數(shù)字信號(hào)處理1

1、1數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理Digital Signal Processing張勁東張勁東南京航空航天大學(xué)南京航空航天大學(xué) 電子信息工程學(xué)院電子信息工程學(xué)院Email: 數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理是雷達(dá)、通信、圖像處理、聲納、語(yǔ)音、地震、生物工程和數(shù)據(jù)通信等學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)，在各個(gè)學(xué)科的發(fā)展中起著巨大的推動(dòng)作用；數(shù)字信號(hào)處理這門(mén)課程是大家以后從事信息科學(xué)研究和相關(guān)工程技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)；學(xué)習(xí)的目的學(xué)習(xí)的目的作為教材不是要涵蓋學(xué)科發(fā)展的各個(gè)方面，而是要揭示一個(gè)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本方法，提升學(xué)生和工程師們解決問(wèn)題的能力。A.V.Oppenheim同樣，作為一門(mén)課程，我們的教學(xué)是讓大家通

2、過(guò)學(xué)習(xí)這本課本，從而了解數(shù)字信號(hào)處理這一學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本方法，以培養(yǎng)大家在實(shí)際應(yīng)用中解決問(wèn)題的能力。參考書(shū)目參考書(shū)目lA. V. Oppenheim，離散時(shí)間信號(hào)處理（第3版），清華大學(xué)出版社（英文影?。?，2011年lJohn G. Proakis，數(shù)字信號(hào)處理（第4版）， 電子工業(yè)出版社（英文影?。?，2014年l程佩青，數(shù)字信號(hào)處理教程（第四版），清華大學(xué)出版社，2013年l吳鎮(zhèn)揚(yáng)，數(shù)字信號(hào)處理（第2版），高等教育出版社，2010年l高西全，數(shù)字信號(hào)處理 ，西安電子科技大學(xué)出版社，2008年教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容第1章 信號(hào)和信號(hào)處理 第2章 時(shí)域中的離散時(shí)間信號(hào)第3章 頻域中的離散

3、時(shí)間信號(hào)*第4章 離散時(shí)間系統(tǒng)*第5章 有限長(zhǎng)離散變換*第6章 z變換*第7章 變換域中的LTI離散時(shí)間系統(tǒng)第8章 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)第9章 IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)*第10章 FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)* 第11章 DSP算實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的歷史和現(xiàn)狀數(shù)字信號(hào)處理的歷史和現(xiàn)狀17世紀(jì)，牛頓（Newton）提出的有限差分方法就可以視為數(shù)字信號(hào)處理的雛形 ；18世紀(jì)，歐拉（Euler）、貝努利（Bernoulli）、拉格朗日（Lagrange）等數(shù)學(xué)家發(fā)展了數(shù)值積分和連續(xù)函數(shù)插值的方法 ；六十年代中期出現(xiàn)了較為定型的數(shù)字信號(hào)處理理論 ：n數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)和綜合理論，對(duì)此貢獻(xiàn)較大的是貝爾實(shí)驗(yàn)室的凱澤（Kaise

4、r） ；n與此同時(shí)，庫(kù)利圖基（Couley-Tukey）提出了關(guān)于計(jì)算離散傅利葉變換的快速算法，從而給與數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)以巨大的生命力，這一算法就是FFT。 數(shù)字信號(hào)處理的歷史和現(xiàn)狀數(shù)字信號(hào)處理的歷史和現(xiàn)狀七十年代以后 ，由于計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用和大規(guī)模集成技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。出現(xiàn)了一門(mén)新的學(xué)科“數(shù)字信號(hào)處理”八十年代以后，特別是九十年代以來(lái)，隨著超大規(guī)模集成電路，數(shù)字信號(hào)處理的理論和技術(shù)得到充分的推廣應(yīng)用，處理實(shí)時(shí)性問(wèn)題也正在逐步得以解決。 數(shù)字信號(hào)處理的歷史和現(xiàn)狀數(shù)字信號(hào)處理的歷史和現(xiàn)狀信號(hào)在人們的日常生活中扮演著重要的角色信號(hào)是自變量的函數(shù)。例如：時(shí)間、距離、

