Bài giảng Tín hiệu và hệ thống - Bài 1 - Trần Quang Việt
404001 - Tín hiꢀu và hꢀ thꢁng
ꢀ CBGD: Trần Quang Việt
ꢁ Liên hệ : Bộ môn CSKTĐ – P.104 nhà B3
ꢃ Tài liệu tham khảo
[1] B. P. Lathi, Signal Processing and Linear Systems,
Berkeley-Cambridge Press, 1998.
[2] A. V. Oppenheim, Signals and Systems, Prentice-Hall, 1983.
[3] Phꢀm Thꢁ Cꢂ, Lý Thuyꢀt Tín Hiꢁu, Nhà xuꢃt bꢄn ꢅꢀi Hꢆc
Quꢇc Gia TP. Hꢈ Chí Minh, 2005.
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
404001 - Tín hiꢀu và hꢀ thꢁng
ꢀ Đánh giá:
ꢄ Bài tập (Quiz, In-Class) : 20%
- Quiz (15-30 phút): chiếm 80%; 5 bàiꢅchọn 4 maxꢅTB
- In-Class : chiếm 20% ; gọi lên bảng ꢅTB
ꢆ Kiểm tra giữa kỳ (Mid) : 20%
ꢇ Thi cuối kỳ : 60%
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
1
404001 - Tín hiꢀu và hꢀ thꢁng
Lecture-1
Giới thiệu về tín hiệu và hệ thống
Giꢂi thiꢀu chung
Tín hiꢀu và phân loꢃi tín hiꢀu
Các phép toán trên tín hiꢉu
Các loꢀi tín hiꢉu thông dꢊng
Hꢉ thꢇng và phân loꢀi hꢉ thꢇng
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
Giꢂi thiꢀu chung
Biꢋu diꢌn tín hiꢉu theo thꢍi gian
Biꢋu diꢌn tín hiꢉu trong miꢎn tꢏn sꢇ
Phân tích hꢉ thꢇng tuyꢐn tính trong miꢎn tꢏn sꢇ
ꢅiꢎu khiꢋn hꢉ thꢇng tuyꢐn tính trong miꢎn tꢏn sꢇ
Thiꢐt kꢐ bꢑ lꢆc trong miꢎn tꢏn sꢇ
Lꢃy mꢒu và xꢓ lý sꢇ tín hiꢉu
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
2
Biꢄu diꢅn tín hiꢀu theo thꢆi gian
ꢈ Thông thꢂꢍng tín hiꢉu là mꢑt chuꢔi các giá trꢁ theo thꢍi gian
ꢈ Viꢉc mô tꢄ trên có ý nghꢕa trong viꢉc xác ꢖꢁnh viꢉc gì diꢌn ra
tꢀi mꢑt thꢍi ꢖiꢋm cꢊ thꢋ, tuy nhiên không mô tꢄ ꢖꢂꢗc toàn bꢑ
ꢖꢘc tính cꢙa tín hiꢉu.
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
Biꢄu diꢅn tín hiꢀu trong miꢇn tꢈn sꢁ
ꢈ Biꢋu diꢌn tín hiꢉu thành tꢚng cꢙa các tín hiꢉu hình sin
ꢈ Tín hiꢉu trên có 3 thành phꢏn tꢏn sꢇ, trong ꢖó tꢏn sꢇ ω2 chiꢐm
ꢂu thꢐ; ꢖóng góp cꢙa ω1 & ω3 là rꢃt ít.
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
3
Biꢄu diꢅn tín hiꢀu trong miꢇn tꢈn sꢁ
ꢈ Khác biꢉt vꢛi biꢋu diꢌn tín hiꢉu theo thꢍi gian:
• Không quan tâm giá trꢂ cꢃa tín hiꢁu tꢄi thꢅi ꢆiꢇm cꢈ thꢇ
• Quan tâm tꢉi ꢆꢊ lꢉn cꢃa các thành phꢋn tꢋn sꢌ và ꢍnh hꢎꢏng
cꢃa chúng lên tín hiꢁu.
• Mꢐi tín hiꢁu sꢑ có ꢆꢒc tính tꢋn sꢌ riêng
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
Biꢄu diꢅn tín hiꢀu trong miꢇn tꢈn sꢁ
ꢈ Tꢀi sao phꢄi dùng biꢋu diꢌn tín hiꢉu trong miꢎn tꢏn sꢇ?
