数据信号的分类
1-2 信号的描述与分类
定义与描述： 一、定义与描述： 信号指消息(message)的表现形式与传送载体。 的表现形式与传送载体。 信号指消息 的表现形式与传送载体
主观感受到的语言、文字、数据、 主观感受到的语言、文字、数据、图象等的总称
说明： 说明：
一维信号
二维信号
二、分类
f1 (t )
１、确定性信号和随机信号 确定性信号
f 2 (t ) f 3 (t )
1 0t2ຫໍສະໝຸດ t1 0 2t
0
随机信号
f 4 (t ) f 5 (t )
0
t
0
t
连续时间信号(Continuous-time (CT) Signals)和离 ２、连续时间信号 和离 散时间信号(Discrete-time (DT) Signals) 散时间信号
广义：信号是随时间变化的某种物理量。 １、广义：信号是随时间变化的某种物理量。 时域信号 信号的波形描述方法 信号的波形描述方法 波形 电信号易于测量、变换、处理和传送。 电信号易于测量、变换、处理和传送。 易于测量 ２、数学：信号可视作一个或多个自变量的函数。 数学：信号可视作一个或多个自变量的函数。 信号的数学描述方法 信号的数学描述方法 数学 空域信号
定义域连续？ 定义域连续？
YES NO
离散时间信号
连续时间信号 脉冲信号 模拟信号
又称为“序列” 又称为“序列”
数字信号
周期信号(Periodic signals)和非周期信号 ３、周期信号 和非周期信号
f(t) = f(t + T)
x(n) = x(n + N)
实验二 信号的分类与观察
实验二信号的分类与观察本实验主要内容是对不同类型的信号进行分类与观察，通过实验了解各种信号类型的特点以及应用场景。
实验中使用的信号种类包括模拟信号、数字信号、周期信号、非周期信号、连续信号和离散信号等。
实验一：模拟信号与数字信号模拟信号是连续变化的信号，用连续时间和连续幅度来表示；数字信号是离散变化的信号，用离散时间和离散幅度来表示。
在实际应用中，模拟信号和数字信号各有优劣，具体选择哪种信号要根据应用场景来决定。
实验中，我们使用函数发生器产生5V幅度、1kHz频率的正弦波信号，并将其输入示波器中观察。
实验结果表明，正弦波信号在示波器屏幕中呈现出连续的曲线形状，这是因为正弦波信号是模拟信号，采样率无穷大，可以无限细分时间和幅度的变化。
接着，我们将正弦波信号输入到数字示波器中，观察结果发现，在数字示波器屏幕上正弦波信号被分成了许多个离散点，形成了一个个矩形的图形。
这是因为数字示波器采样定时，将模拟信号的时间和幅度信息转换为数字量，采用离散表示。
实验二：周期信号与非周期信号周期信号是指在一定时间范围内，信号呈现出重复的特征，而非周期信号则没有这种规律性。
周期信号通常用周期的长度来描述，而非周期信号没有明显的周期性。
然后我们使用函数发生器产生一个随机噪声信号，并将其输入示波器中观察。
实验结果表明，随机噪声信号的波形没有明显的周期性，是非周期信号。
连续信号与离散信号是根据信号的时间和幅度的可变性来区分的。
连续信号在任意时刻都有幅度值，可以呈现出无限细分的时间变化；而离散信号只在特定时刻具有幅度值，时间上存在结构化的时间间隔。
接着我们将正弦波信号输入到数据采集卡中，观察结果发现，采集卡将连续信号转换成了离散信号，用数字值来表示信号的幅度。
同时，我们将该信号导入MATLAB中进行观察，可以发现MATLAB以离散点来表示信号的幅度，因此可以得出，离散信号可以通过数字化处理来实现连续化。
总结本实验通过对不同类型信号的分类和观察，深入了解了信号的基本特点与应用场景。
常用信号的分类与观察
f(t)
t T
脉冲信号波形图
三、资讯
（8）方波信号 信号的周期为T，前T/2期间信号为 正电平信号，在后T/2期间信号为负电平信号。
U(t)
T
2
t
