P1-- 信号--通讯原理

news2024/9/25 9:33:42

前言:

      最近看了《无线系统设计与国际标准》后面的几个核心技术

OFDM,Modulation,格雷码,MIMO 等技术,其底层的数学思想主要包括傅里叶变换

,狄拉克函数,卷积,线性代数基础运算。

   这边结合 北京邮电大学 杨鸿文 《通讯原理 》,简单的回顾一下这些技术原理.

整个课程分为40节课程,两个月时间

 参考 :

        【通讯原理】北京邮电大学 杨鸿文 (全89讲)_哔哩哔哩_bilibili

目录:

      1: 绪论

      2:  信号

      3:  狄拉克函数

      4:   功率和能量

      5:   功率和能量性质


一  绪论

    1.1  简介

      通讯作用是把信息从一个地方传输到另一个地方

本系列物理载体主要是电信号,基于电信号的整个传输流程如下:

 发送设备 作用是把信源的内容调制成传输的电信号

1.2  信源分类

 我们经常看到BSP 基带工程师,其中的工作内容之一就是根据电路图配置对应的GPIO 口.

 1.3  信道分类

 1.4 研究内容

   因为模拟基带传输主要是电路设计方面,

所以本系列主要研究


二 信号 

    2.1 定义

     信号默认为实函数s(t)

     s: 电压

     t:   时间

     表示电压随时间t的变化

    2.2  常见例子

      正弦波

     

     矩形脉冲

      宽度为T,高度为1的矩形脉冲

     

     如果T变成了无限大,最后变成了直流

     当T无穷小的时候, 最后变成了狄拉克冲击

    sinc 脉冲

 如果T 变成无限大,最后变成了直流

当T无穷小的时候, 最后变成了狄拉克冲击


三 狄拉克函数

     狄拉克函数是 通讯中基础核心的一部分,经常用到,这里面简单的回顾一下基本定义以及性质

    3.1   定义:

      狄拉克δ函数是一个广义函数,在物理学中常用其表示质点、点电荷等理想模型的密度分布,该函数在除了零以外的点取值都等于零,而其在整个定义域上的积分等于1

         狄拉克δ函数在概念上,它是这么一个“函数”:在除了零以外的点函数值都等于零,而其在整个定义域上的积分等于1。 数学定义:

     \int_{-\infty}^{\infty}\delta(t)dt=1

    \delta(t)=0,t\neq 0

    

 其重要性质

3.1 采样性

       g(t)\delta(t-t_0)=g(t_0)\delta(t-t_0)

       g(t)\delta(t)=g(0)\delta(t)

       \int_{-\infty}^{\infty} g(t)\delta(t-t_0)dt=g(t_0)

       \int g(t)\delta(t)dt=g(0)

3.2 对偶性

      \delta(t)=\delta(-t)

3.3 尺度变换性

     \delta(at)=\frac{1}{|a|}\delta(t)

   证:

      设 k=at,

     t \in [-\infty, \infty]

      当 a<0时候:

            k \in [+\infty, -\infty]

      当 a>0时候

           k \in [-\infty, +\infty]

    所以:

    \int \delta(at)dt=\int_{-\infty}^{\infty} \frac{\delta(k)}{|a|}dk

3.4  卷积特性

     g(t)\star \delta(t-t_0)=g(t-t_0)

    卷积的定义

    y(t)=(f(\tau) \star g(\tau))(t)=\int f(\tau)g(t-\tau)d\tau

    证明:

   利用卷积的交换律

    s(t)=g(\tau) \star \delta(\tau - t_0)=\delta(\tau - t_0) \star g(\tau)

        s(t)=\int_{-\infty}^{\infty} \delta(\tau-t_0)g(t-\tau)d\tau

                =g(t-t_0)

       

       


四  功率和能量

     4.1 定义

     

  4.2 平均功率

    

 4.2 时间平均定义

    

 4.3  总能量

 

 4.3 例

  功率信号

     

 

能量信号


五 能量 功率 性质

    5.1 非负性

          

5.2  系数平方 

5.3 时延不变性

  设K是实数

  y(t)=s(t-t_0)的能量或功率与s(t)相同

5.4  不满足叠加性

 功率证明

能量

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