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

4174. Международная торговля: Сравнительные преимущества 84 KB
  Теории международной торговли Проблемы международной торговли интересовали ученых и политиков еще в те времена: когда иные направления экономической теории еще небыли развиты. Доктрина меркантилизма была с XVI века до середины XVIII века, тогда м...
4175. Михаил Павлович Гастфер 60.5 KB
  Михаил Павлович Гастфер. В одной из аудиторий Московского государственного института культуры идет лекция по технической библиографии. Преподаватель, пожилой, но прямой и подтянутый человек, читает вдохновенно и образно. Он во всеоружии мыслей, факто...
4176. Создание топографических планов масштаба 1:5000 81 KB
  При создании топографических планов методами стереотопографической, комбинированной, и фототеодолитной съёмки выполняется комплекс камеральных работ. Полный комплекс этих работ при стереотопографической съёмке включает в себя составление тех проекта...
4177. МЧС и гражданская оборона 116.5 KB
  История российской гражданской обороны Местная противовоздушная оборона (МПВО) 1918-1932 гг. Впервые возможность дезорганизации тыла появилась в годы мировой войны 1914 гг., когда в ходе военных действий нашла применение боевая авиация, с...
4178. Роль государственной собственности в промышленно развитых странах 268 KB
  Введение. Изучение опыта государственного участия в экономическом развитии передовых стран мира интересно и познавательно само по себе. Но для нас существует еще и проблема использования такого опыта с учетом ошибок предшественников, его адаптации к...
4179. Рынок труда и механизм его функционирования 130 KB
  Введение. Рынок труда является одним из наиболее сложных рынков, которые существуют и функционируют. В отличие от других рынков специфика этого рынка состоит в том, что здесь объектом контрактов выступает сам человек, его способность к труду. Сфера ...
4180. Механизм генерации транзактов в модели. Формирование цепей текущих и будущих событий. Основные атрибуты транзактов. Управление движением транзактов. 66.5 KB
  Введение Процессы функционирования различных систем могут быть представлены той или иной совокупностью систем массового обслуживания (СМО) - стохастических, динамических, дискретно-непрерывных математических моделей. Исследование характеристик таких...
4181. Гражданская оборона в современных условиях 107 KB
  Силы гражданской обороны. Степень надежности управления гражданской обороной стала одним из важнейших показателей ее готовности к выполнению поставленных задач. Управление гражданской обороной - это целенаправленная деятельность начальников, штаб...
4182. Генрих Белль. Жизнь и творчество 135.5 KB
  Генрих Бёлль родился в 1917 году в Кёльне и был восьмым ребенком в семье. Его отец, Виктор Бёлль, потомственный столяр-краснодеревщик, а предки со стороны матери - рейнские крестьяне и пивовары. Начало его жизненного пути схоже с судьба...