Файл: Казаков В.А. Введение в теорию марковских процессов и некоторые радиотехнические задачи.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.06.2024

Просмотров: 207

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

< М ч 1 & 8 ! = 1)

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

,

 

 

Л

 

=

-

^ Ш

^ 1

5о > Ѳ =

1 ) + \

w

I

&<>•

6 =

1 ) +

ш (т,

I ^

, Ѳ =

1 )

 

{ J - [25 (/) (5 (0 +

ч) -

 

-{S(t)+{i)Y]-<F{S(t),

 

 

 

т|, * ) > } ;

 

 

(5.179)

 

^ ( 0

1^,9=50)

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

-

а

 

и»(0 I S0 , 6 = 0 )

 

+

 

 

 

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

 

+ ' р ч ш (т]

I ^ , Ѳ =

0) +

w (0 I І

, Ѳ =

0) <F

(т,,

0 > ;

(5.180)

 

 

 

at

 

 

= - Р ч ° ' ( 1 1 I

• 9 = 0) +

 

 

+

ач ш (0

| ü< , Ѳ =

0) +

 

а>(і|

I ^ , 6 =

0)

X

 

 

 

 

 

[26(f) 1 -

Т] - К / 7

(1, 0 > } ;

 

 

(5-181)

 

 

| ? = < f

( S ( f M , < ) > - < ^ (Ч.0>.

'

 

(5-182)

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< J F ( 5 ( r ) , 7 , , 0 > = < / ; ' ( x , 7 ) j f ) > = ^ ^ { 2 ç ( / ) [ S ( 0 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

»'=1,2

 

 

 

 

 

+

ri

-

[S (t) + -ЧіУ} ю Ы

. e =

i );

 

(5.183)

< ^ U ' ) > = 3 V 7 J

]

l 2 ( 0 l . - 4 > f a l « ! . Ö

=

()).

(5.184)

 

 

 

i=l,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соотношения (5.178) — (5.184) определяют структуру оптимального приемника обнаружения, схема которого представлена на рис. 5.12. На схеме обозначены KB' — квадратор, П-1 — однопороговое устройство, П-2 — двухпороговое устройство.

Приемник по мере поступления реализации 5 (t) в каж­

дый

момент

времени

вычисляет . вероятности

w (0 | Ь*0,

Ѳ =

1), Цт]

I ?0 , Ѳ =

1), w (0 I ,6=0), хю(у[\\[,

Ѳ=0) и на

их основе формирует логарифм отношения правдоподобия Zt. В зависимости отпостановки задачи обнаружения (фиксированное время наелюдения Т или последователь­ ный анализ) величина zt подается на однопороговое уст-

15—186

217


ройство П-І с

порогом

Ht

или

на

двухпороговое П-2 С

двумя порогами

На и Н". В первом

случае оценка произ­

водится в момент Т и

принимается

бинарное

решение:

Ѳ =

1 или

Ѳ = 0 .

Во

втором

случае - сравнение

величины

2[ с

порогами

H"t

и

Я"

осуществляется

в

каждый

мо­

мент времени,

и в

зависимости

от

соотношения

между-

zt,

H*, H" принимаются

решения: 0 = 1 ,

Ѳ=0

или у

(про­

должение

наблюдений).

 

 

 

 

 

 

 

 

Sftl+2

KB

-7

ff

X

X

J

218

x /TS

-V/7

X

< F(X, ?,t >

X

-1 0i

S

Рис. 5.12.

В частном случае, когда > а^, процесс TJ (Ï) явля­ ется хорошей аппроксимацией хаотической импульсной помехи (ХИП) с постоянной амплитудой. Поэтому ра­ зобранный примзр следует рассматривать как решение задачи синтеза приемного устройства для л ю б о г о де­ терминированного сигнала в условиях действия белого шума и хаотической импульсной помехи.

2. Пусть [30] сигнал по-прежнему является произволь­ ной детерминированной функцией времени S(x, t) =S(t), а помеха V(r\,t)=r\(t) представляет собой диффуаион-

Ч

x h \кв\

V I - 2 -

X

П-2

0=1

У

<F(ri,t)>

 

0=0

 

 

-1

П-1

0=1

0=0

 

 

X

X

 

 

-1 <*-<г

 

J

S

 

W(/ko, 8=О)

15*

219


ный гауесовский

процесс:

 

 

 

 

 

 

< \

(t)>

=

0;

</i v ( f ) ' S (t +

*) > =

^ 8 (x).

Операторы Li и L 0 согласно

(5.173), '(5.174)

принимают

в данном случае вид

 

 

 

 

 

 

 

 

+ {

2

5 (/) [S (t) +

Tj] -

{S (0 +

т,]8};

(5.185)

 

V

=

- ï

^

+

^ ^ г + З ^ І Ж ^ - Ѵ ] .

(5.186)

В

этом

случае

апостериорные

плотности

вероятности

т

I

,

Ѳ =

1) и хю(тц I

, Ѳ =

0) являются гауссовски-

ми

(см. §

5.4).

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно, от уравнений (5.171), (5.172) можно перейти и< эквивалентным уравнениям для параметров апостериорных распределений. Эту 'операцию можно вы­ полнить по методике § 5.4, но целесообразнее .воспользо­ ваться уравнениями (5.115), (5.116), расписывая их дважды в соответствии с (5.185) и (5.186). В результате получим

 

 

 

(5.187)

^

- ( т + ^ ^ . +

Ж О ^ ;

(5.188)

 

a*2 (0 = % - 2 Y a ^ - 2 - ^ -

( 5 Л 8 9 )

Здесь 7)*,

и т)*0 математические

ожидания

апостериор­

ных плотностей вероятностей при гипотезах Ѳ=1 и Ѳ= 0 соответственно; о*2 (£) = /С* — дисперсия апостериорных распределений.

