第3章31信号的能量和功率
- 格式:ppt
- 大小:1.27 MB
- 文档页数:25
能量信号的自相关函数和功率信号的自相关函数一、 能量信号的自相关函数相关是匹配过程,而自相关则是指延迟信号与与其自身的匹配。
实值能量信号x(t)的自相关函数定义为:+∞<<∞-+=⎰+∞∞-τττdt t x t x R x )()()(自相关函数)(τx R 提供了信号与其平移τ时间后所得信号之间的关联程度的测度。
)(τx R 不是时间的函数,而是信号与其平移信号的时间间隔τ的函数。
实值能量信号的自相关函数具有以下性质:1. )()(ττ-=x x R R 函数关于零点对称;2. )0()(x x R R ≤τ 函数在原点获得最大值;3. )()(f R x x ψτ↔ 自相关函数与功率谱(PSD )是傅立叶变换对;4. dt t x R x )()0(2⎰+∞∞-= 函数在零点的值等于信号的能量。
二、功率信号的自相关函数实值功率信号x(t)的自相关函数定义如下:+∞<<∞-+=⎰+-∞→τττdt t x t x T R T T T x 2/2/)()(1)(lim当功率信号为周期为T 0的周期信号时,上式的时间平均可以用周期T 0代替,故自相关函数可以表示为:+∞<<∞-+=⎰+-τττdt t x t x T R T T x 2/2/000)()(1)(实值功率信号的自相关函数与能量信号的自相关函数有类似的性质: 1. )()(ττ-=x x R R 函数关于零点对称;2. )0()(x x R R ≤τ 函数在原点获得最大值;3. )()(f G R x x ↔τ 自相关函数与功率谱(PSD )是傅立叶变换对;4. dt t x T R T T x )(1)0(2/2/2000⎰+-= 函数在零点的值等于信号的功率。
《通信原理》第二、三章_作业及答案本页仅作为文档封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March第二、三章 作业一、填空题1. 确知信号 是指其取值在任何时间都是确定的和可预知的信号,按照是否具有周期重复性,可分为 周期 信号 和 非周期 信号。
2.能量信号,其 能量 等于一个有限正值,但 平均功率 为零;功率信号,其 平均功率 等于一个有限正值,但其 能量 为无穷大。
3.周期性功率信号的频谱函数C n 是 离散的 (连续的/离散的),只在 f0 的整数倍上取值。
能量信号的频谱密度是 连续的 (连续谱/离散谱)。
4.平稳随机过程的统计特性不随时间的推移而不同,其一维分布与 时间 无关,二维分布只与 时间间隔 有关。
5.平稳随机过程的各态历经性可以把 统计 平均简化为 时间 平均,从而大大简化了运算。
6.功率谱密度为P (ω)的平稳随机过程的自相关函数R (ζ)为 (写出表达式即可)。
7.高斯分布的概率密度函数f(x)=8.高斯过程通过线性系统以后是高斯过程,平稳过程通过线性系统以后是 平稳 过程。
某平稳随机过程的期望为a ,线性系统的传输函数为H (ω),则输出的随机过程的均值为a H (ω)。
9.一个均值为零,方差为σ2窄带平稳高斯随机过程,其同相分量和正交分量均是 平稳高斯 过程,且均值为 0 ,方差为 2n σ 。
10.窄带随机过程可表示为)](cos[)(t t t c ξξϕωα+和t t t t c s c c ωξωξsin )(cos )(-。
11.一个均值为零方差为2n σ的窄带平稳高斯过程,其包络的一维分布服从瑞利 分布,相位的一维分布服从 均匀 分布。
12.白噪声在 不同时刻 (同一时刻/不同时刻)上,随机变量之间不相关,在 同一时刻 (同一时刻/不同时刻)上,随机变量之间均相关。
13.高斯白噪声是指噪声的概率密度服从 高斯 分布,功率谱密度服从均匀 分布。
第3章 信道容量习题解答3-1 设二进制对称信道的转移概率矩阵为2/31/31/32/3⎡⎤⎢⎥⎣⎦解: (1) 若12()3/4,()1/4P a P a ==,求(),(),(|),(|)H X H Y H X Y H Y X 和(;)I X Y 。
