69029

Сигналы и помехи в каналах с постоянными параметрами. Спектральные и энергетические свойства “белого шума” и “гауссова шума”

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Как было отмечено в лекции 4.1, в силу действия центральной предельной теоремы, внутренние и внешние флуктуационные помехи хорошо апроксимируются гауссовским случайным процессам. Гауссовский (нормальный) случайный процесс полностью описывается своим математическим ожиданием и корреляционной функцией...

Русский

2014-09-28

107.5 KB

15 чел.

Лекция 4.2

Тема 4. Сигналы и помехи в каналах с постоянными параметрами.

Занятие 2. Спектральные и энергетические свойства “белого шума” и “гауссова шума”.

  1.  Показатели спектральных и энергетических свойств случайных процессов.

Спектральные и энергетические свойства “белого шума”.

Спектральные и энергетические свойства “гауссова шума”.

Учебные вопросы.

Показатели спектральных и энергетических свойств случайных процессов.

Как было отмечено в лекции 4.1, в силу действия центральной предельной теоремы, внутренние и внешние флуктуационные помехи хорошо апроксимируются гауссовским случайным процессам.

Гауссовский (нормальный) случайный процесс  полностью описывается своим математическим ожиданием  и корреляционной функцией:

    (4.2.1)

где ????????????????????????????

— сечения случайного процесса в произвольные моменты времени  и .

Для стационарного процесса вводится КФВ, зависящая только промежутка между моментами

При   

КФ не только дает представление о временной взаимосвязи сечений случайного процесса. Согласно теореме Винера-Хинчина (лекция 2.8) по известной КФ  можно найти энергетический спектр процесса:

    (4.2.2)

Обратное преобразование Фурье устанавливает:

   (4.2.3)

Как известно, энергетический спектр  определяет спектральную плотность мощности случайного процесса. При этом можно определить эффективную ширину спектра случайного процесса:

    (4.2.4)

Спектральные и энергетические свойства “белого шума”.

“Белым шумом” называется случайный стационарный процесс, у которого энергетический спектр , определенный на всей оси , имеет постоянное значение:

     (4.2.5)

Реальным процессам  соответствует спектральная плотность  (мощность шума в полосе шириной 1 Гц).

Согласно (4.2.3) корреляционная функция БШ

   (4.2.6)

т. е. Имеет вид дельта функции. Это означает для нормального процесса не только полную некоррелированность , но и полную независимость сечений БШ. Данное свойство значительно облегчает обработку сигнала на основе перемножения его со сдвинутой на время  собственной копией:

    (4.2.7)

где

Перемножение копий сигналов дает отклик, пропорциональный ФАК сигнала, а перемножение сдвинутых отсчетов БШ дает, согласно (4.2.6), нулевую реакцию.

Понятие о БШ в виде (4.2.5) является идеализацией. Реально спектр флуктуационной помехи ограничен, а следовательно, имеет конечный интервал корреляции:

    (4.2.8)

В тех случаях, когда в полосе частот занимаемой полезным сигналом, шумовая помеха имеет приблизительно постоянную спектральную плотность, то говорят о помехе типа “белый шум”.

Если в этой полосы частот зависимость спектральной плотности мощности шума от частоты выражена ярко, то говорят о “цветном шуме” (“розовый” при колокольной огибающей и т. п. )

Спектральные и энергетические свойства “гауссова шума”.

Гауссовым назовем шум, имеющий нормальное распределение мгновенных значений и ограниченный по занимаемому частотному ресурсу.

(рисунок)

По виду корреляционной функции  можно однозначно судить об эргодичности нормального процесса (см. 2.7.38)

Примеры гауссовых импульсов (эргодических!):

  1.   Квазибелый шум с энергетическим спектром:         (4.2.9)   с корреляционной функцией   (4.2.10)
  2.  Цветной шум с функцией корреляции            (4.2.11)   Для этого случая               (4.2.12)   При  имеет место марковский гауссов процесс.

Конечное значение интервала корреляции  затрудняет обработку принятых импульсов .

Таким образом, “белый шум” является частным, предельным случаем “гауссова шума”.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

987. Проектирование сопроцессора для умножения чисел в обратном коде 417.5 KB
  Разработка функциональной схемы операционного автомата. Особенности реализации Узлов спецпроцессора выполненных на реальных микросхемах. Разработка структурной схемы управляющего автомата. Описание функциональных узлов операционного автомата.
988. Финансово-экономический анализ предприятия агропромышленного комплекса 714 KB
  Классификация основных методов и приемов финансово-экономического анализа предприятия и его информационная база. Виды деятельности, форма собственности и основные технико-экономические показатели предприятия. Анализ статей баланса, их структуры и динамики, оценка ликвидности баланса.
989. Расчет и проектирование коническо-цилиндрического редуктора 739.5 KB
  Частота вращения тихоходного вала редуктора. Выбор материалов и допускаемые напряжения. Определение геометрических размеров передач. Определение геометрических размеров зубчатых колес. Определение сил в конической зубчатой передаче. Выбор материалов и допускаемые напряжения.
990. Планирование деятельности предприятия 496 KB
  Составление сметы расходов на производство и реализацию продукции. Определение плановой величины материальных расходов. Расчет величины прочих расходов на производство и реализацию продукции.
991. Электропитающие системы и электрические сети 236 KB
  Баланс активной мощности и выбор генераторов ТЭЦ. Обоснование схемы и напряжения электрической сети. Регулирование напряжения. Расчет установившегося режима электрической сети. Приведение нагрузок узлов и мощности ТЭЦ к стороне ВН.
992. Методы управления рисками в системе ипотечного кредитования 422 KB
  Основные принципы и структурные элементы системы ипотечного кредитования. Европейская (одноуровневая) модель ипотечного кредитования. Современная американская (двухуровневая) модель ипотечного кредитования. Законодательное обеспечение системы ипотечного кредитования в Российской Федерации. Классификация методов управления рисками в системе ипотечного кредитования. Обеспечение кредитного обязательства рыночной стоимостью предмета ипотеки.
993. Методы поиска минимума функции на отрезке. Программная реализация 579.5 KB
  Нахождение минимума функции на заданном отрезке - одна из простейших задач в разделе численных методов анализа. Существует множество различных способов определения минимума функции с разным количеством итераций и уровнем определения точности. Так же возможно комбинировать некоторые способы для достижения большей эффективности алгоритма.
994. Математические методы и исследование операций в экономике 662.91 KB
  Диагностика функционирования рыночных механизмов на предприятии. Жизненный цикл конкурентного преимущества фирмы. Внешние сигналы о возможных изменениях состояния. Сканирование внешней и внутренней среды фирмы — условие обнаружения слабых сигналов о надвигающемся кризисе.
995. Разработка технологического процесса обработки щита подшипникового 275.5 KB
  Описание конструкции и служебного назначения детали. Выбор вида и обоснование метода получения заготовки. Определение размеров, массы и стоимости детали. Проектирование технологического маршрута обработки и технологического процесса. Выбор оборудования, приспособлений, мерительного инструмента.