- •Тема 1. Теория сигналов.
- •Свойства преобразования ф.
- •Тема 2. Вероятностные методы теории информационных процессов.
- •Моментные функции случайных процессов
- •Свойства корреляционных функций
- •Эффективный интервал корреляции
- •Взаимные моменты случайных процессов
- •Нормирование случайных процессов и корр. Функции.
Свойства преобразования ф.



Теорема Парсеваля

Для математического моделирования операций преобразования типов сигналов используют специальные пробные функции:
δ - функция Дирака:
![]()


функция Кронекера (аналог δ функции для дискретных сигналов):
![]()

Единичная функция Хевисайда: для создания математических моделей сигналов конечной длительности.
(или 1,
=0)
Тема 2. Вероятностные методы теории информационных процессов.
Случайные события
Любой принятый сигнал апостериорно представляет собой детерминированный процесс или событие. Априорно наблюдатель/приемник не знает в точности поведение сигнала, он для него не определен, т.е. случаен.
Математический аппарат описания априорно неопределенных процессов или событий:
Теория вероятности
Теория нечетных множеств
Теория вероятностей:
Статистический подход
Аксиоматический подход (Колмогоров)
Объекты теории вероятности:
случайные события
случайные величины
случайные вектора
случайные процессы
Случайное событие
– произошло или нет, мера случайности
– вероятность
.
![]()
- да
N
– всего событий, ![]()
![]()

Случайная величина
![]()


Случайный вектор
,
где
-
случайная
величина.

Другой пример случайных событий – сигналы систем контроля состояния (логические сигналы). ИИС может одновременно фиксировать несколько случайных событий, т.е. ансамбль событий, например, смотрите рисунок выше.
А:
![]()
B:
![]()
С:
![]()
Эти события могут быть зависимыми или независимыми.
Отношения событий
Сумма:
– по крайней
мере одно событие имеет место.
![]()
Формула сложения вероятности:
![]()
Произведение:
– и то, и это событие одновременно.
Формула умножения вероятности:
![]()
Здесь
- условная вероятность.
Несовместимые события:
![]()
Несовместимые
события образуют полную группу, если ∑
вероятности этих событий = 1. Обычно
- ансамбль гипотез, ![]()
Формула полной вероятности
- ансамбль гипотез (полный).
Событие
может произойти только совместно с
одной из гипотез.
Очевидно, ![]()
Тогда ![]()
-
апостериорная условная вероятность.
Пусть
– вероятность состояния сигнала
(сообщения), и нас интересуют априорные
условные вероятности посылки
,
если мы получили
.
Тогда формула Байеса:
![]()
Но
,
следовательно:
![]()
Случайный процесс как модель сигнала
В общем случае определяемая одномерной или многомерной функцией распределения и плотностью распределения вероятности.
Одномерная модель (модель сечения сигнала в момент t=t0)
![]()
ξ
- фиксируемая
случайная величина или ![]()

Многомерная модель (случайный процесс – статистический ансамбль выборочных функций)

![]()
![]()
![]()
Здесь ![]()
Чаще всего ограничиваются исследованием одномерных и двумерных моделей.
Свойства функций и плотности распределения вероятности.
|
Если
|
|
Для дискретных по величине случайных сигналов (квантованных):


Моментные функции случайных процессов
Математическое ожидание случайного сигнала (по сечению)
Непрерывный сигнал:

Дискретный по амплитуде (квантованный) сигнал:

![]()
Начальные моменты k-го порядка:
![]()
Центральные моменты k-го порядка:
![]()
Центральный момент 2-го порядка – дисперсия:
![]()
![]()
Для описания/моделирования временной взаимосвязи сечений случайного процесса используется:
корреляционная функция:
![]()
Ковариационная функция
![]()
При
![]()
![]()
Нормирование корреляционной и ковариационной функции:
![]()
![]()
Свойства:
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
Допущения и упрощения при моделировании случайных процессов:
Стационарность:
В широком смысле:
и
– инвариантны относительно сдвига во
времени:
![]()
В узком смысле:
- инвариантны относительно сдвига во
времени.
Эргодичность:
Моментные функции, полученные для сечений с вероятностью, стремящейся к 1, совпадают со средними значениями, полученными на оной реализации по времени наблюдения


Для характеристики
стационарных в широком смысле случайных
процессов в частотной
области используется
– спектральная плотность стационарного
случайного процесса – преобразования
Ф от корреляционной функции (в комплексной
форме):


Физический смысл
-
разложение средней мощности случайного
сигнала по частотам.
Действительная форма спектрального разложения:


При этом
при ![]()



