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考核

读论文报告一篇—平时成绩 课程考试--2小时
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序 言



物质、能量同信息一起构成人类最宝贵的三项战略资 源；人类正快步走向信息社会 ，信息技术(IT)已经成 为最具时代特征和最富活力的支柱技术之一。 作为IT基础的信息科学正在经历从“统计”到“理 解”,从“传输”到“认知”的巨大变革，正满怀信心 地迎接以信息的“理解”和“认知”为主要特征，以 全信息理论为主要内容的信息时代的新阶段—智能信 息科学时代。 作为信息载体的信号处理经历了从模拟到数字，从确 知到随机的发展过程，正阔步迈向以非平稳信号、非 高斯信号为主要研究对象和以非线性、不确定性为主 要特征的智能信号处理时代。
ASP: 四大处理, 深层信息 自适应信号处理(盲,半 盲） 非平稳信号处理 (HOS,Wavelets) 非线性信号处理 神经网络信号处理
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现代信号处理
－ 小结
–
一个目标 以实现智能系统为目标
四个要点
–
以DSP的原理为理论基础
–
– –
以软计算为主要处理方法
以计算机为主要实现手段
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信号处理发展趋势（续）
•
信号处理与智能技术相结合的智能信号处理方法
– – – –
盲自适应信号处理 神经网络信号处理 模糊信号处理 混沌信号处理
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信号处理发展趋势（续）

“多” SP向着多维、多谱、多分辨率、多媒体方向发展 多维信号处理 高阶谱估计 多分辨率信号处理 多媒体信号处理
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信号处理与现代通信
通信信息技术高速发展的这十几年，正是信号处理技术快速 发展的时期，许多新的信号处理方法，如 - 高阶统计量方法 - 盲信号处理方法 - 小波变换 - 神经网络信号处理方法 - 量子信号处理方法 都是在这一时期产生和/或发展的。 结论：信号处理是现代通信发展的基础和推动力。没有DSP 为代表的信号处理技术的发展，就不会有今天的通信与信 息技术的巨大进步。

T
பைடு நூலகம்
u -v ,

夹角余弦定义： cos
两两正交的非零矢量一 定线性无关
24
Y 1， 2 ,.... M 是线性子空间的正交底 任意矢量可唯一分解两 个互相正交的部分，在 内& Y Y ˆ x x e，e Y - - e i ˆ x ai i
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1.6谱分解
设a (a0 , a1 ,...aM )是最小相位序列，则 变换为 Z A( z ) a0 a1 z 1 ... aM z M a0 (1 z1 z 1 )(1 z 2 z 1 )...( z M z 1 ) 最小时延多项式 1 共轭系数多项式 * ( z ) A 共轭反射多项式 ( z ) A 共轭倒序多项式 R ( z ) A 关系：A ( z ) A* ( z 1 ), A R ( z ) z M A ( z ) z M A* ( z 1 ) A( ) A ( ) A ( ) A ( ) 不影响总振幅

最佳线性估计 设x x1 x2 , x1与y相关，x2与y无关，
ˆ x Hy得x1最佳线性估计 ˆ e1 x1 x x1 Hy Re1e1 E[e1e1 ] min
T
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均方差最小准则

相关抵消、
ˆ ˆ e x x x2 ( x1 x ) x1已经被抵消，若 是最佳估计， H 抵消后剩余部分 1 x具有最小均方差 x ˆ
k j k k
Rxx (k ) z k

Rxx (k )e - jk
两实平稳信号xn，yn的互相关函数及互功率 谱为 Rxy (k ) z k
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性质：Rxy (k ) Rxy (-k )；S xy ( ) S xy ( )
y N (n)可以看成从宽为 的数据窗在平稳随机信 N 号中yn 截得得 ˆ (k ) 1 取样自相关函数： yy R N ˆ 周期图：S xy ( x)
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1.3.3新息
和y组成同一矢量空间 ，所含信息相同，无新 Y 息。 每增加一个 i则增加新的信息，随机 变量 i叫新息。 由y n 计算 n的公式：
ˆ n y n - y n|n -1 y n E y n y T n -1 E y n -1 y T n -1 y n -1 y n 在 y n -1上的正交分解 ˆ y n|n -1是根据y n -1 [ y1...yn 1 ]对y n 做的最佳线性估计。若 n ˆ 表示时间，则y n|n -1是过去值对y n的最佳线性预测 n则 ， 相应预测误差 。
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信号处理与现代通信（续）