• ꢓơn giꢍn cho viꢁc biꢇu diꢔn & phân tích các tín hiꢁu phꢕc tꢄp
Hꢉp âm piano
• Nhiꢖu hꢁ thꢌng ꢆꢎꢗc phân tích ꢆơn giꢍn hơn nhꢅ cách biꢇu diꢔn này
(các hꢁ thꢌng tuyꢀn tính)
• Cho thꢘy các ꢆꢒc tính cơ bꢍn cꢃa hꢁ thꢌng
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
4
Phân tích hꢀ thꢁng tuyꢊn tính trong miꢇn tꢈn sꢁ
ꢉ Nhiꢎu hꢉ thꢇng trên thꢜc tꢐ là tuyꢐn tính hoꢘc ꢖꢂꢗc mô
hình vꢎ dꢀng tuyꢐn tính
ví dꢈ: chúng ta muꢌn dꢙ ꢆoán chuyꢁn gì sꢑ xꢍy ra khi chúng ta lái xe qua
mꢊt chꢎꢉng ngꢄi vꢚt. Chꢎꢉng ngꢄi vꢚt có thꢇ mô hình ꢏ dꢄng hàm nꢘc.
Tính ꢆꢊng lꢙc hꢛc cꢃa xe ꢆꢎꢗc ꢆiꢖu khiꢇn theo phꢎơng trình dꢄng vi
phân (rꢘt khó giꢍi cho tín hiꢁu bꢘt kꢜ)
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
Phân tích hꢀ thꢁng tuyꢊn tính trong miꢇn tꢈn sꢁ
Biꢇu diꢔn tín hiꢁu trong miꢖn tꢋn sꢌ và giꢍi bài toán trong miꢖn
tꢋn sꢌ sꢑ cho ta kꢀt quꢍ dꢔ dàng; tꢝ ꢆó ta có thꢇ dꢙ ꢆoán chuyꢁn
gì sꢑ xꢍy ra!!!
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
5
ꢋiꢇu khiꢄn hꢀ thꢁng tuyꢊn tính trong miꢇn tꢈn sꢁ
ꢈ Trên thꢜc tꢐ ta muꢇn hꢉ thꢇng làm viꢉc mꢑt cách tꢜ ꢖꢑng
• ꢓꢊ cao cꢃa máy bay
• Xe ꢆi vꢉi vꢚn tꢌc cꢌ ꢆꢂnh
• Cꢞn phòng duy trì ꢏ mꢊt nhiꢁt ꢆꢊ cꢌ ꢆꢂnh
ꢈ Ví dꢊ: ꢖiꢎu khiꢋn xe vꢛi tꢇc ꢖꢑ cꢇ ꢖꢁnh cho trꢂꢛc
• Nhiꢖu gas ꢅ speed up
• You ꢅ khép kín vòngꢟꢓꢠ
• You làm gì?
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
ꢋiꢇu khiꢄn hꢀ thꢁng tuyꢊn tính trong miꢇn tꢈn sꢁ
• You làm gì? ꢅ thꢙc tꢀ cꢋn hꢁ thꢌng tꢙ ꢆꢊng?
ꢉ Phân tích trong miꢎn tꢏn sꢇ sꢝ giꢄi thích tꢀi sao và chꢞ
ra cách thiꢐt kꢐ hꢉ thꢇng nhꢂ mong muꢇn!!!
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
6
Thiꢊt kꢊ bꢌ lꢍc trong miꢇn tꢈn sꢁ
ꢈ Có rꢃt nhiꢎu hꢉ thꢇng tuyꢐn tính ꢖóng vai trò là bꢑ lꢆc; bꢑ lꢆc
ꢖꢂꢗc ꢟng dꢊng rꢑng rãi trong thꢜc tꢐ:
• Audio: speech, music
• Image, video
• Viꢔn thông : AM, FM,….
• Y hꢛc: lꢛc tín hiꢁu tꢝ các bꢊ cꢍm biꢀn
ꢉ Viꢉc phân tích và thiꢐt kꢐ các bꢑ lꢆc ꢖꢂꢗc thꢜc hiꢉn trong
miꢎn tꢏn sꢇ!!!
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
Thiꢊt kꢊ bꢌ lꢍc trong miꢇn tꢈn sꢁ
ꢈ Ví dꢊ: Xꢓ lý tín hiꢉu ꢖiꢉn tim (ECG)
• Tín hiꢁu x(t) = tín hiꢁu ꢆiꢁn tim (cardiac signal)+ nhiꢔu (noise)
• Bô lꢛc ꢆꢇ loꢄi nhiꢔu ꢅ cꢋn hiꢇu rõ ꢆꢒc tính tꢋn sꢌ cꢃa tín hiꢁu
Bộ lọc (Filter)
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
7
Thiꢊt kꢊ bꢌ lꢍc trong miꢇn tꢈn sꢁ
Filtered signal
Unfiltered signal
Filtered signal
Unfiltered signal
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
Lꢎy mꢏu và xꢐ lý sꢁ tín hiꢀu
ꢈ Kꢠ thuꢡt sꢇ phát triꢋn ꢅ thuꢡn tiꢉn cho viꢉc phân tích tín hiꢉu
và thiꢐt kꢐ hꢉ thꢇng
ꢈ Cꢏn chuyꢋn tín hiꢉu liên tꢊc thành tín hiꢉu rꢍi rꢀc ꢅ Lꢃy mꢒu
• Tꢋn sꢌ lꢘy mꢡu là bao nhiêu ꢆꢇ có thꢇ khôi phꢈc lꢄi tín hiꢁu?