方波信号波形图
三、资讯
4、实训台信号产生模块的使用 在信号与系统实验平台的右下方有一信号产生模块，
电源指示
六、总结
教师根据学生表现给予总结。同时给出实训结论
布置下一个项目：通过硬件可以产生常用的信号，那 么有没有一个软件可以描述出这些图形呢？让学生预 习matlab软件的使用。
一、项目导入
对于这样复杂的信号，我们该怎样去识别和分析呢？
二、项目内容
观察指数信号 、正弦信号、指数衰减信号、采样 信号、钟形信号、脉冲信号和方波信号的波形，并测 量相关参数，分析各种信号的特点。
三、资讯
1、信号的基本概念 信号对于我们并不陌生。如铃声—声信号，十字
路口的红绿灯—光信号，电视机天线接收的电视信 息—电信号；广告牌上的文字、图象信号等。
1
0.5
0 -π
-0.5
x
-π/2
O
π/2
π
-1
-1.5
-3
-2
-1
0
1
2
3
30
20
10
0
-10
-20
-30
0
200
400
600
800
三、资讯
1.5
sin(x)
1
0.5
0 -π
-0.5
-π/2
O
π/2
-1
-1.5
-3
信号的分类
•模拟信号：时间和幅值均为连续
f t
的信号。
抽 样
t O
•抽样信号：时间离散的，幅值
f (k)
量
连续的信号。
化
•数字信号：时间和幅值均为离散 O
k
的信号
f (k)
（如幅值为１，２，３，４，５）
主要讨论确定性信号
先连续，后离散；先周期，后非周期 O
k
5.因果信号和非因果信号
f
(t)
0 0
t0 t0
t=0时接入系统的信号（t<0时函数值 为零）。是有始信号，有始信号一定因 果吗？物理可实现信号都是因果信号
2
E p(t)T f (t) dt
P＝lim 1
T 2
f (t) 2 dt
T T
－T 2
一类：能量信号：
能量有限值E ＜∞，平均功率为零 P =0
（一般有限时间的非周期信号为能量信号,如脉冲信号）
二类：功率信号：
功率有限P ＜∞ ，能量无穷大（积分不收敛） （一般周期信号和阶跃信号为功率信号）
第二节 信号的分类
•信号的分类方法很多，可以从不同的角度对信 号进行分类。 •按实际用途划分：
电视信号 雷达信号 控制信号 通信信号 广播信号 …… •按所具有的时间等特性划分
一．信号的分类
1．电信号和非电信号
•电信号：把要传送的消息（语言、文字、图象）变换成 按一定规律变化的电压和电流。
容易传输和控制 •非电信号：声信号、光信号、温度、速度、流量等。 可通过传感器转换成电信号，易于远距离传输与控制
③ Sa(t) 0, t nπ，n 1,2,3
④ sin t d t π , sin t d t π Sa(t)曲线下面积
信号的描述与分类
X
4．抽样信号(Sampling Signal)
sin t Sa( t ) t
1
Sat
性质
2
① Sa t Sat ，偶函数 ② t 0 , Sa( t ) 1，即limSa( t ) 1 t 0 ③ Sa( t ) 0, t n ，n 1,2,3 sin t sin t ④ dt , dt 0 t 2 t ⑤ lim Sa( t ) 0 t ⑥ sinc( t ) sin t / t
• 信号
信号的描述与分类
X
主要内容
信号的描述 信号的分类 典型确定性信号介绍 重点：典型确定性信号的描述
难点：复指数信号，抽样信号
X
一．信号的描述
•公式法（函数法/闭式-closed form）： 借助数学表达式描述信号随时间的变化。
例如sin t te-2t
•图形法（波形法）： 借助图形表达信号 随时间的变化。
f(t)
0 f(n)
t
0 12
n
X
4．模拟信号，抽样信号，数字信号
•模拟信号：时间和幅值均为连续 的信号。 抽
样
f t
•抽样信号：时间是离散的，幅值 是连续的信号。 量
化
O
t
f n
