信号检测与估计-全套PPT课件.pptx

第1章 绪　论;;主要内容; 信息已经成为人类社会赖以生存和发展的重要资源，信息传输已经成为人类社会对信息资源开发和利用的手段。信息传输是由信息传输系统通过传输载有信息的信号来完成的。信号作为信息的载体，在产生和传输过程中，受到各种噪声的影响而产生畸变，信息接收者无法直接使用，需要接收设备对所接收的信号加以处理，才能提供给信息接收者使用。接收设备对所接收的信号进行处理的基本任务是检测信号（即判定某种信号是否存在）、估计携带信息的信号参量和信号波形，由此导致信号检测与估计研究领域的产生。; 由于被传输的信号本身和各种噪声往往具有随机性，接收设备必须对信号进行统计处理。因此，信号检测与估计就是随机信号的统计处理理论，所要解决的问题是信息传输系统的基本问题。 ; 实现信息传输的方式和手段很多，主要有：电的和非电的信息传输。电的信息传输是指利用电信号运载信息的传输方式，如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网和计算机通信等。非电的信息传输是指利用人力或机械的方式传递信息，如旌旗、消息树、烽火台及信号灯等。随着社会的需求、生产力的发展和科学技术的进步，目前的信息传输越来越依赖利用电的信息传输方式来传递信息。因为电的信息传输方式迅速、准确、可靠且不受时间、地点、距离的限制，因而近百年来 得到了迅速的发展和广泛的应用。 ; 为了利用电的信息传输方式获取并利用信息，人们常需要将信息调制到信号中（也就是通过调制的方式，将信息附加到信号中），并将载有信息的信号传输给信息的需要者。信息传输就是指从一个地方向另一个地方进行信息的有效传输与交换。为了完成这一任务，需要信号发射（送）系统和信号接收系统。信号发射系统产生信号，并将信息调制到信号中，然后将信号发送出去；信号经过信道的传输到达信号接收系统。信号接收系统接收载有信息的信号，并将信息从信号中提取出来， 然后将信息提供给信息需要者。 ; 信息传输离不开信息传输系统。传输信息的全部设备和传输媒介所构成的总体称为信息传输系统。信息传???系统的任务是尽可能好地将信息调制到信号中，有效发送信号，从接收信号中恢复被传送的信号，将信息从信号中解调出来，达到有效、可靠传输信息目的。信息传输系统的一般模型如图1.1.1所示。它通常由信息源、发送设备、信道、接收设备、终端设备以及噪声源组成。信息源和发送设备统称为发送端。接收设备和终端 设备统称为接收端。;图1.1.1 信息传输系统; 信息源（简称信源）是指向信息传输系统提供信息的人或设备，简单地说就是信息的发出者。信源发出的信息可以有多种形式，但可以归纳为两类：一类是离散信息，如字母、文字和数字等；另一类是连续信息，如语音信号、图像信 号。信源也就可分为模拟信源和数字信源。 ; 噪声是指信息传输中不需要的电信号的统称。噪声源是信道的噪声以及分散在信息传输系统中各种设备噪声的集中表示。信息传输系统中各种设备的噪声称为内部噪声；信道的噪声称为外部噪声。由于噪声主要是来自信道，通常将内部噪声等效到信道中，这种处理方式可以给分析问题带来许多方便，并不影响主要问题的研究。噪声是有害的，会干扰 有用信号，降低信息传输的质量。 ; 终端设备（也称为受信者或信宿）是将接收设备复原的原始电信号转换成相应信息的装置，如扬声器及显示器等。 ; 加性噪声是最常见的干扰类型，数学上处理最为方便，加性噪声中信号检测与估计问题的研究最为成熟。加性噪声中信号检测与估计也是最基本的，因为乘性噪声和卷积噪声中信号检测与估计均可转换为加性噪声的情况。通过取对数的方法，可以将乘性噪声的情况转换为加性噪声的情况；通过先进行傅里叶变换，再取对数的方法，可以将卷积噪声的 情况转换为加性噪声的情况。 ; 在信息传输系统中，匹配滤波器、信号检测系统及信号估计系统通常是接收设备的基本组成部分，并且是串联的。接收设备的组成框图如图1.1.3所示。 ; 信息传输系统分类的方式很多。按照传输媒质，信息传输系统可分为有线信息传输系统和无线信息传输系统两大类。有线信息传输系统是用导线（如架空明线、同轴电缆、光导纤维、波导等）作为传输媒质完成通信的系统，如市内电话、有线电视、海底电缆通信等。无线信息传输系统是依靠电磁波在空间传播达到传递信息目的的系统，如短波电离层 传播、微波视距传播、卫星中继等。 ; 对信息传输系统的性能要求，主要有两个方面：有效性和可靠性。要求信息传输系统能高效率地传输信息是系统的有效性；要求信息传输系统能可靠地传输信息是系统的可靠性或抗干扰性。有效性衡量系统传输信息的“速度”问题；可 靠性衡量系统传输信息的“质量”问题。 ;1.1 信号检测与估计的研究对象及应用;1.1 信号检测与估计的研究对象及应用;1.1 信号检测与估计理论