统与不可逆系统线性时不变系统LTI(Lineartime-invariant)什么是DSP?1.2数字信号处理系统的概念把信号用数字或符号表示成序列，通过计算机或通用（专用）信号处理设备，用数字的数值计算方法处理，达到提取有用信息便于应用的目的。DSP系统的基本组成1.2数字信号处理系统的概念DSP的理论基础1.2

8、数字信号处理系统的概念基本工具：微积分，概率统计，随机过程，高等代数，数值分析，近代代数，复杂函数。理论基础：离散线性变换(LSI)系统理论，离散傅立叶变换(DFT)。精度高可靠性高灵活性大易于大规模集成时分复用可获得高性能指标二维与多维处理1.2数字信号处理系统的概念DSP的特点1.2数字信号处理系统的概念DSP的典型应用经典信号处理现代信号处理语音处理图像/图形军事仪器仪表自动控制医疗家用电器1.3典型序列单位样值序列(单位冲激序列)UnitSample/Unit