数字信号处理————信号正交的理解以及复数


1.数学解释

  正交最早出现于三维空间中的向量分析。 在三维向量空间中, 两个向量的内积如果是零, 那么就说这两个向量是正交的。

注:

  (1). 在数学中,数量积(dot product; scalar product,也称为点积)是接受在实数R上的两个向量并返回一个实数值标量二元运算。它是欧几里得空间的标准内积

      

  (2). 向量积,数学中又称外积、叉积,物理中称矢积、叉乘,是一种在向量空间中向量的二元运算。与点积不同,它的运算结果是一个向量而不是一个标量。并且两个向量的叉积与这两个向量和垂直。

      

  例如:三角函数系{1,cosx,sinx,cos2x,sin2x,……,cosnx,sinnx,……}
  在区间[-π,π]上正交,就是指在三角函数系⑴中任何不同的两个函数的乘积在区间[-π,π]上的积分等于0,即
  ∫[-π->π]cosnxdx=0
  ∫[-π->π]sinnxdx=0
  ∫[-π->π]sinkxcosnxdx=0
  ∫[-π->π]coskxcosnxdx=0
  ∫[-π->π]sinkxsinnxdx=0
  (k,n=1,2,3.....,k≠n)
 
2.正交信号的理解
 
  (1). 定义
 
  正交信号的 自相关函数具有理想冲击函数的形式, 互相关函数为零。然而由 能量守恒原理知道,这样的理想信号是不存在的。因此,需要对发射信号进行优化设计,使得信号的 自相关 旁瓣互相关尽可能低。到目前为止,国际上己经提出了一些针对MIMO 雷达的正交信号设计方法
  正交信号,也称为复信号,被用于数字信号处理的很多领域,比如:数字通信系统、雷达系统、无线电测向中对到达时间差异的处理、相关脉冲测量系统、天线波束形成的应用、信号边带调制器等等。实际表示复数变量使用实部和虚部两个分量。正交信号也一样,必须用实部和虚部两路信号来表示它,两路信号传输会带来麻烦,实际信号的传输总是用实信号,而在信号处理中则用复信号。(实部和虚部的称谓是传统的叫法,在我们日常应用中一直被延用。在通信工程中分别用同相和正交相表示。)
 
  
  好处:由于对相位的确定,使coherentdetection成为可能;对于数字通信,在基带处理带通信号,可以是有效带宽减少一半,进而对于AD的采样率要求,FFT的处理能力等都有改善,比如在OFDM系统中transmitter中在基带完成的IFFTblock等。
 
  
 


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