清华随机信号分析基础(全套课件446P)
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第三章 随机信号通过线性系统3.1 随机信号通过线性系统的分析3.1.1 线性系统的基本理论设时不变线性系统的冲激响应函数为h(t),系统输入为x(t),输出为y(t),且均为确知信号,则输入和输出的关系为:ττττττd t x h d t h x t h t x t y )()()()()(*)()(-=-==⎰⎰∞∞-∞∞-若)()]([),()]([),()]([ωωωH t h F Y t y F X t x F ===,则有)()()(ωωωH X Y =式中函数)(ωH 称为系统的传输函数。
卷积定理:时域卷积定理:若给定两个时间函数)(),(21t f t f ,已知)()]([),()]([2211ωωF t f F F t f F ==,则)()()](*)([2121ωωF F t f t f F =频域卷积定理:)(*)(21)]()([2121ωωπF F t f t f F =⋅3.1.2 系统的输出响应所讨论的系统是线性的、时不变的、稳定且物理可实现的。
若输入为随机信号X(t),则线性时不变系统的输出Y(t)为:ττττττd t X h d t h X t h t X t Y )()()()()(*)()(-=-==⎰⎰∞∞-∞∞-对于物理可实现系统,当t<0时,有h(t)=0,则上式改写为ττττττd t X h d t h X t Y t)()()()()(0-=-=⎰⎰∞∞-3.1.3 系统输出的概率分布理论上,根据输入随机信号的统计特性,就能确定一个已知线性系统输出的统计特性。
一种特殊情况,当输入为高斯过程时输出也是高斯过程。
3.1.4 随机信号通过线性系统的时域分析主要讨论线性系统输出的时域数字特征。
1. 系统输出的数学期望若输入X(t)为平稳随机过程,且假设其均值为X m ,则有)0()]([)()()]([])()([)]([H m m t Y E m d h m d h t X E d t X h E t Y E X Y YX====-=-=⎰⎰⎰∞∞-∞∞-∞∞-ττττττττ对于物理可实现系统,有ττd h m t Y E m X Y ⎰∞==0)()]([显然,系统输出随机信号的均值是常数。