Основные понятия и определения. Исследование детерминированных сигналов

Под сигналом понимают материальный носитель информации - специально создаваемый для передачи сообщения в информационной системе. Материальную основу сигнала составляет какой-либо физический объект или процесс, называемый носителем информации. Носитель становится сигналом в процессе модуляции. Параметры носителя, изменяемые во времени в соответствии с передаваемым сообщением называются информативными.

В качестве носителей информации используются колебания различной природы, чаще всего гармонические. В информационных технических системах наиболее широкое распространение получили носители в виде электрического напряжения или тока.

В носителе имеется только один информативный параметр - уровень (например, уровень напряжения). При использовании гармонических электрических колебаний информативными могут стать такие параметры, как амплитуда, частота, фаза. Сигналы подразделяются на детерминированные и случайные.

Детерминированными называются сигналы, которые точно определены в любой момент времени.

Случайные сигналы отличаются от детерминированных тем, что значения их некоторых параметров предсказать невозможно. Они могут рассматриваться как сигналы, когда несут интересующую нас информацию (случайные сигналы), или как помехи, когда мешают наблюдению интересующих нас сигналов.

При изучении общих свойств сигналов и помех отвлекаются от их конкретной физической природы, содержания и назначения, заменяя их моделями. Модель - это выбранный способ описания объекта, процесса или явления, отражающий существенные с точки зрения решаемой задачи факторы.

При исследовании функционирования информационных систем применяются математические модели. Математическое моделирование может быть реализовано различными методами в зависимости от способа, которым определяются интересующие нас показатели. Все исследования основаны на методе аналитического моделирования, заключающемся в создании совокупности математических соотношений, позволяющих выявить зависимости между параметрами модели в общем виде. При этом широко используются математические модели, параметры которых противоречат физическим свойствам реальных объектов. Модель сигнала часто представляется в виде суммы бесконечного числа функций, имеющих неограниченную продолжительность. Поэтому важно обращать внимание на условия, при которых это не мешает получать результаты, соответствующие действительности.

Изучение моделей детерминированных сигналов (моделей в виде функции, полностью определенной во времени) необходимо по многим причинам. Важнейшая из них заключается в том, что результаты анализа детерминированных сигналов являются основой для изучения более сложных случайных сигналов. Это обусловлено тем, что детерминированный сигнал может рассматриваться как элемент множества детерминированных функций, составляющих в совокупности случайный процесс. Детерминированное колебание, таким образом, представляет собой вырожденную форму случайного процесса со значениями параметров, известных в любой момент времени. Детерминированные сигналы имеют и самостоятельное значение. Они специально создаются для целей измерения, наладки и регулирования объектов информационной техники и выполняют роль эталонов.

Сигнал непрерывной функции и непрерывного аргумента – принимает непрерывное множество значений в некотором интервале. Сигнал непрерывной функции и дискретного аргумента – аргумент может быть описан с помощью конечного набора чисел или дискретных значений в определённые моменты времени. Сигнал дискретной функции и непрерывного аргумента – это, например, функция времени, квантованная по уровню. Сигнал дискретной функции и дискретного аргумента – это функция, принимающая одно из конечного множества возможных значений (уровней) в определённые моменты времени.