•数字信号：时间和幅值均为离散 的信号。
n
f n
主要讨论确定性信号 先连续，后离散；先周期，后非周期
5.钟形脉冲函数(高斯函数)
X
1．指数信号
f (t ) Ke t l 0直流(常数),
0
K
0
f t
0 0
t
l 0 , l 0 单边指数信号 0 f t t e
§1.2 信号的描述、分类和典型示例
0,
0
衰减指数信号
0, 0 衰减
X
第
4．抽样信号(Sampling Signal)
14 页
Sa(t) sin t t
Sat
1
2π
性质
t
πO π
3π
① Sa t Sat，偶函数
② t 0,Sa(t) 1，即limSa(t) 1 t0
•随机信号 具有未可预知的不确定性
•伪随机信号
貌似随机而遵循严格规律产生的信号（伪随机码）。
X
第
2．周期信号和非周期信号
4
页
正弦周期信号（简谐信号）
周期信号 复杂周期信号（除简谐信号外的周期信号）
例如sint sin π t
准周期 ( 频率之比值为无理数 )
非周期信号瞬态 ( 脉冲,衰减函数 )
第 5 页
f (t)
o
t
f (n)
o 12
n
X
4．模拟信号，抽样信号，数字信号
•模拟信号：时间和幅值均为连续 抽 的信号。
样
•抽样信号：时间离散的，幅值 量 连续的信号。
化
•数字信号：时间和幅值均为离散 的信号。
f(t)
O f(t)
O
f n
主要讨论确定性信号。 O
先连续，后离散；先周期，后非周期。
0
t0
X
第
欧拉(Euler)公式
12
页
sin t 1 ejt ejt 2j
cos t 1 ejt ejt 2
ej t cost jsint
X
第
3．复指数信号
第一章 信号的分类与基本特性
第一章 信号的分类与基本特性【内容摘要】 本章主要介绍信号的基本概念、信号的分类、连续时间的基本信号、连续时间奇异信号、及特性、离散时间信号及特点和信号的基本运算。
1．1 信号的基本概念与分类1．1．1 信号的基本概念在日常生活和社会活动中，人们会经常谈到信号，比如，交通路口的红绿灯信号，唱歌和说话的声音信号，无线电发射台的电磁波信号等等。
因此，从物理概念上，信号是标志着某种随时间变化的信息。
从数学上，信号表示一个或多个自变量的函数。
在信号与系统中，我们尤其关心的是电信号。
1．1．2 信号的分类根据信号的性质可分为：确定信号与随机信号、连续时间信号与离散时间信号、周期信号和非周期信号、能量信号和功率信号。
一、确定信号与随机信号对应于某一确定时刻，就有某一确定数值与其对应的信号，称为确定信号。
如图1-1（a ）为一个线性斜波信号，在1t 时刻,对应的数值为1y ,在2t 时刻，对应的数值为2y 。
确定信号往往可以用函数解析式、图表和波形来表示。
如果一个信号事先无法预测它的变化趋势，也无法预先知道其变化规律，则该信号称为随机信号，如图1-1（b ）所示。
在实际工作中，系统总会受到各种干扰信号的影响，这些干扰信号不仅在不同时刻的信号值是互不相关的，而且在任一时刻信号的幅值和相位都是在不断变化的。
因此，从严格意义上讲，绝大多数信号都是随机信号。
只不过我们在研究信号与系统时，常常忽略一些次要的干扰信号，主要研究占统治地位的信号的性质和变化趋势。
本教材主要研究确定信号。
y )(a 12y)(b图 1-1二、连续时间信号与离散时间信号对任意一个信号，如果在定义域内，除有限个间断点外均有定义，则称此信号为连续时间信号。
连续时间信号的自变量是连续可变的，而函数值在值域内可以是连续的，也可以是跳变的。
如图1-1（a ）中所示的斜坡信号，即是一个连续时间信号。
对任意一个信号，如果自变量仅在离散时间点上有定义，称为离散时间信号。
信号的分类
信号的分类
信号的表达有很多的方式，比如画图、表达式、频谱分析等，同时，信号还有很多的特性，比如周期性、线性与非线性等。
