Детерминированные процессы – это процессы, течение которых во времени известно заранее и обсолютно точно.
Например, гармонический сигнал
где ,
,
– заданы.
Это простейшая модель информационного сигнала, но она оказывается неточной для современных систем связи, дает большие погрешности в расчетах. Поэтому вводится новая модель, более сложная – случайные процессы (СП). Случайные процессы таковы, что их течение во времени заранее точно предсказать невозможно.
– сложная случайная функция времени; ее графическое представление:
Рисунок 7.1. Временное представление трех реализаций случайного процесса
,
– сечения случайного процесса,
– совокупность случайных функций (случайных процессов).
Любой сложный случайный сигнал можно представить совокупностью всех возможных его реализаций
,
,
и т.д.
Реализация случайного процесса – конкретный вид, который принимает процесс в данном испытании.
Сечение – конкретное значение реализации случайного процесса в некоторый произвольный, но фиксированный момент времени , т.е.
.
Достоинства графического представления: наглядность, полное представление.
Недостатки: громозкость, трудность в вычислении.
Необходимо найти математические методы описывающие СП и его характеристики. Для этого используется теория вероятностей. Значение сигнала в сечении является случайной величиной. Поэтому для описания случайных сигналов вводят понятие функции плотности вероятностей (ФПВ) и функцию распределения вероятностей
(ФРВ).
Одномерная функция распределения вероятностей характеризует процесс только в одном сечении – .
n -мерная функция распределения вероятностей характеризует случайный процесс одновременно в n сечениях:
Функция плотности вероятностей случайного процесса:
Для n-мерной функции плотности вероятностей:
Значения Wn используются при оценке помехоустойчивости приема сигналов методом многократных отсчетов.
Двумерная функция распределения вероятностей широко используется в теории связи.
Т.е. F2 учитывает два процесса: и
.
Свойства функции распределения вероятностей и функции плотности вероятностей:
1. – функция неубывающая.
Если , то
.
2. – невозможное событие.
3. – достоверное событие.
4.
5. – условие нормировки.
7.2. Числовые характеристики случайных процессов
Полным описанием любого случайного процесса является n-мерная функция распределения вероятностей или n-мерная функция плотности вероятностей
. Однако, не всегда есть необходимость иметь полное, но очень сложное описание случайного процесса. На практике достаточно знать усредненные (числовые) характеристики:
1) математическое ожидание ;
2) дисперсию ;
3) функцию корреляции.