Типы решаемых задач

Основная задача передачи и приёма сигналов состоит в том, чтобы построить систему, которая безошибочно восстанавливала бы передаваемую информацию. При этом возникают вопросы:

- как описать сигнал, получаемый от датчиков, то есть каким законом его аппроксимировать?

- что использовать в качестве носителя информации (ВЧ колебания, свет, …)?

- какой оптимальный тип модуляции выбрать?

- каковы свойства канала передачи и как описать его в модели?

- каковы оптимальные правила, алгоритмы обработки принятых сигналов?

В совокупности вопросы трудно решаемы. Поэтому модель источника информации выбирают из физических соображений, выбирают носитель информации и тип модуляции.

Из типа решаемой задачи определяют модель канала передачи информации (аддитивная или мультипликативная помеха, свойства шума) и описывают его. Исходя из априорных сведений, по выбранному критерию строят модель приемника, обрабатывающего сигнал, и обеспечивают минимальное искажение сообщения. Такой приёмник называют оптимальным по выбранному критерию или идеальным.

На основе идеального приёмника строится структура квазиоптимального приёмника, удовлетворяющего условиям физической реализуемости.

Системы обработки сигналов могут быть предназначены для различных целей, и они могут работать в различных условиях. Исходя из требований, можно условно выделить четыре типовые задачи, к которым сводятся в большинстве случаев практические задачи.

Обнаружение сигнала на фоне помех. Потребитель интересуется — передавал ли источник полезную информацию или же потребитель принял только шумовой сигнал.

Различение нескольких сигналов на фоне помех. Источник имеет состояний . (Например, при состоянии источника генерируется сигнал с частотой , при состоянии генерируется сигнал с частотой и т. д.) В некоторые моменты времени он изменяет свои состояния, то есть источник информации может генерировать несколько различных сигналов . Потребитель принимает один из возможных сигналов в смеси с шумом. По полученной смеси приёмник (устройство принятия решений) должен ответить на вопрос: какой сигнал передавался, то есть в каком состоянии находился источник на момент приёма соответствующего сигнала. Видно, что задача обнаружения сигнала — это частный случай задачи различения двух сигналов. Конкретнее, если , переходим к задаче обнаружения, когда нужно принимать решение: присутствовал ли сигнал в полученной смеси или нет.

Оценка параметра сигнала на фоне помех. При передаче информации может возникнуть задача определения абсолютной величины какого-либо параметра сигнала (амплитуда, фаза, частота, момент прихода сигнала, доплеровский сдвиг и т.д.) С учётом того, что в канале действуют шумы, этот параметр будет случайной величиной. Следовательно, необходимо произвести оценку случайной величины - интересующего нас параметра сигнала.

Фильтрация сигнала на фоне помех. Если на приемном конце канала передачи информации интересуются видом (формой) передаваемой информации, возникает проблема восстановления информации по конкретной реализации, зарегистрированной приемником. Задача фильтрации сигналов обобщает задачу оценки параметров сигнала. Естественно, она более сложна в решении. Эта задача возникает, например, при выделении речевого сигнала (радиосвязь), выделении телевизионного сигнала, непрерывном определении дальности объекта (в радиолокации) и т.д.

Все эти задачи тесно связаны между собой. Рассмотренные задачи имеют наиболее простое математическое решение, когда шум белый и распределен по нормальному закону. Решение этих задач, практических проблем основано на результатах исследований в области математической статистики и теории случайных процессов.

В данном курсе рассматриваются проблемы обнаружения сигналов и оценки параметров сигналов, зафиксированных приемником (рисунок 1.1). В обоих случаях примем шум аддитивным белым, т.е. сигнал и шум складываются алгебраически

, (2.1)

со значениями

, (2.2)

реализации шума распределены по нормальному закону с математическим ожиданием, равным нулю и известной дисперсией .

Источник информации в зависимости то решаемой задачи может генерировать сигналы с различными параметрами.

Поиск по сайту: