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1、第7、8讲 回顾,白噪声过程通过线性系统,第9讲,白噪声,理想低通理想带通高斯带通,应用背景-微弱信号接收,电子侦察（通信、雷达等）侦察敌方的电磁信号，信号非常微弱卫星遥感微波、红外金属探测海关、安检等高能物理实验室、环境监测、工业监测等传感器等,应用背景模拟集成电路设计,低噪声放大信息采集的前端，信号非常微弱，需要采用放大器进行放大，在放大器的前端对噪声非常敏感，需要对热噪声和1/F进行分析，只有噪声抑制到一定程度才能提取出有用信号各个器件以及构成电路的噪声进行分析,信号处理中线性信号模型,有一类平稳随机序列，它是用白噪声激励线性时不变系统产生的，特别是系统函数为有理函数。这样输出功率谱密度
2、也是有理函数，它的形状完全由滤波器的系数决定。估计信号就是估计滤波器中的参数。,无线通信信道估计,多径信道 克拉克模型,接收方如何估计参数？这是信道均衡等非常重要的问题。,主要内容,一般概念噪声等效频带白噪声通过RC积分器白噪声通过理想低通系统白噪声通过理想带通系统白噪声通过高斯带通系统,一、基本概念,基本假设频谱法自相关函数频谱法方差冲击响应法,1、基本假设,冲击响应传递函数输入噪声输出过程,2、频谱法自相关函数,输出功率就不一定是均匀的！,输出自相关不再是理想脉冲！,3、频谱法方差,因为白噪声为零均值，故,4、时域法 冲击响应法,二、噪声等效通频带,1、噪声等效通频带2、噪声等效通频带低通
3、3、噪声等效通频带结论,为什么引入等效通频带？,1、噪声等效通频带,1、噪声等效通频带,1.噪声等效通频带：一般情形,2、噪声等效通频带低通,对低通滤波器来说：,3、噪声等效通频带结论,输出噪声通频带如信号通频带那样，仅由线性电路本身决定。由输出噪声通频带可直接给出系统输出过程平均功率：,三、白噪声通过RC积分器,RC积分器RC积分器的系统权函数RC积分器的输出自相关函数相关系数和相关时间,1、RC积分器-低通滤波器,RC积分器，系统的冲击响应,2、RC积分器的系统权函数,根据对称性：,3、输出自相关函数,4、相关系数和相关时间,白噪声通过RC电路，若RC很大，即 很小，则输出噪声通频带很小，
4、相关时间很大。此时只有低频分量才能通过电路，输出噪声起伏程度小，相关性强。,白噪声通过RC积分器小结,若系统输入为白噪声过程时，输出过程由权函数决定。任一随机过程Y(t)都可以用白噪声过程通过特定结构的线性系统来产生，信号模型。若系统输入为白噪声过程，通过实验方法测定过程Y(t)的特征，则该系统的特性就可以求出来，求系统。,四、白噪声通过理想低通网络,输出过程的功率谱密度函数输出过程的自相关函数噪声通频带,1、输出过程的功率谱,输入白噪声，则输出功率谱为：,2、输出自相关函数,3、噪声通频带,由于输出噪声的功率谱为矩形，系统的噪声通频带等于信号的通频带，即：,五、白噪声通过理想带通系统,理想带
5、通网络输出过程的功率谱密度函数输出过程的自相关函数输出窄带噪声的总平均功率输出窄带噪声的相关系数窄带噪声的相关时间,1、理想带通网络,理想带通网络的幅频特性为,2、输出过程的功率谱密度函数,输入白噪声过程的功率谱密度为(单边功率谱)则输出过程的功率谱密度函数为,3、输出过程的自相关函数,其自相关函数为,窄带自相关系数,4、窄带随机过程或窄带噪声,问题,5、输出窄带噪声的总平均功率,输出窄带噪声的总平均功率为,输出窄带噪声总平均功率与系统带宽成正比,六、白噪声通过高斯型带通系统,高斯型曲线的频率特性输出过程的功率谱密度函数输出过程的相关函数输出噪声的相关系数及相关时间“相关时间”注释,1、近于高
6、斯曲线的频率特性,在通信、雷达等各类接收机中，常常采用单调谐多级中频放大器，其回路越多，频率特性就越接近于高斯曲线。例如，五级单调谐中频放大器的频率特性就呈 高斯形，表示式为：,2、输出过程的功率谱密度函数,假定输入端是白噪声过程，则系统的输出过程功率谱密度函数为：,可知，白噪声过程通过具有高斯形频率特性的窄带线性系统后，输出过程的功率谱密度函数仍然是高斯形的。,3、输出过程的相关函数,输出过程的相关函数,做变量替换,问题：分母系数为什么是2？,问题：等式为什么成立？,补充：亚里斯多德 观点,在探究真理的过程中，安于事物所能提供的那种精确性而不过分奢求，这是一个受到良好教育的人的标志。,老子“道”：上善若水,佛教“空”：明者因境而变，智者随缘而行,4、输出噪声的相关系数及相关时间,输出噪声的相关系数为输出噪声的相关时间为,高斯型带通滤波器，参数 决定系统通频带，故相关时间 与系统通频带 成反比。,5、相关时间 注释,本次作业,P129，第12，13，15P131，第24，第27,谢谢大家,