信号处理与现代通信的密切关系还具体表现在通信的 如下方面： 接入网的宽带化－ADSL

骨干网的信道倍增－DCME


语音、图像和视频信息的压缩与传输
无线信道的估计、均衡与信道分配 3G/4G移动通信中的多用户检测和智能天线 软件无线电技术 加密、认证 网络信号处理
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信号处理地位与作用


信号与信息处理学科是信息科学一个重要组成部分 信号与信息处理学科的发展水平从一个侧面反映了一 个国家整体科学技术水平 作为信号与信息处理基础的DSP － 它是“数字会聚”和“信息产业合流(3C结合)‖的 粘合剂 －其作用将超过电路在电子信息技术中的作用 In the future, DSP is much more likely to be useful to most engineers and scientists than circuits
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信号处理发展趋势（续）

―新” IT与量子力学、生物技术等结合的信息处理新技 术 生物信息学：基因工程与信息科学相结合的产物。 它以计算机为工具,对遗传信息进行管理、交流、 破译、预测 。 量子信息学：量子力学与信息科学相结合的产物， 包括量子计算、量子通信、量子密码术、量子计 算机 基于内容的信息理论 信息内容的智能处理
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现代信号处理

研究对象 处理方法 研究内容

小结
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现代信号处理
－ 处理方法

DSP: 硬计算或硬处理
• •
ASP: 软计算或软处理
• • •
精确计算 数学模型
估计与预测
黑盒子 软计算
•
求解微分或差分方程
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现代信号处理
－ 研究内容

DSP: 两大支柱,表层信息 快速变换 数字滤波
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信号处理发展趋势



特点 • 以算法为中心, 更加注重实现与应用 • 突出一个“非”， 呈现“智、多、新” 趋势 “非” SP向着非平稳、非高斯、非线性方向发展 － 非线性信号处理 － 非平稳信号处理 － 多分辨信号处理
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信号处理发展趋势（续）
•
•
”智“ 信号处理与智能技术相结合 各种智能及其关系 – 生物智能(BI) – 人工智能(AI)： – 计算智能(CI)： – 相互关系：BI >AI>CI 计算智能(软计算)技术 – 主要指神经网络、模糊系统、进化计算 – 也包括自适应技术、混沌技术等
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到后一子空间，从而不 断扩大子空间的过程。
gram schm idt 正交化过程实质是由前 一子空间增加 一个正交底得到后一子 空间，从而不断扩大子 空间 的过程。 y1 1 y ， 2 1 2 ....... y n 1， 2 ,..... n ˆ ˆ y n y n|n -1 n或者 n y n - y n|n -1 y n 在子空间 y n -1上的正交分解！
现代信号处理
2013年7月25日
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主要内容




数字信号处理基础 自适应信号处理 现代谱估计 多速率信号处理与小波变 换 数字语音信号处理
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教材事项





现代数字信号处理 姚天任等编，华中科技大学出 版社 张贤达，现代信号处理，北京：清华大学出版社， 2002年10月。 离散时间语音信号处理, Thomas F. Quatieri, 电子 工业出版社 离散时间信号处理,A.V. 奥本海姆, R.W.谢弗, 刘树 棠,黄建国译, 西安交通大学出版社 Mitra，数字信号处理，北京：清华大学出版社， 2001年9月（影印版）。
以通信业为主要应用领域
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第0章 基础知识
2013年7月25日
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1.1 随机矢量






x=[x0, x1 …. xn ]去掉均值E[xn], 可得零均值随 机信号 最简单的随机信号– 零阶马尔柯夫信号 密度函数p(x0, x1 …. xn )=p(x0)*p(x1)…p(xn ) Rxx(n,m)=E[xn , xm]=0 –自相关函数与时间起点 无关-- 平稳随机信号 Rxx(k)=E[xn+1，xn]

T
0
Ee , e
T 0 0


-1
-A-120 A 22
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1.5功率谱和周期图
离散实平稳信号 n的功率谱S xx ( z ) x Rxx (k ) E[ xn 1 xn ] 若Z e ，S xx ( ) Rxy (k ) E[ xn yn k ] S xy ( x)
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1.4 偏相关系系数
设 y [ y1 y 2 ....yn ] 如果各随机变量 i 相关，那么y 0, y1 y 2也两两相关， y 间接相关/ 直接相关？ 若y 0, y 2之间也存在直接相关， 那么这种相关叫做 y 0, y 2间的偏相关性，用 ARCOR系数来度量，定 P 义为关于y1分解的正交分量 0 , e2间相关系数的归一 e 化值，归一化系数为 e2 , eT 0 E E e2 , e