15 Білий шум і його властивості

стаціонарний випадковий процес з постійною на всіх частотах спектральної щільністю потужності називається білим шумом.

По теоремі Вінера-Хинчина функція кореляції білого шуму:

дорівнює нулю всюди крім точки

15 Білий шум і його властивості
. Середня потужність (дисперсія) білого шуму необмежено велика.

Білий шум є дельта-корельованим процесом. Некоррелірованні миттєвих значень такого випадкового сигналу означає нескінченно велику швидкість зміни їх у часі - як би малий не був інтервал

15 Білий шум і його властивості
, сигнал за цей час може змінитися на будь-яку наперед задану величину.

Білий шум є абстрактною математичною моделлю і відповідає йому фізичний процес, безумовно, не існує в природі. Однак це не заважає приблизно замінювати реальні досить широкосмугові випадкові процеси білим шумом в тих випадках, коли смуга пропускання ланцюга, на яку впливає випадковий сигнал, виявляється істотно вже ефективної ширини спектра шуму.

Б) Гаусове (нормальне) розподіл.

У теорії випадкових сигналів фундаментальне значення має гауссова щільність ймовірності.

містить два числових параметра m і

заміна змінної

15 Білий шум і його властивості
дає:

Тут Ф інтеграл ймовірностей

15 Білий шум і його властивості

Графік функції F (x) має вигляд монотонної кривої, що змінюється від 0 до 1.

16..Узкополосний випадковий процес. Розподіл Рейлі. Закон Релея-Райса.

Досліджуємо властивості вузькосмугових випадкових сигналів, у яких спектральна щільність потужності має різко виражений максимум поблизу деякої частоти

15 Білий шум і його властивості
, відмінною від нуля. Визначимо функцію кореляції вузькосмугового випадкового процесу.

Розглянемо стаціонарний випадковий процес x (t), односторонній спектр потужності якого

15 Білий шум і його властивості
концентрується в околиці деякої частоти
15 Білий шум і його властивості
> 0. По теоремі Вінера-Хинчина функція кореляції даного процесу

змістимо спектр процесу з околиці частоти

15 Білий шум і його властивості
в околицю нульової частоти, (7.5)

Проводячи усереднення за допомогою щільності ймовірності (7.22) знаходимо середнє значення обвідної і її дисперсію:

Маючи в своєму розпорядженні одновимірної щільністю ймовірності обвідної, можна вирішити ряд завдань теорії вузькосмугових випадкових процесів, зокрема, знайти ймовірність перевищення обвідної деякого заданого рівня.

Випадкові величини, розподілені за законом Релея.

Найпростішою завданням є знаходження одновимірної щільності ймовірності обвідної сумарного коливання. Вважаючи, що корисний сигнал, в той час як шум, запишемо вираз реалізації сумарного процессаX (t). Даний випадковий процес узкополосен, тому його реалізація може бути виражена у вигляді повільно мінливих огібающейU (t) і початкової фази

15 Білий шум і його властивості
:

У нових змінних маємо.

Тепер щоб отримати одновимірну щільність ймовірності огинаючої, слід проинтегрировать праву частину формули (7.26) по кутовій координаті в результаті чого знаходимо:

Дана формула виражає закон, який отримав назву закону Райса. Відзначимо, що при

15 Білий шум і його властивості
, тобто за відсутності детермінованого сигналу, закон Райса переходить в закон Релея.

Підставивши цей вираз в (7.27), маємо

Тобто огинає результуючого сигналу розподілена в цьому випадку приблизно нормально з дисперсією

15 Білий шум і його властивості
і математичним очікуванням
15 Білий шум і його властивості
. Практично вважають, що вже при
15 Білий шум і його властивості
огинає результуючого сигналу нормалізується.

Схожі статті