信号与系统.pdf

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1、1信号与系统北京工业大学电子信息与控制工程学院张延华北京工业大学电子信息与控制工程学院张延华2自我简介自我简介张延华：北京工业大学 教授张延华：北京工业大学 教授研究方向：研究方向：自适应信号处理自适应信号处理系统建模与仿真系统建模与仿真移动通信移动通信主讲课程：主讲课程：信号与系统信号与系统现代通信技术导论现代通信技术导论现代信息技术导论现代信息技术导论通信系统建模与仿真（研究生）通信系统建模与仿真（研究生）3Motivation（动机）（动机）Modeling,characterization,design and analysis of natural and man-made syst

2、ems General approaches：based upon theoretical and mathematical techniquesTools：based upon the description and analysis of systems using differential and difference equations Time versus frequency domain representations Fourier techniques4引言引言目的、意义及目的、意义及要解决的问题要解决的问题应用举例与演示应用举例与演示教学内容基本要求教学内容基本要求总结总结

3、主要参考书目主要参考书目5目的、意义目的、意义IT时代的特征时代的特征用信息科学和计算机技术的理论和手段解决科学、工程和经济问题用信息科学和计算机技术的理论和手段解决科学、工程和经济问题6要解决的问题要解决的问题什么是信号？什么是信号？信号是消息的表现形式，消息则是信号的具体内容。信号是消息的表现形式，消息则是信号的具体内容。什么是系统？什么是系统？系统是由若干相互作用和相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体。系统是由若干相互作用和相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体。信号作用于系统产生什么响应？信号作用于系统产生什么响应？7Applications I（应用）（应用）Communi

4、cations AM,FM,FSK,PSK,GPS,GSM,CDMA,UWBPhysical systems modeling and control-seismology,mechanics,chemical process control,aerospace,motor control,thermodynamics,fluid dynamicsRadio-astronomy,geophysicsOptics and acoustics8Applications II（应用）（应用）Biomedical engineeringElectronics,circuit designNeural

5、networks,adaptive systems Computer vision,graphics,image and speech processing Time series analysis,economic forecasting,stock trends9应用举例应用举例（1）ECG噪声抑制噪声抑制10(2)陆地资源卫星照片的伪彩色图陆地资源卫星照片的伪彩色图11（3）感兴趣区图象处理12（4）亮度直方图13（5）图象的边缘检测14（6）2维FIR滤波器应用15（7）太阳系系统的虚拟现实仿真16（8）基于DCT的视频压缩技术17（9）基于运动检测的安全监控系统18（10）Bluet

6、ooth系统仿真19（11）DTMF系统仿真20（11）DTMF系统仿真21（11）DTMF系统仿真22（12）OFDM仿真系统23Analogue versus Digital Signal ProcessingMain distinction is continuous versus discreteAnalogue signal processing many real world systems are analogue,control and processing in analogue domain with analogue circuits(RLC,diodes,amps.)o

7、r with mechanical or other physical elementsDSP digital circuits/program(adders,multipliers and memory)Analogue versus Digital 24Why Analogue?Natural solution of differential equationsStrong arsenal of techniques for design of analogue filters etc.No need for approximation,sampling,numerical computa

8、tionsReal time,less complex circuitry BUT component values drift,imprecise tolerance,age and temperature variations,difficult with very small and very large components,non ideal realizations25Why Digital?Flexible,same hardware can perform multiple functions,upgrade and update possibleRepeatability a

9、nd precision,higher-order systems Natural for interface with high level supervisory control software BUT takes time to compute and circuit complexity is high(especially with general purpose hardware)26Analogue and Digital?Most systems are mixed combining some analogue and some digital components?dig

10、ital hardware is so cheap it almost always an option despite increased circuit complexity for digital implementationDigital techniques for data acquisition,signal filtering,detection,processing and automatic control are sometimes approximations of analogue solutions and are sometimes fully digital d

11、esigns27信号与系统课程介绍信号与系统课程介绍教学内容：教学内容：信号分析方面信号分析方面：讲授信号分析的基本理论和方法，包括付里叶级数、付里叶变换，拉普拉斯变换和z变换等。：讲授信号分析的基本理论和方法，包括付里叶级数、付里叶变换，拉普拉斯变换和z变换等。系统分析方面系统分析方面：讲授系统的各种描述方法，包括微分方程、差分方程的建立，系统函数的计算。：讲授系统的各种描述方法，包括微分方程、差分方程的建立，系统函数的计算。分析方法和应用方面分析方法和应用方面：则主要涉及卷积积分、卷积和以及变换域方法求解线性系统等内容：则主要涉及卷积积分、卷积和以及变换域方法求解线性系统等内容。28课程介

12、绍（续）课程介绍（续）教学方式：教学方式：采用采用课堂讲授课堂讲授为主为主课堂讨论课堂讨论为辅为辅精选精选启发性例题启发性例题多媒体教学演示示例。多媒体教学演示示例。29课程介绍（续）课程介绍（续）课程特色：课程特色：强调强调信号、系统和变换信号、系统和变换的基本理论的基本理论内容先进新颖，反映本课程和相关内容先进新颖，反映本课程和相关交叉学科交叉学科的最新发展的最新发展理论与实际理论与实际结合紧密结合紧密强调对学生强调对学生分析和解决问题分析和解决问题的能力的培养和训练。的能力的培养和训练。课程课程结构、层次结构、层次清晰，疑难之处处理得体清晰，疑难之处处理得体30Necessary/Use

13、ful Mathematical PreparationCalculus Linear algebra Especially eigenvalue problem,orthogonality,basis functions Discrete math,sequences and series Numerical methods31主要教材与参考书主要教材与参考书信号与系统信号与系统(上、下册上、下册)，(第一、二版第一、二版)，郑君里等编，高等教育出版社，郑君里等编，高等教育出版社，2000信号与系统，Hwei P.Hsu，骆丽 等译，科学出版社，2002信号与系统，Hwei P.Hsu，骆丽

14、 等译，科学出版社，2002Fundamentals of Signals and Systems-Using the Web and MATLAB,E.W.Kamen,B.S.Heck,科学出版社，2002科学出版社，2002Signals and Systems,Alan V.Oppenheim,Prentice-Hall,1997Signals and Systems(Second Edition),Simon Haykin,电子工业出版社，电子工业出版社，2003现代线性系统现代线性系统-使用使用MATLAB,Robert Denney Strum,西安交通大学出版社，西安交通大学出版社，2002