5、位置、溫度、壓力等。接下來(lái)我們給出一些典型的信號(hào)實(shí)例1.1 典型信號(hào)實(shí)例典型信號(hào)實(shí)例語(yǔ)音和音樂(lè)信號(hào)語(yǔ)音和音樂(lè)信號(hào)-空間某一點(diǎn)處，表示時(shí)間函數(shù)的氣壓語(yǔ)音信號(hào)波形“I like digital signal processing”1.1 典型信號(hào)實(shí)例典型信號(hào)實(shí)例心電圖心臟的電活動(dòng)典型的心電信號(hào)圖1.1 典型信號(hào)實(shí)例典型信號(hào)實(shí)例心電圖的軌跡基本上是一個(gè)周期性的波形心電圖波形的一個(gè)周期表示血液從心臟到動(dòng)脈傳輸?shù)囊粋€(gè)循環(huán)1.1 典型信號(hào)實(shí)例典型信號(hào)實(shí)例腦電圖由大腦中上億個(gè)單獨(dú)的神經(jīng)元隨機(jī)觸發(fā)的電活動(dòng)的總和1.1 典型信號(hào)實(shí)例典型信號(hào)實(shí)例地震信號(hào)由地震、火山噴發(fā)或地下爆炸產(chǎn)生的巖石運(yùn)動(dòng)引起大地的運(yùn)動(dòng)將產(chǎn)生

6、從運(yùn)動(dòng)源通過(guò)地球向所有方向傳播的彈性波，三類基本的彈性波由地運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生1.1 典型信號(hào)實(shí)例典型信號(hào)實(shí)例黑白圖片表示2維空間坐標(biāo)函數(shù)的光強(qiáng)度1.1 典型信號(hào)實(shí)例典型信號(hào)實(shí)例視頻信號(hào)由一系列名為幀的圖片組成，是3個(gè)變量的函數(shù)：2維空間坐標(biāo)和時(shí)間1.1 典型信號(hào)實(shí)例典型信號(hào)實(shí)例我們遇到的大部分信號(hào)都是自然方式產(chǎn)生的。然而，信號(hào)也可以通行電腦合成產(chǎn)生。信號(hào)負(fù)載信息信號(hào)處理的目的：抽取有用的信息抽取信息方法：取決于信號(hào)的類型和信號(hào)載有信息的特性本課程只涉及離散時(shí)間信號(hào)和離散時(shí)間信號(hào)處理1.1 典型信號(hào)實(shí)例典型信號(hào)實(shí)例信號(hào)類型：取決于自變量和信號(hào)函數(shù)值的性質(zhì)例如，自變量為連續(xù)或離散，信號(hào)為自變量的連續(xù)或離散

7、函數(shù)信號(hào)可以為實(shí)函數(shù)或者復(fù)數(shù)函數(shù)由單一信源產(chǎn)生的信號(hào)稱為標(biāo)量信號(hào)由多個(gè)信源產(chǎn)生的信號(hào)成為向量信號(hào)或多通道信號(hào)1.2 信號(hào)的特征與分類信號(hào)的特征與分類一維（1-D）信號(hào)是單個(gè)自變量的函數(shù)多維（M-D）信號(hào)是多個(gè)自變量的函數(shù)語(yǔ)音信號(hào)為1-D信號(hào)，自變量是時(shí)間圖像信號(hào)，例如照片，是2-D信號(hào)，其自變量為空間的兩個(gè)變量彩色圖像信號(hào)由表示三原色（紅、綠、藍(lán)）的3個(gè)2-D信號(hào)組成1.2 信號(hào)的特征與分類信號(hào)的特征與分類一副彩色圖像的3種組成顏色1.2 信號(hào)的特征與分類信號(hào)的特征與分類以上三種顏色合成的完整彩色圖片1.2 信號(hào)的特征與分類信號(hào)的特征與分類黑白視頻信號(hào)中每一幀是一個(gè)2-D圖像信號(hào)，它是兩個(gè)離散

