《信号与系统》解读 第1章 信号与系统概述-1:信号与系统的描述和分析方法

article/2025/9/29 4:58:05

目录

1. 什么是广义的信号和系统

2. 什么是狭义的电信号和电系统

3. 两个研究对象:信号+系统

4. 两种分析方法:几何图形法+数学函数法

5. 两个维度与视角:时域+频域

6. 两种坐标:实平面+复平面

7. 目标:模拟信号处理+数字信号处理


1. 什么是广义的信号和系统

广义信号:是运载消息的工具,是消息的载体。从广义上讲,它包含光信号电信号、温度、压力、流量,自然界的声音信号等。

广义系统:是由相互作用相互依赖的若干组成部分结合而成的,具有特定功能的有机整体,而且这个有机整体又是它从属的更大系统的组成部分。

2. 什么是狭义的电信号和电系统


狭义信号:是指随着时间而变化的电压或电流信号。电信号可以通过幅度频率相位的变化来表示不同的消息。整个信号与系统就围绕着电信号的幅度频率相位来进行的!!

狭义系统: 在《系统与系统》中,把能加工、变换电信号的实体称作“系统”。

3. 两个研究对象:信号+系统

3.1 对象1:信号。包括输入信号、输出信号、噪声信号

不同的信号,根据其属性不同有不同非分类方法。

(1)按照在时间上是否连续分:连续时间信号、离散时间信号

  • 连续时间信号

  • 离散时间信号

(2)按在时间上是否重复分:周期时间信号、非周期时间信号

  • 周期信号

是周期信号瞬时幅值随时间重复变化的信号:

  • 非周期信号

3.2 对象2:系统

(1)系统是对信号进行控制、运算、加工、处理、变换,实现某种功能的实体。

四则运算:加、减、乘。

复杂运算:积分、微分、卷积

变换:采样、滤波、傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换

(2)系统对处理信号的

采样:连续信号到离散信号转换ADC

插值:离散信号到连续信号转换DAC

在移动通信系统中:

射频RF就是连续信号系统,也称为模拟信号系统,由模拟器件完成。

BBU就是离散信号系统,也称为基带信号系统,由专用数字处理芯片DSP或FPGA或通用处理器CPU来完成。

(3)多个子系统可以构成更大的系统。

4. 两种分析方法:几何图形法+数学函数法

(1)几何图形法:直观,容易理解

(2)数学函数法:精确、可计算

一个信号,在数学上,通常就是一个函数。

函数法的最重要的意义是:可以对信号进行各种数学运算、变换等操作。

  • 连续时间信号的表示法

  • 离散时间信号的表示法

5. 两个维度与视角:时域+频域

(1)时域:自变量是时间,因变量是电信号参数:幅值

(2)频域:自变量是频率,因变量是电信号参数:幅度(最大幅值)

6. 两种坐标:实平面+复平面

(1)实平面

横轴x与纵轴y都是实数,表示两个变量之间的函数关系。

(2)复平面

复数平面即是z=a+bi ,它对应的坐标为(a,b) 。其中,a表示的是复平面内的横坐标,b表示的是复平面内的纵坐标,表示实数a的点都在x轴上,所以x轴又称为“实轴”;表示纯虚数bi的点都在y轴上,所以y轴又称为“虚轴”。y轴上有且仅有一个实点即为原点"0"。

复平面,使用来表达复信号的。

复信号是《信号与系统》中最重要、最难理解的是基本信号!

现代移动通信系统的物理层L1的信号处理由FPGA或DSP完成,而它们处理的电信号基本上都是复信号。

因此理解复信号是理解物理层信号处理的关键与核心!后续会专门深入解读!

7. 目标:模拟信号处理+数字信号处理

就是抽象、模拟现实系统,并用模拟和数字的硬件电子电路数字计算机软件(数字信号处理)这两种“电子”手段设计一个特定功能的信号与系统,来解决现实的问题!


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