i i 2i=13311H(X)=p(a )log p(a )log()log()0.8113(/)4444bit -=-⨯-=∑符号111121*********j j j=132117p(b )=p(a )p(b |a )+p(a )p(b |a )=43431231125p(b )=p(a )p(b |a )+p(a )p(b |a )=4343127755H(Y)=p(b )log(b )=log()log()0.9799(/)12121212bit ⨯+⨯=⨯+⨯=---=∑符号 22i j j i j i j i ,H(Y|X)=p(a ,b )logp(b |a )p(b |a )logp(b |a )2211log()log()0.9183(/)3333i jjbit -=-=-⨯-⨯=∑∑符号I(X;Y)=H(Y)H(Y|X)=0.97990.91830.0616(/)bit --=符号 H(X|Y)=H(X)I(X;Y)=0.81130.06160.7497(/bit --=符号)(2)求该信道的信道容量及其达到信道容量时的输入概率分布。
二进制对称信息的信道容量H(P)=-plog(p)-(1-p)log(1-p)1122C =1-H(P)=1+log()+log()=0.0817(bit/)3333符 BSC 信道达到信道容量时,输入为等概率分布,即:{,}注意单位3-4 设BSC 信道的转移概率矩阵为112211Q εεεε-⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦1)写出信息熵()H Y 和条件熵(|)H Y X 的关于1()H ε和2()H ε表达式,其中()log (1)log(1)H εεεεε=----。
的电流,v (t )为一.能量信号和功率信号定义:一般说来,能量总是与某一物理量的平方成正比,则在整个时间域内,实信号天津医科大学生物医学工程学院School of Biomedical Engineering, Tianjin Medical University一般周期信号为功率信号;天津医科大学生物医学工程学院School of Biomedical Engineering, Tianjin Medical University二.相关系数与相关函数天津医科大学生物医学工程学院School of Biomedical Engineering, Tianjin Medical University最小,则有是能量有限的实信号。
天津医科大学生物医学工程学院School of Biomedical Engineering, Tianjin Medical University天津医科大学生物医学工程学院School of Biomedical Engineering, Tianjin Medical University由柯西-施瓦尔茨不等式,得(2⎡⎰∞t f 的相关特性相关系数天津医科大学生物医学工程学院School of Biomedical Engineering, Tianjin Medical University三.相关与卷积的比较卷积表达式:(,相关性最强R )ω[f F 相关定理表明:两信号互相关函数的傅里叶变换等于其中第一个信号的变换与第二个信号变换取共轭两者之天津医科大学生物医学工程学院School of Biomedical Engineering, Tianjin Medical University判断下面的信号是功率信号还是能量信号。
天津医科大学生物医学工程学院School of Biomedical Engineering, Tianjin Medical University例()(E t cos =对此功率有限信号,由自相关函数的定义,有)⎤天津医科大学生物医学工程学院School of Biomedical Engineering, Tianjin Medical University周期信号自相关函数仍为周期信号天津医科大学生物医学工程学院School of Biomedical Engineering, Tianjin Medical University天津医科大学生物医学工程学院School of Biomedical Engineering, Tianjin Medical University])(τF R =天津医科大学生物医学工程学院School of Biomedical Engineering, Tianjin Medical Universityωπ(⎰∞∞-F⎪⎫≤T t ωπ(21F ⎰∞∞-R (τ)cos(1t ω的自相关函数和功率谱为功率信号)(t f 天津医科大学生物医学工程学院School of Biomedical Engineering, Tianjin Medical University因为功率有限信号的功率谱函数与自相关函数是一功率谱为:。