8、空間變量的函數(shù)，每一幀在離散時(shí)間上按順序出現(xiàn)；因此，黑白視頻信號(hào)可以看成是一個(gè)3-D信號(hào)，其三個(gè)自變量分別是有兩個(gè)空間變量和一個(gè)時(shí)間變量。彩色視頻信號(hào)是由分別表示紅、綠、藍(lán)（RGB） 三原色的三個(gè)三維信號(hào)組成的三通道信號(hào)；在傳輸中，將RGB電視信號(hào)轉(zhuǎn)換成由亮度分量和兩個(gè)色度分量組成的另一種三通道信號(hào)。1.2 信號(hào)的特征與分類信號(hào)的特征與分類對(duì)于一個(gè)1-D信號(hào)，自變量通常都是時(shí)間如果自變量是連續(xù)的，那么信號(hào)就稱為連續(xù)時(shí)間信號(hào)；如果自變量是離散的，那么信號(hào)就稱為離離散時(shí)間信號(hào)散時(shí)間信號(hào)連續(xù)時(shí)間信號(hào)定義在時(shí)間的每個(gè)時(shí)刻離散時(shí)間信號(hào)僅在特定的離散時(shí)刻取值，因此，離散時(shí)間信號(hào)實(shí)質(zhì)上是數(shù)字的一個(gè)序列具有連

9、續(xù)振幅的連續(xù)時(shí)間信號(hào)通常稱為模擬信號(hào)語(yǔ)音信號(hào)就是模擬信號(hào)1.2 信號(hào)的特征與分類信號(hào)的特征與分類用有限個(gè)數(shù)字表示離散振幅值的離散時(shí)間信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)；存儲(chǔ)在光盤(pán)中的數(shù)字化音樂(lè)信號(hào)就是一種數(shù)字信號(hào)具有連續(xù)振幅值的離散時(shí)間信號(hào)稱為抽樣數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)字信號(hào)可看成是量化后的抽樣數(shù)據(jù)信號(hào)具有離散振幅值的連續(xù)時(shí)間信號(hào)稱為量化矩形窗信號(hào)（數(shù)字電路）1.2 信號(hào)的特征與分類信號(hào)的特征與分類1.2 信號(hào)的特征與分類信號(hào)的特征與分類連續(xù)時(shí)間信號(hào)離散時(shí)間信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)自變量振幅連續(xù)離散連續(xù)連續(xù)離散離散連續(xù)（模擬信號(hào)）離散（量化矩形窗信號(hào)）連續(xù)（抽樣數(shù)字信號(hào)）離散（數(shù)字信號(hào)）1.2 信號(hào)的特征與分類信號(hào)的特

10、征與分類下面展示了這4種信號(hào)圖通常可以清楚地看出信號(hào)在其數(shù)學(xué)表達(dá)式中的函數(shù)依賴關(guān)系對(duì)于1-D連續(xù)時(shí)間信號(hào)，連續(xù)自變量通常表示為 t例如，u(t) 表示1-D連續(xù)時(shí)間信號(hào)對(duì)于1-D離散時(shí)間信號(hào)，離散自變量表示為 n例如， 表示1-D離散時(shí)間信號(hào)每個(gè) 為離散時(shí)間信號(hào)中的一個(gè)樣本1.2 信號(hào)的特征與分類信號(hào)的特征與分類 v n v n在很多應(yīng)用中，離散時(shí)間信號(hào)是通過(guò)對(duì)原連續(xù)時(shí)間信號(hào)以相等的時(shí)間間隔抽樣產(chǎn)生的若定義離散時(shí)間信號(hào)的離散時(shí)刻是等間隔的，則離散自變量n可以歸一化，從而取為整數(shù)值對(duì)于2-D連續(xù)時(shí)間信號(hào)，兩個(gè)自變量為空間坐標(biāo)，表示為 x 和y 例如，黑白圖像的強(qiáng)度可以表示為 1.2 信號(hào)的特征與

