连续信号与离散信号的MATLAB实现.doc

绪论 1.1 信号与系统研究的背景及意义 人们相互问讯、发送信息或传递数据，其目的都是要把某些消息借助一定形式的信号传送出去。信号是消息的表现形式，消息则是信号的具体内容[1]。在我们的生活中，信号是无处不在的，其作用和不言而喻。因此，对信号的研究具有重大意义。 1.2 信号研究在国内外的现状 在国内外，关于信号领域的研究主要包括对信号的处理、传输、和应用方面。对信号的处理就是对信号进行某种加工或变换，从而削弱信号中多余的内容，滤除混杂的噪声和干扰或者将信号变换成容易分析与识别的形式，便于估计和选择它的特征参量。信号的传输和应用和信号的处理相互之间都有着密切的联系又各自形成了相对独立的科学体系。它们共同的理论基础之一是研究信号的基本性能，包括信号的描述、分解、变换、检测[2]。在现代科学技术领域里，电子信息系统的应用范围极为广泛，主要有通信、导航、雷达、声纳、地震勘探、医学仪器、振动工程和射电天文等等。在短短几十年的时间里，这些系统几经更新换代，发展极其迅速。系统的发展进程常常和信息的利用程度分不开，而信息的利用程度又和信号与信息处理技术的发展紧密相连。信号与信息处理学科是信息科学的重要组成部分,该学科水平的高低反映一个国家的整体科技水平。由于这一原因，早在本世纪的四十年代，各种电子信息系统发展的初期，信号与信息处理就受到电子界的重视。当时在检测、估计、滤波等方面建立了一系列基础理论和方法，为 电子信息系统的发展指明了方向。但是，由于技术条件的限制，优化系统难以实现，实际应用的只是一些简单的处理技术。60年代以来，微电子集成电路技术、工艺迅猛发展，为复杂信号处理的实现提供了可能，从而将信号处理的发展推向高潮。从此，信号处理的研究不仅限于一般理论和方法的探讨，更多地侧重于实现方面，新的的实现方法与算法的成果层出不穷。在此基础上发展起来的新一代系统，其优化和自适应性能大大提高，早期系统已无法与其相提并论。现在，信号处理又进入了一个新的发展时期，信号处理的一些主要领域，如优化、自适应、高分辨、多维和多通道等，其理和方法均日趋系统化。对系统的分析已不再限于理想模型，而是考虑各种因素，研究其鲁棒性；同时对性能也不再限于定性描述，而要作出统计性能评价，使理论和实际在更高水平上密切结合。 信号处理的理论与方法获得了迅速发展，应用领域在不断扩大，以前假设信号极其背景躁声是高斯的、平稳的，而对信号的分析只是基于它的二阶矩特性和傅氏谱，其对象系统也限于时不变（或缓变）线性和因果最小相位系统。虽然上述假设及由此而构建的系统在许多场合是适用的，但随着应用领域的扩大，非线性、非因果、非最小相位系统已成为研究热点，如用高阶统计量分析非高斯信号等。同时，由于数学工----高阶统计量和小波变换的新发展，现在已能分别对非高斯信号和非平稳信号进行有效的分析与处理。几年前尚认为难于解决的加性有色噪声中的信号处理，也已取得实质性突破。此外，高分辨率谱分析和自适应信号处理也更加完善。由于现在已具备了实现复杂系统的物质条件，信号处理的研究的又一个特色是理论与实用研究同步进行，既重视基础理论的研究，又重视实际实现和应用的研究。可以预期，信号处理技术将得到广泛应用，届时许多电子信息系统将产生新的飞跃。由于高速数字计算机的应用，大大促进了信号处理研究的发展。如今，信号的处理研究已在许多领域取得重大的成果。比如，在航空航天、石油勘探、地震测量以及核实验检测中所得数据的分析都依耐与信号处理技术的应用。此外，在医学方面，如心电图、脑电图分析、生物学、语音识别分析等方面也取得实际应用成果[3]。 1.3 论文研究的具体内容及思想 本文主要分析讨论了常见连续信号与离散信号方面的内容。首先对信号进行了具体的分类和定义，列举出了一些常用的信号，使我们对信号有了初步的认识。其次，对信号进行分析处理。包括信号的运算，采样以及对信号进行模拟仿真。信号的运算又包括信号的加、减、乘、除、时移、反褶、尺度变换、微分、积分、卷积等，这些都是复杂的数学运算，因此需要有坚实的数学理论为基础，尤其是卷积的计算，拉氏变换，Z变换，傅立叶变换在信号分析处理中是最长用的。信号的模拟仿真是信号研究的直接方法，在此，我们运用了MATLAB这款软件，MATLAB又称矩阵实验室，是一款包罗众多学科的功能强大的技术计算语言。由于 MATLAB提供了强大的矩阵处理和绘图功能，很多专家因此在自己擅长的领域用它编写了许多专门的MATLAB工具包，如控制系统工具包；系统辨识工具包；信号处理工具包；鲁棒控制工具包；最优化工具包等等。MATLAB以矩阵作为基本编程单元，它提供了各种矩阵的运算与操作，并有较强的绘图功能。MATLAB集科学计算、图像处理、声音处理于一身，是一个高度的集成系统，有良好的用户界面，并有良好的帮助功能。MA