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時域離散信號

鎖定

時域離散信號(discrete-time signal)，即只在一系列分離的時間點n(n是整數，n=0，±1，±2，……）上才有取值的一種信號。也稱離散時間信號序列。時域離散信號可以用一個離散時間的數字序列來表示。

中文名: 時域離散信號
外文名: discrete-time signal

應用學科: 通信
特點: 離散、序列

時域離散信號定義

圖1

因為現實世界裏存在的是模擬信號，因此數字信號處理的第一個問題是將信號離散化（取樣），然後進行量化編碼，最後進行數字處理。將連續信號變成離散信號的常用方法是等間隔或不等間隔週期取樣，如下圖1：

表示為圖2：

其中 T 稱為取樣週期，T 的倒數 T f s / 1 = 稱為取樣頻率或取樣率。只要取樣 T 足夠小，可用取樣值來描述任一連續函數。當取樣間距小到 0，則取樣函數與被取樣函數密不可分，當取樣間隔不為 0，只要根據斯特採樣定理即可保證任意模擬信號能由它的採樣信號恢復。

圖2

取樣定理 —— Nyquist 定理

圖3

任一帶限函數（f<B）能嚴格由它取樣值確定，只要均勻取樣的取樣間距

不超過臨界值1/2B

注：只有帶限函數才能由它的取樣值確定。

故而通過取樣後即可得到時域離散信號。

説明：

① 其中 T 在取樣過程中是重要參數，但在結果中卻並不重要。

② 信號要進行計算機處理（數字處理），必須要離散化、數字化；

③ 數字信號處理時，nT 並不重要（特別在非實時處理中），重要的是離散時間序列。

④ x(n) 中 n 是整數，表示取樣編號，所有取樣點的集合便是數字序列 x(n)。

時域離散信號基本離散時間序列

圖4

時域離散信號可以用一個離散時間的數字序列來表示。

其中n為整數。因此，它們是離散時間變量n的函數。信號x(n)是序列x中的第n個值。

常用的時域離散信號有單位抽樣序列、單位階躍序列、指數序列及正弦序列。

時域離散信號時域離散信號系統

時域離散信號系統是輸入與輸出均為時域離散信號的系統，本質上即處理時域離散信號的系統，它的功能是對輸入信號序列進行變換後再輸出。時域離散信號系統的數學定義是把輸入信號序列x(n)通過一個算子映射為輸出信號序列：y(n)。定義y(n)=T[x(n)]，其中，y(n)為輸出信號序列，T為變換算子，而x(n)為輸入信號序列。在數字信號處理中廣泛應用的數字濾波器就是一種典型的時域離散信號系統。它的功能是把輸入的時域離散信號序列按照預定的要求轉換成輸出信號序列，即保持輸入信號中的必要成分，濾除其中的多餘或噪聲成分。用近代數字信號處理方法來對信號進行處理的系統，均屬於時域離散信號系統，包括快速傅里葉變換，頻域或時域的增強處理，分析與合成，以及自適應濾波等。時域離散信號系統已經廣泛地應用於電信及其它實用部門。例如回波抑制器，如果完全採用新型數字信號處理器或其他數字元件來實現時，它就是一個時域離散信號系統。