下面将根据这些特性对信号进行分类。
根据信号的确定性与否来划分，信号可以分为：确定性信号和随机信号，简单地说，确定性信号就是任何时间的信号值都已知的信号，
比如指数信号与正余弦信号；随机信号是信号值不可知的信号，比
如通信中常见的热噪声信号。
根据信号是否会周期反复来划分，信号可以分为：周期信号与非周期信号。
周期信号过一段时间（周期）会重复出现，非周期信号则
不会重复出现。
周期性信号中还有一种特殊的伪随机信号，这种信
号的周期比较长，它总是装作随机信号的样子，过了较长的一段时
间，仔细一看，信号开始重复出现了，囧，这小子还真的是周期信
号。
根据信号的连续性，信号可以分为：连续信号与离散信号，模拟通信的话音信号是连续信号的典型，数字通信系统的信号就属于离散
信号。
注意：计算机系统中处理的信号都是离散的。
除了上面的分类外，还有很多信号的分类办法，这里就不一一枚举了。
第1章移动通信的前世今生
·3
·。
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数据信号的分类
数据信号是指在电信领域中传输和处理信息的电信号。
根据信号的性质和特点，数据信号可以分为模拟信号和数字信号两种类型。
本文将从信号的定义、特点、应用以及优缺点等方面进行阐述。
一、模拟信号
模拟信号是一种连续变化的信号，它可以在一定范围内取无限个数值。
模拟信号可以用连续的波形表示，例如正弦波、余弦波等。
模拟信号具有以下特点：
1.1 连续性：模拟信号可以在时间和幅度上连续变化，可以取无限个数值。
1.2 无失真传输：模拟信号在传输过程中不会发生失真，可以完全还原原始信号。
1.3 实时性：模拟信号可以实时采集和传输，能够准确地反映被测量对象的变化。
模拟信号常用于音频、视频等连续信号的传输和处理。
然而，模拟信号也存在以下缺点：
1.4 受干扰影响：模拟信号容易受到噪声和干扰的影响，导致信号质量下降。
1.5 难以处理：模拟信号在处理过程中需要复杂的电路和设备，成
本较高。
二、数字信号
数字信号是一种离散的信号，它只能取有限个数值，通常用二进制表示。
数字信号具有以下特点：
2.1 离散性：数字信号在时间和幅度上都是离散的，只能取有限个数值。
2.2 抗干扰能力强：数字信号在传输过程中能够通过差错检测和纠正等技术来抵抗噪声和干扰。
2.3 可压缩性：数字信号可以通过压缩算法来减少数据量，提高传输效率。
数字信号广泛应用于计算机、通信、数据存储等领域。
与模拟信号相比，数字信号具有以下优点：
2.4 稳定性好：数字信号的传输质量相对稳定，不易受到干扰的影响。
2.5 可编程性强：数字信号可以通过编程来实现各种复杂的信号处理和算法。
2.6 高精度：数字信号可以表示和处理更加精确的数据，提高测量和计算的准确性。
然而，数字信号也存在以下不足之处：
2.7 信息丢失：数字信号在采样和量化过程中可能会丢失一部分原始信号的信息。
2.8 延迟问题：数字信号在经过编码、传输和解码等过程后会产生一定的延迟。
三、模拟信号与数字信号的比较
3.1 传输距离：模拟信号的传输距离受到衰减和干扰的影响较大，而数字信号的传输距离相对较远。
3.2 带宽利用：模拟信号在传输过程中占用的带宽较大，而数字信号可以通过压缩和编码等技术来节省带宽。
3.3 抗干扰能力：模拟信号容易受到噪声和干扰的影响，而数字信号具有较强的抗干扰能力。
3.4 处理复杂度：模拟信号的处理需要较复杂的电路和设备，而数字信号的处理可以通过计算机和数字信号处理器等设备实现。
模拟信号和数字信号是两种基本的数据信号类型。
模拟信号具有连续性和实时性等特点，适用于音频、视频等连续信号的传输和处理；而数字信号具有离散性和抗干扰能力强等特点，适用于计算机、通信、数据存储等领域。
选择何种信号类型需要根据具体的应用场景和需求来进行权衡和选择。