11、分類信號(hào)的特征與分類此外，數(shù)字化的圖像就是2-D離散時(shí)間信號(hào)，它的2個(gè)自變量為離散化的空間變量，表示為 m和 n因此，數(shù)字圖像可以表示為黑白視頻信號(hào)為3-D信號(hào)，表示為彩色視頻信號(hào)是向量信號(hào)，由表示三原色的3個(gè)信號(hào)組成1.2 信號(hào)的特征與分類信號(hào)的特征與分類 , v m n( , , )u x y t( , , )( , , )( , , )( , , )r x y tu x y tg x y tb x y t輊犏犏=犏犏犏臌信號(hào)可以由一個(gè)明確定義的過(guò)程來(lái)確定，例如數(shù)學(xué)表達(dá)式，數(shù)學(xué)法則，查找表等，這樣的信號(hào)稱為確定信號(hào)確定信號(hào)隨機(jī)產(chǎn)生的，不能預(yù)知的信號(hào)稱為隨機(jī)信號(hào)1.2 信號(hào)的特征與分類信號(hào)的

12、特征與分類l1.3.1簡(jiǎn)單時(shí)域運(yùn)算簡(jiǎn)單時(shí)域運(yùn)算時(shí)域中三個(gè)最基本的信號(hào)運(yùn)算為：尺度縮放、延遲和相加尺度縮放是直接將信號(hào)與正數(shù)或負(fù)數(shù)相乘對(duì)于模擬信號(hào)，如果相乘常數(shù)（即增益）大于1，那么這種運(yùn)算就稱為放大1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算如果相乘常數(shù)小于1，那么這種運(yùn)算就稱為衰減假設(shè) 是模擬信號(hào)，則尺度縮放運(yùn)算產(chǎn)生信號(hào)為 ，其中 是尺度縮放常量。其他兩種基本運(yùn)算為積分和微分對(duì)模擬信號(hào) 的積分生成信號(hào)對(duì) 的微分得到信號(hào)1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 延遲運(yùn)算產(chǎn)生一個(gè)原信號(hào)延遲副本對(duì)于模擬信號(hào) ， 是 延時(shí) 后的信號(hào)， 為正數(shù)若 為負(fù)數(shù)，則為超前運(yùn)算許多應(yīng)用需要兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)的運(yùn)

13、算來(lái)產(chǎn)生新信號(hào)，例如，由三個(gè)模擬信號(hào) ， 和 通過(guò)相加產(chǎn)生1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 和 相乘產(chǎn)生信號(hào)目前，我們所討論的基本運(yùn)算也適用于離散時(shí)間信號(hào)更多復(fù)雜的運(yùn)算通過(guò)組合兩個(gè)或更多基本運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 l1.3.2 濾波濾波濾波是一種廣泛應(yīng)用的復(fù)雜信號(hào)處理運(yùn)算實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)算的系統(tǒng)稱為濾波器濾波器允許信號(hào)中的某些特定頻率成分通過(guò)而阻止其他頻率成分濾波器允許通過(guò)的頻率范圍稱為通帶，而阻止通過(guò)的頻率范圍稱為阻帶大部分情況下，模擬信號(hào)的濾波運(yùn)算是線性時(shí)不變的1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算濾波器可以通過(guò)卷積積分來(lái)描述其中 是輸入信號(hào)，

14、是濾波器的輸出， 是濾波器的脈沖響應(yīng) 1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 l低通濾波器允許低于某個(gè)特定頻率 （稱為截止頻率）的所有低頻成分通過(guò)，并阻止所有高于 的高頻分量l高通濾波器可通過(guò)所有高于截止頻率 的高頻成分，并阻止所有低于 的低頻成分1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算l帶通濾波器通過(guò)兩個(gè)截止頻率 和 之間的頻率分量， ，阻止頻率低于 和頻率高于 的分量l對(duì)于帶阻濾波器，阻止兩個(gè)截止頻率 和 之間的頻率分量， ，通過(guò)頻率低于 和頻率高于 的分量 l下圖說(shuō)明了低通濾波過(guò)程，輸入信號(hào)由3個(gè)正弦分量組成，頻率分別為50Hz，110Hz，210Hz1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算