• Nhꢢng ꢍnh hꢎꢏng cꢃa viꢁc lꢘy mꢡu & cách khꢣc phꢈc?
ꢉ Các vꢃn ꢖꢎ ꢖꢘt ra ꢖꢎu ꢖꢂꢗc giꢄi quyꢐt dꢌ dàng khi phân tích
tín hiꢉu và hꢉ thꢇng trong miꢎn tꢏn sꢇ.
ꢈ Các vꢃn ꢖꢎ vꢎ xꢓ lý sꢇ tín hiꢉu ꢖꢂꢗc dꢜa trên cơ sꢢ cꢙa xꢓ lý
tín hiꢉu tꢂơng tꢜ.
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
8
Tín hiꢀu và phân loꢃi tín hiꢀu
Thông thꢂꢍng tín hiꢉu là tín hiꢉu truyꢎn thông và tin tꢟc
ꢈ Tín hiꢁu radio
ꢈ Tín hiꢁu truyꢖn hình (broadcast or cable TV)
ꢈ Tín hiꢁu audio
ꢈ Tín hiꢁu dòng ꢆiꢁn hoꢒc ꢆiꢁn áp trong mꢊt mꢄch ꢆiꢁn
Mꢑt cách tꢚng quát: bꢃt cꢟ mꢑt ꢖꢀi lꢂꢗng nào có thꢋ ꢖo ꢖꢀc
ꢖꢂꢗc ꢖꢎu có thꢋ xem xét là tín hiꢉu:
ꢈ Nhiꢁt ꢆꢊ
ꢈ Sꢙ tꢚp trung cꢃa mꢊt enzyme trong mꢊt tꢀ bào
ꢈ Tꢤ giá ꢆꢥng dollars so vꢉi ꢆꢥng euros
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
Tín hiꢀu và phân loꢃi tín hiꢀu
ꢅꢑ lꢛn cꢙa tín hiꢉu ꢖꢂꢗc xác ꢖꢁnh thông qua 2 thông sꢇ:
∞
ꢈ Nꢞng lꢎꢗng: Ef = | f (t) |2 dt
∫
−∞
∞
0
∞
Ef =
f 2 (t)dt = 4dt + 4e−t
∫
∫
∫
−1 0
−∞
⇒ Ef = 8
T / 2
1
P =
| f (t) |2 dt
ꢈ Công suꢘt:
f
lim T
∫
−T / 2
T→∞
(ꢅiꢎu kiꢉn tꢈn tꢀi: tín hiꢉu tuꢏn hoàn hoꢘc là hàm thꢇng kê thông thꢂꢍng)
T / 2
1
ꢈ Công suꢘt cꢃa tín hiꢁu tuꢋn hoàn:
P =
| f (t) |2 dt
f
∫
−T / 2
T
1
1
1
1
1
3
P =
| f (t) |2 dt =
t2dt =
f
∫
∫
−1
−1
2
2
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
9
Tín hiꢀu và phân loꢃi tín hiꢀu
Thꢟ nguyên cꢙa nꢣng lꢂꢗng và công suꢃt:
ꢈ Ef không phꢍi là nꢞng lꢎꢗng thꢙc tꢀ, mà chꢦ là nꢞng lꢎꢗng tiêu tán trên
tꢍi 1-ohm ꢅ thꢕ nguyên phꢈ thuꢊc vào f(t): V2s or A2s
ꢈ Pf không phꢍi là công suꢘt thꢙc tꢀ, mà chꢦ là công suꢘt tiêu tán trên
tꢍi 1-ohm ꢅ thꢕ nguyên phꢈ thuꢊc vào f(t): V2s or A2s
Phân loꢀi tín hiꢉu: có nhiꢎu cách phân loꢀi tín hiꢉu
ꢈ Tín hiꢁu liên tꢈc và tín hiꢁu rꢅi rꢄc
ꢈ Tín hiꢁu tꢎơng tꢙ và tín hiꢁu sꢌ
ꢈ Tín hiꢁu tuꢋn hoàn và tín hiꢁu không tuꢋn hoàn
ꢈ Tín hiꢁu nꢞng lꢎꢗng và tín hiꢁu công suꢘt
ꢈ Tín hiꢁu xác ꢆꢂnh và tín hiꢁu ngꢡu nhiên
ꢈ Tín hiꢁu nhân quꢍ và tín hiꢁu không nhân quꢍ
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
Tín hiꢀu liên tꢑc và tín hiꢀu rꢆi rꢃc
ꢈ Tín hiꢉu liên tꢊc: có giá trꢁ cꢊ thꢋ tꢀi bꢃt cꢟ 1 thꢍi ꢖiꢋm nào.
