Общие сведения о случайных сигналах

Случайный сигнал представляет собой случайную функцию времени, и его рассмотрение во временной области является наиболее наглядным. Случайный процесс в каждый момент времени представляет собой случайную величину, которая может принимать различные значения из области возможных для нее. Под случайной величиной понимают результат фиксации такого процесса, который является либо полностью непредсказуемым, либо предсказуем только в среднем, с определенной средней квадратической (упрощенно — среднеквадратической) погрешностью (СКП). В качестве универсальной координаты распределения случайных величин по независимой переменной часто используют переменную t и трактуют ее для удобства как временную координату. Таким образом, во временной области случайный процесс может быть описан только с использованием вероятностных характеристик. Вероятностные законы возникают всегда, если физическая система, порождающая случайный процесс, представляет собой объединение очень большого числа более мелких подсистем (устройств или цепей), формирующих некоторые индивидуальные сигналы, в большей или меньшей степени независимые друг от друга.

Количественные характеристики случайных сигналов, позволяющие производить их оценку и сравнение, называют статистическими. Специфика рассмотрения случайных процессов в рамках теории связи заключается прежде всего в выборе их характеристик и очерченного круга задач анализа.

В общем случае в теории связи существуют два основных класса колебаний, нуждающихся в вероятностном описании. Во-первых, практически случайными являются все реальные сигналы, несущие информацию, поэтому для описания закономерностей, присущих осмысленным сообщениям, прибегают к вероятностным моделям. Во-вторых, случайными являются шумы — хаотически изменяющиеся во времени электромагнитные колебания, возникающие в разных физических системах из-за беспорядочного движения носителей заряда.

Случайные процессы бывают непрерывными и дискретными (рис. 3.1). Примером непрерывного случайного процесса служит шум в цени. Непрерывный шум (одна его реализация — временная диаграмма) может иметь любое значение из области возможных (рис. 3.1, а).

Дискретными будем называть также и случайные процессы, получавшиеся при дискретизации непрерывных случайных процессов во времени. Такие случайные процессы представляют собой последовательность импуль-

Различные виды случайных низкочастотных процессов

Рис. 3.1. Различные виды случайных низкочастотных процессов:

а — реализация непрерывного шума; б — телеграфный сигнал; в — случайный процесс на входе детектора; г — импульсный случайный сигнал сов, амплитуды которых соответствуют мгновенным значениям исходного непрерывного процесса. Примером подобного процесса является колебание на выходе идеального ограничителя при подаче на его вход непрерывного случайного процесса — аналог телеграфного сигнала (рис. 3.1, б). Возможен случайный процесс смешанного типа, например случайный процесс на входе детектора (рис. 3.1, в). Отдельно следует выделить импульсные случайные процессы (рис. 3.1, г).

Из всего возможного разнообразия случайных процессов выделим только те, которые наиболее часто встречаются в инженерной и исследовательской практике, и проведем их классификацию но основным признакам. Подчеркнем и такой редко упоминаемый момент — случайный вид полезных информационных сигналов можно рассматривать как стохастический (от греч. stochastikos — умеющий угадывать) процесс, течение которого зависит от случая и для которого определена вероятность того или иного его течения. Стохастические случайные процессы более предсказуемы, чем просто случайные. Например, можно заранее знать несущую частоту или диапазон частот передаваемого сигнала.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >