Файл: Френкс, Л. Теория сигналов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 171

Скачиваний: 1

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

Взяв преобразование Фурье по переменной s, перепишем это уравнение в виде

оо

 

 

 

 

 

 

 

J" Н* (v) е

i2nvt° Bzz (f , v) dv + XH* (f) e ~ ,2nfi‘>= C 2(0 (f,

t0) ,

где [см. (9.71)]

 

 

 

 

 

 

 

BZz (f, v) = a 2 R (f) R* (vH-Kuu (/) S ( f - v ) ,

 

 

 

 

C m

(f, ta)=a*R(f),

 

 

 

 

R ( f ) ~ F

(f) G (f).

 

 

Окончательно решение имеет вид

 

 

 

 

 

 

 

п т

<*R*(f)e~l2*lt°

 

 

 

 

Kua(f)+X

'

 

причем константы а я X

выбираются из условий

 

а =

 

а2

 

 

I R ( f ) I* d f

 

 

 

 

 

 

[KUu ( f ) + W

 

 

 

Г

IR V) I2у

 

 

 

 

 

 

 

1 + а 2

J

К и и ( f ) + k

 

 

 

К упр. 9.8. Пусть

а = 1

(импульсный

сигнал единичной

амплитуды)

и максимизируется

функционал

1г = Е [у (/„)]

при фиксированной мощности

шума на выходе фильтра

/ 2

(рис. 9.10).

 

 

Предположим,

что и (t)

имеет нулевое среднее значение. Тогда

 

 

 

R (f) —В (/) G (f);

 

 

 

 

 

ОО

h(t0—a)[r(a) + u(a)]da;

 

 

y(t0)= J

 

I i = E [ y ( t 0)]=

J

h(t0- a ) r ( a ) d a =

J H (f) R (/) e''2l^ °

df;

/2 = Я

J h(t — a) и (a) da

= j

Kuu{f)\H(f)\*df.

 

Пусть 1 — 1-1 + XI2. Положим V / = 0:

R* (f) e - / 2"/<o + 2 XKuu (f) H (f) =0 .

Следовательно,

aЯ *(П е-/2лДо

Я(/) = -

K u A f )

что совпадает с (9.73).

К упр. 9.10. Максимизируется функционал

/i = £ [y (M l=

J H(f )F(f )Gj f )el2n^ d [

при дополнительном ограничении

 

оо

 

/2= J

K u u ( D \ H ( f ) \ ' d f ,

—оо

 

333


* P/2nf/0

V(I1 + U 2)=0=>H(f ) = aF* (/) [G (/)]* e Knu if)

Это не что иное, как согласованный фильтр для детерминированного случая [см. (9.73)], соответствующего средней дисперсии канала, т. е. R ф — F (f)G ф.

К упр.

10.1.

Дано:

р

= Р

= 0,6, q = Р [Я0 1 = 1 ~ Р = 0,4, Ст = Щ -

Согласно (10.10) пороговое отношение правдоподобия для байесова приемника имеет значение

 

дС/

М

___1_

 

0~ р С т ~~(0,6) (2)“

3 •

В ортонормальном базисе разностный сигнал d (t) имеет вид

{dh} =

{—1, —2,

—2,

—2,

—1}.

Согласно (10.46) и (10.45) при условии

2 а |

= 2 Ь | приемник примет решение

в пользу гипотезы # 0, если

 

 

 

 

 

2

l/ft 4

< Wo In Хо?

Л/о = 0,6.

ft

 

 

 

 

 

Для принятой реализации {у*} =

{0,3; 0,8; >—0,6;

—1,5; 0,2} мы имеем

2 < / f t 4 = 2 , 1 > —0,61пЗ. ft

Следовательно, приемник примет решение в пользу гипотезы #i. Какова вероят­ ность того, что это решение неверно, т. е. чему равно значение Р { Нь | у]? Со­ гласно (10.7)

 

 

ql (У\Н0)

 

 

 

Р [Я01у] ■ p l ( y \ H i ) + q l ( y \ n 0)

q+pX(y)

 

 

0,4

=0,01975.

 

 

 

 

0,4+ 0,6 е ( $ )

 

 

К упр.

10.2.

 

 

 

 

s/ t )

 

 

 

 

v r

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

N i l =

П s i || =

4 ; N 0 =

1.

Следовательно, согласно (10.54)

отношение сигнал/шум р = 2. В этом случае

Pf = 0,01 =

Ф (—а2).

 

 

 

По таблице находим

 

 

 

 

 

1 п Я0

 

 

(*2=2,33 =

+ р-

 

"гр"

334


Следовательно,

1п Л,0/2р =

0,33, и согласно (10.53) и (10.54)

 

а х =

0,33 — 2 = —1,67 => Рт -

Ф (—1,67) = 0,0475.

К упр. 10.3. Согласно (10.72)

 

 

 

«1 (0 =

(u,

М

(/),

^ £ Г,

 

 

 

ы2 (0 =

и (0 — ых (0,

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d (Л

ф,(<) =

|| d ||

 

 

 

хх( / ) = - ^ ;

-1 -

L f (t).

 

 

 

W

ИЦ

 

(d,

i ) IK>

Следовательно,

рассматривая вещественное пространство сигналов,

М0=тг-~7<*(0; мо=«(0—тг4г*(0-

(d, f)

(d, f)

Таким образом,

 

 

 

 

 

£ [ui (t) u2 (s)]= £

( u .

»)

d (t) u (s)

(и,

 

L(d,

f)

 

(d,

 

d(t)

f (x) E [u (t) u (s)]

dx-

 

(d,

f)

 

 

 

 

d (t) d (s)

,

,

 

 

-------- 7^ \

\ E [u (t) u (a)] f (t) f (a)

(d,

f)>

 

 

 

 

Но согласно (10.65),

 

 

 

 

 

 

{ kau(t,

x) f (t) dx —d (t).

f)2 d (0 d (s)

f)*

dx da.

T

Следовательно,

E [ux (t) u2 (s)]

d (t) d (s)

(d, f)

К упр. 10.4. Пусть

Тогда

Г lid |

(d f)1/2V

Pm = {- 4 * ---- \ e

V2n\\d\\

где

d (t) d (s)

d (t) d (s)

I

 

(d, f)

~

(d, f ) ? '

d (т) / (t ) dx =

 

 

d (t) d (s)

0 при всех t,

s £ T .

(d,

f)

 

 

 

(0= (d,

f ) 1'

2 ( o - b j .

 

 

 

 

 

at

a>2

2»d«2

 

do.

 

dcо = Ф (ax),

 

 

V 2П

 

(d,

f)1' 2

j

г И I

a x = -

 

 

-bi

J d ||

ч (d, f)

в соответствии (10.66) r = ln X0+

1/2 (sx,

gx) — 1 /2 (s0, go), а согласно (10.7

 

II d(

(»i. *)•

 

(d,

f)

Поэтому, используя обозначение f = g x—g9, можем записать


 

« 1 =

1

1/2

In

—~^~(Si, gl)+(Si,

go)'

 

). So)j:

 

 

 

 

(d, f)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In Kq

 

 

^

/j

c \i

 

 

1/2

In Я0-

(d,

f)

= T - _ p ,

г д е р = _

_ ((1>

f r /2.

 

(d, f)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Это следует из того,

что (s0, gx) =

(st, g0). Действительно,

 

 

 

(d, f) = (Si — s0, gi — g0) =

(sj,

gt) — (s0, gj) — (sb

g0) +

(s0, g0) =

=

(Si. gi) — 2 (Si, go) +

(so>

So)-

 

 

 

 

 

 

 

 

Заметим, что согласно

(10.67)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Sr. S o ) = ^ k nu((, s)g1(s)g0(t)dsdt.

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

 

Теперь, учитывая симметрию kuu (t, s), можно записать

 

 

 

 

 

 

(si, go) = J gi (s) so (s) ds = (s0,

gi)-

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод выражения (10.77) вполне аналогичен.

 

 

 

 

 

 

 

К упр. 10.6. В соответствии с (10.84)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= R e(n ,

<рА);

=

(kj,

 

q?ft),

 

 

 

где

(/); k — \ , 2,

...,

п}

— система ортонормированных комплексных оги­

бающих.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Образуем соответствующую систему вещественных узкополосных сигналов

 

 

 

 

{yft (/); k *=■ 1,2.......п} так,

что

 

 

 

 

 

 

 

Уь. ( 0 = Re [фь (0 е/2л?»#].