15、典型的信號(hào)處理運(yùn)算l圖中為高通和帶通濾波，輸入相同信號(hào)1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算還存在其他各種類型的濾波器用來(lái)阻止單個(gè)頻率分量的帶阻濾波器稱為陷波器多頻帶濾波器有多個(gè)通帶和多個(gè)阻帶梳狀濾波器則設(shè)計(jì)用來(lái)阻斷某個(gè)低頻的整數(shù)倍的頻率成分1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算在許多應(yīng)用中，期望的信號(hào)占據(jù)一個(gè)從直流DC到某個(gè)頻率 Hz的低頻帶，同時(shí)被一個(gè)頻率成分大于 Hz的高頻噪聲干擾，這里此時(shí)可以將被噪聲干擾的信號(hào)通過(guò)一個(gè)截止頻率為 的低通濾波器來(lái)恢復(fù)期望信號(hào)，其中1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 l1.3.3 產(chǎn)生復(fù)數(shù)信號(hào)產(chǎn)生復(fù)數(shù)信號(hào)信號(hào)可以是實(shí)數(shù)值信號(hào)或復(fù)數(shù)值信

16、號(hào)為方便起見(jiàn)，前者稱為實(shí)數(shù)信號(hào)，而后者為復(fù)數(shù)信號(hào)可以將實(shí)數(shù)信號(hào)通過(guò)希爾伯特變換器來(lái)產(chǎn)生復(fù)數(shù)信號(hào)希爾伯特變換的脈沖響應(yīng)表示為：1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 考慮到實(shí)信號(hào) 的連續(xù)時(shí)間傅里葉變換 （CTFT）表示為：1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 稱為 的頻譜實(shí)信號(hào)的幅度譜具有偶對(duì)稱性，而相位譜具有奇對(duì)稱性實(shí)信號(hào) 的頻譜 包含正負(fù)頻率 因此其中 為正頻率部分， 是負(fù)頻率部分 1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算若對(duì) 進(jìn)行希爾伯特轉(zhuǎn)換，輸出 表示為 的頻譜 通過(guò) 和 的連續(xù)時(shí)間傅里葉變換得到 的連續(xù)時(shí)間傅里葉變換（CTFT）因此1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)

17、處理運(yùn)算 的幅度和相位分別為偶函數(shù)和奇函數(shù) 也是實(shí)函數(shù)復(fù)信號(hào) ：1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 因此， 經(jīng)過(guò)CTFT后，換句話說(shuō)，復(fù)信號(hào) 稱為解析信號(hào)，只有正頻率分量1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 l1.3.4調(diào)制和解調(diào)調(diào)制和解調(diào)為了在信道上傳輸?shù)皖l信號(hào)，必須通過(guò)調(diào)制運(yùn)算將信號(hào)變換為高頻信號(hào)在接收端，對(duì)已調(diào)高頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，并通過(guò)后續(xù)處理提取所求的低頻信號(hào)。 主要有4種模擬信號(hào)的調(diào)制方法 振幅調(diào)制 頻率調(diào)制 相位調(diào)制 脈沖振幅調(diào)制1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算（1）幅度調(diào)制振幅調(diào)制的概念比較簡(jiǎn)單載波信號(hào)是高頻正弦信號(hào) ，其幅度隨著低頻帶限信號(hào) （稱為調(diào)

18、制信號(hào)）變化按照 產(chǎn)生已調(diào)信號(hào)的高頻信號(hào)1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 因此，振幅調(diào)制可以通過(guò)調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)相乘來(lái)實(shí)現(xiàn)為了解釋頻率轉(zhuǎn)換特性 其中1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 調(diào)制信號(hào) 和已調(diào)信號(hào) 的頻譜如圖1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 l從圖中可以看出， 是一個(gè)中心在 ，帶寬為 的帶限高頻信號(hào)l調(diào)幅信號(hào)在 到 之間的部分為上邊帶，而在 與 之間為下邊帶l已調(diào)信號(hào)中產(chǎn)生了兩個(gè)邊帶并且沒(méi)有載波成分所以該過(guò)程稱為抑制載波雙邊帶調(diào)制（DSB-SC）l 的解調(diào)分兩步進(jìn)行1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 首先， 乘以一個(gè)與載波同頻的正弦信號(hào)，其