Систему (5.187) — (5.189) следует дополнить уравне­ нием (5.150), которое на основе (5.185), (5.186) имеет вид

zt =

{2Ü (0 [S (t) + 7,\ - VU - S* (t) -

2S (t) ц \ -

 

- V l + V ? } - "

(5.190)

220


В стационарном

режиме, когда о*

(t)=0,

из (5.189) име­

ем

 

 

 

 

а - (0 =

? = 4- ѴК Г +

-

.

(5.191)

Подставляя 1(5.191) в (5.187), (5.188), получаем уравне­ ния с не зависящими от времени коэффициентами. Схе-

 

^

<5>

».

15,

<

«

. "

II

II

 

 

 

 

26'

 

см

 

 

 

it

 

 

S

I

 

 

 

с;

 

 

x

x H

\кв\

Рис. 5.13.

ма оптимального в' стационарном режиме приемника, составленная по уравнениям (5.187), (5.188), (5.190), (5.191), изображена на рис. 5.13. Оптимальный прием­ ник вычисляет оценочные значения отфильтрованной от белого шума помехи т|*і, г|*о при двух гипотезах, на их основе формирует логарифм отношения правдоподобия zt и затем выносит решение в одной из двух пороговых схем П-1 или П-2.

Изложенная выше теория обобщена на многомерный случай Ю. Г. Сосулиньгм, который в работе [30] получил

' 2 2 1


уравнения обнаружения для весьма общей постановки задачи, когда

Ф(Х, л. 0 + Л ( 0

П Р И

6 = 1

V(4,t)+n{t)

при Ѳ =

0,

где Ф и V— детерминированные

 

функции, х, ц — много­

мерные диффузионные процессы,

определяющие сигнал

и помеху соответственно.

 

 

 

•Подчеркнем, что результаты исследований по теории обнаружения, основанные на теории условных марков­ ских процессов, позволяют получить структурные схемы оптимальных приемников для различных помеховых си­ туаций. Что же касается оценки помехоустойчивости та­ ких приемников, то эта задача представляет собой весь­ ма сложную теоретическую проблему, далекую пока от своего завершения [25, 13, 30, 33, 34].

С п и с о к л и т е р а т у р ы

 

 

 

 

 

 

К г л а в е 1

 

 

 

 

 

1. Г и е д е . н к о

Б. В. 'Курс

теории вероятностей. М.,

«йаука»,

1969.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Ф е л л е р

В. Введение в теорию вероятностей и ее приложе­

ния, т. 1, М., «Мир»,

1967.

 

 

 

 

 

 

3. ' К е м е н и

Дж . ,

С н е л л

Д ж . Конечные цепи Маркова. М.,

«Наука», 1970.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. К а р л и и

С. Основы теории случайных

процессов. М., «Мир»,

1971.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. К у р о ш

А. Г. Курс высшей алгебры. М., «Наука»,

1965.

 

6. M и ш и н а

А. П.,

П р о с к у р я к о в И. В. Высшая алгебра.

М., Физ-матгиз, 1962.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Р о м а я о в с « и й В. И. Диокретиые цепи Маркова. Гостехиз-

дат,

1949.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. G г е е п b с г g J. S. On the Narrow Beam Communication Sys­

tem

Acquisition Problem

I E E E

Trans., 1964, № 1, v. M1L-8.

 

9. Ш е р е м е т ь е в

А. Г. Статистическая

теория лазерной

свя­

зи. M., «Связь»,

1971.

 

 

 

 

 

 

 

 

10. К а с

M. A note on learning signal detection. IRE Trans.,

1962,

v. IT-8, № 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Русский

перевод: К э к M. Самообучающаяся

схема

обнаруже­

ния.— «Зарубежная

радиоэлектроника», 1962, № 10.

 

 

 

 

11. Г а б и д у л и н

Э. М.,

П и л и п ч у к

Н. И. Об автоматиче­

ской

регулировке. — «Радиотехника и электроника»,

1965, № 2.

 

 

12. Теоретические

основы радиолокации. Под ред. Я. Д- Ш и р -

м а и а. М., «Сов. радио»,

1970.

 

 

 

 

 

 

13. Б а з и л е н к о

О. К. Некоторые характеристики

двоичного

симметрично-марковского канала. В кн. «Методы отбора и передачи информации», Киев, «Наукова думка», 1965.

14. Б л о x Э. Л., П о п о в О. В., Т у р и н В. Я. Об определении некоторых параметров двоичного симметричного канала с конечным числом состояний. В кн. «Передача цифровой информации по кана­

лам с памятью». ИППИ АН СССР. «Наука»,

1970.

15. Б л о x Э. Л., П о п о в О. В., Т у р и н

В. Я. Модели источ­

ника ошибок в каналах передачи цифровой информации. М., «Связь», 1971.

16. К о л о с о в Г. _Е. Некоторые задачи оптимальной фильтра­ ции в отсутствии априорных статистических данных о свойствах сиг­

нала и

помехи. — «Радиотехника и электроника»,

1970, № 6.

17.

К у з ь м и н

С. 3.

Цифровая обработка

радиолокационной

информации. М., «Сов. радио», 1967.

 

18.

Н и ф о н т о в

10.

А., Л и x а р е в В. А. Оптимальное обна­

ружение бинарно-квантованного марковского сигнала на фоне поме­

хи, подобной сигналу. — «Техническая

кибернетика», 1968,

№ 6.

19. Л и х а р е в В. А., Ф у р м а н

Я. А. Определение

среднего

числа ложных целей в секторе обзора. — «Радиотехника», 1968, № 10..

223