 

 

 

 

Тогда, согласно (10.83)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

 

 

(ч. Та) = 2 (и, Уа) ~ / 2 (и, уд).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E [nHk> n ^ j= 4 £ [( u ,

yft)(u,

уу)] = 4 JJ kuu (/,

s) yk (t) yj(s) dt ds =

 

= 4jV0 JJS (/—s) yh (i)yj(s)dtds=4No(yh,

У/)•

 

Но,

поскольку

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мы имеем

(9ft,

9 y) = 6fty=2(yft, Уу)

/2 (уд, Уу),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Уй. У у)=~-

 

j n ^

ПЛ J =2N0bk j .

 

 

Подобно этому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е [n/ft л, ] =

4/V0 ( Уа, у}) =2No Sfty,

 

 

 

так как согласно (4.25) (уа, Уу) = ((/А,

Уу).

 

 

 

 

 

 

 

Д а л е е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£ [пЯь % ] = -

4;Vo^

'

 

 

 

 

 

при всех fe и /, поскольку

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(У А . Уу) = -------

^ - 1 т ( 9 л . 9 у ) = — ~~ 1ш [бду] = 0 .


ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Автоковариационная функция 178 Автокорреляционная функция 178

— комплексного процесса 180

— комплексной огибающей про­ цесса 191

— процесса на выходе фильтра

181

------- случайного канала 247

— случайного фототелеграфного сигнала 220

— случайной импульсной после­ довательности 222

— дискретного процесса 199 АИМ сигнал 205

— корректирующая функция 210, 211, 213

— случайный фототелеграфный

220

— выборки 203

Амплитудная модуляция 90—94

— когерентная демодуляция 93

— формирование однополосных сигналов 90, 91

Анализатор формы сигнала 63, 65 Аналитический сигнал 78, 83, 191

Базис 35

взаимный 42, 49, 52, 53

изменение 43, 66, 115 Базисное ядро 70—74, 107

— зависящее от разности аргу­ ментов 76

— — — произведения аргумен­

тов 79

— сопряженное 70—74

— самосопряженное 74

Фурье 79 Байеса формула полной вероят­

ности 267 Байесов приемник 267—270

— риск 270

Банаха пространство 37

Белый шум 183, 257, 273, 288

Бесселя неравенство 55, 188 Билинейный функционал 134 Биполярное кодирование 210

Вектор 33 Вероятность

апостериорная 265, 267

априорная 267, 268

ложной тревоги 267, 279, 286, 294

пропуска 267, 279, 286

— ошибки 280, 267, 294

Вивера модулятор 92 Винера фильтр 230

Винера—Хопфа уравнение 255 Временная функция неопределен­

ности 39—41, 96

Гауссов импульс 134, 156

— случайный процесс 274 Гауссовы случайные величины 276

Гильберта преобразование 77, 83,190 Гильбертово пространство 38, 44, 46 Градиента вектор 141 Грамма—Шмидта процедура 42, 59 Граф отображения 101 График функции 10

Двоичная система связи 15, 16, 280, 290

Дельта-функция 23, 47, 72, 74, 175, 206

Детектор огибающей 291 Дибинарное кодирование 213 Дисперсия 175, 178

канала, обладающего дисперсионностью 239

компонент шума 282, 289, 296

Дифференциальное кодирование 208 Допплеровский сдвиг 96 Дробовый шум 198

Дуальность времени и частоты 24, 75, 169

Евклидова метрика 28 z-преобразование 114

Идеального наблюдателя критерий

270

Импульсная амплитудная модуля­ ция 203—214, 250—253

— — с временной нестабиль­ ностью 212—215

реакция 48, 59, 87, 107, 120, 226

Импульсы синхронизации 162—164 Интерполирующий импульс 23, 26

Карунена—Лоэва разложение 187, 282

Квадратичный функционал 134—139 Квадратурная модуляция 94 Квадратурные искажения 93

— компоненты 85, 191 Квантование, операция 198—200 Квантователь 47

337