19、結(jié)果為結(jié)果表明 由以因子1/2尺度縮放的 和載波頻率為 的已調(diào)幅信號(hào)組成1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 的頻譜 如下圖所示 因此，通過(guò)截止頻率為 的低通濾波器，我們可以從 中恢復(fù)出 ，調(diào)制和解調(diào)框圖如下1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 通常很難保證解調(diào)的正弦信號(hào)在任何時(shí)候都和載波具有一樣的頻率為了解決該問(wèn)題，在已調(diào)幅的無(wú)線電信號(hào)的傳輸中修改調(diào)制方式，使得被傳輸?shù)男盘?hào)中包含有載波信號(hào)1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算重新定義振幅調(diào)制運(yùn)算： 其中選擇m的數(shù)值要確保 對(duì)于任意t都是正數(shù);由于載波存在于已調(diào)信號(hào)中，因此這種調(diào)制方式稱為雙邊帶調(diào)制（DSB） 如圖為正弦

20、調(diào)制信號(hào)的波形圖，調(diào)制方式為DSB，頻率為20Hz，載波頻率為400Hz，m=0.51.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算在通常的振幅調(diào)制情況下，已調(diào)信號(hào)的帶寬是 ，調(diào)制信號(hào)的帶寬為 為了提高傳輸媒介的容量，僅發(fā)送已調(diào)信號(hào)的上邊帶或下邊帶下圖為單邊帶調(diào)制（SSB）框圖1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算SSB調(diào)制方式的相關(guān)信號(hào)譜l1.3.5 正交振幅調(diào)制正交振幅調(diào)制DSB調(diào)制的效率是SSB調(diào)制的1/2正交幅度調(diào)制（QAM）采用DSB調(diào)制方式，調(diào)制兩種不同的信號(hào)，且讓它們占有同一個(gè)帶寬因此，QAM方式與SSB方式帶寬相同1.3 典型的信

21、號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 考慮兩個(gè)帶寬受限信號(hào) 和 ，帶寬為1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 這兩個(gè)調(diào)制信號(hào)分別被兩個(gè)載波信號(hào) 和 調(diào)制，并求和得到混合信號(hào)可以看到，這兩個(gè)載波信號(hào)有著相同的載波頻率 ，但相位相差1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算載波 稱為同相分量，而載波 稱為正交分量混合信號(hào) 的頻譜 為 從上可看出， 與用DSB調(diào)制得到已調(diào)信號(hào)占有相同帶寬為了恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)，混合信號(hào)分別乘以載波的同相分量和正交分量，得到兩個(gè)信號(hào)：1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算l將 代入以上兩個(gè)式子中，得到 下圖顯示了正交振幅調(diào)制和解調(diào)方案的框圖1.3 典型的信號(hào)處理

22、運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算 和 通過(guò)截止頻率為 的低通濾波器產(chǎn)生兩個(gè)調(diào)制信號(hào) l1.3.6復(fù)用和解復(fù)用復(fù)用和解復(fù)用為了有效使用寬帶傳輸信道，人們將許多窄帶低頻信號(hào)組合起來(lái)形成一個(gè)混合寬帶信號(hào)，作為單個(gè)信號(hào)進(jìn)行傳輸組合這些信號(hào)的過(guò)程稱為復(fù)用實(shí)施時(shí)必須保證在接收端可以恢復(fù)出原始窄帶低頻信號(hào)的副本該恢復(fù)過(guò)程稱為解復(fù)用1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算一種廣泛使用的組合不同聲音信號(hào)的方法是頻分復(fù)用（FDM）方案這里，每個(gè)聲音信號(hào)（通常帶限到低頻帶寬 ），通過(guò)調(diào)幅方法進(jìn)行頻譜遷移到較高的頻段1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算相鄰已調(diào)幅信號(hào)的載波頻率相隔 ，且 ，以便保證每個(gè)已調(diào)信號(hào)通過(guò)相加形成的基帶混合信號(hào)在頻譜上沒(méi)有重疊該信號(hào)然后被調(diào)制到生成FDM信號(hào)的主載波上并被傳輸 1.3 典型的信號(hào)處理運(yùn)算典型的信號(hào)處理運(yùn)算在接收端，首先通過(guò)解調(diào)將混合基帶信號(hào)從FDM信號(hào)中取出然后，將該混合信號(hào)通過(guò)一個(gè)中心頻