ꢈ Tín hiꢉu rꢍi rꢀc: có giá trꢁ cꢊ thꢋ tꢀi các thꢍi ꢖiꢋm rꢍi rꢀc.
ꢀꢁꢂ ꢃꢄꢅꢆ ꢇꢄꢈꢂ ꢉꢊꢋ
ꢀꢁꢂ ꢃꢄꢅꢆ ꢌꢍꢄ ꢌꢎꢋ
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
10
Tín hiꢀu tương tꢒ và tín hiꢀu sꢁ
ꢈ Tín hiꢉu tꢂơng tꢜ: có vô sꢇ giá trꢁ biên ꢖꢑ
ꢈ Tín hiꢉu sꢇ: có sꢇ giá trꢁ biên ꢖꢑ là hꢤu hꢀn (M-ary, M=2 ꢅ binary)
ꢓꢏꢉꢑ
ꢏꢐꢑ
ꢏaꢑ
ꢏꢋꢑ
Analog
vs
digital
ꢉ
time
ꢏꢒꢑ
Continuous-time
vs
discrete-time
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
Tín hiꢀu tuꢈn hoàn và tín hiꢀu không tuꢈn hoàn
ꢈ f(t) là tuꢏn hoàn nꢐu vꢛi T>0 ꢅ f(t) = f(t+T) vꢛi mꢆi t
ꢓꢏꢉꢑ
ꢉ
ꢈ Giá trꢁ nhꢥ nhꢃt cꢙa T ꢖꢂꢗc gꢆi là chu kꢦ cꢙa f(t)
ꢈ f(t) là tín hiꢉu không tuꢏn hoàn nꢐu không tꢈn tꢀi giá trꢁ cꢙa T thꢥa
tính chꢃt trên
ꢈ Tín hiꢉu tuꢏn hoàn là tín hiꢉu vô hꢀn, i.e, tín hiꢉu tꢈn tꢀi vꢛi: -∞<t<∞
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
11
Tín hiꢀu nꢓng lưꢉng và tín hiꢀu công suꢎt
ꢈ f(t) là tín hiꢉu nꢣng lꢂꢗng nꢐu Ef<∞
ꢈ f(t) là tín hiꢉu công suꢃt nꢐu 0<Pf<∞
• Tín hiꢉu nꢣng lꢂꢗng ꢅ công suꢃt = 0
• Tín hiꢉu công suꢃt ꢅ nꢣng lꢂꢗng = ∞
ꢉ Mꢑt tín hiꢉu không thꢋ thuꢑc cꢄ hai!!!
ꢈ Mꢑt tín hiꢉu có thꢋ không là tín hiꢉu nꢣng lꢂꢗng hoꢘc tín hiꢉu
công suꢃt
• Ví dꢊ: f(t)=t ꢅ cꢄ Ef và Pf ꢅ ∞
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
Tín hiꢀu xác ꢔꢕnh và tín hiꢀu ngꢏu nhiên
ꢈ f(t) ꢖꢂꢗc biꢐt tꢀi mꢆi thꢍi ꢖiꢋm t ꢅ Tín hiꢉu xác ꢖꢁnh
ꢈ f(t) không ꢖꢂꢗc biꢐt chính xác tꢀi mꢆi thꢍi ꢖiꢋm nhꢂng biꢐt
ꢖꢂꢗc hàm thꢇng kê cꢙa nó (ví dꢊ: nhiꢌu) ꢅ Tín hiꢉu ngꢒu nhiên
ꢉ Trong môn hꢆc này ta chꢞ tꢡp trung vào tín hiꢉu xác ꢖꢁnh
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
12
Tín hiꢀu nhân quꢖ và tín hiꢀu không nhân quꢖ
ꢈ f(t) là tín hiꢉu nhân quꢄ nꢐu chꢞ khác không khi t≥0 (bꢧt ꢖꢏu ꢢ thꢍi
ꢖiꢋm t=0 hoꢘc trꢌ hơn)
ꢈ f(t) là tín hiꢉu không nhân quꢄ khác không khi t<0 (bꢧt ꢖꢏu trꢂꢛc
thꢍi ꢖiꢋm t=0)
Signal & Systems - Tran Quang Viet – FEEE, HCMUT – Semester: 02/09-10
13
13 trang
19140
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Tín hiệu và hệ thống - Bài 1 - Trần Quang Việt", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_tin_hieu_va_he_thong_bai_1_tran_quang_viet.pdf
