Факторизация энергетического спектра
Синтезировать физически реализуемую устойчивую ЛИС-систему, которая дает на выходе сигнал с заданной АКФ, в то время как на входе будет белый шум.
![](https://konspekta.net/megalektsiiru/baza7/1967644043637.files/image1477.gif)
,
, откуда
,
,
.
Решение сводится к тому, чтобы разложить
на такие множители. Процедуру разложения энергетического спектра на такие множители и называют факторизацией.
Требования:
1.
должна соответствовать физически реализуемой системе, то есть должна быть дробно-рациональной функцией по отрицательным степеням ![](https://konspekta.net/megalektsiiru/baza7/1967644043637.files/image1492.gif)
2.
должна соответствовать устойчивой системе, то есть иметь полюса, лежащие внутри единичной окружности.
Известно, что если
действительно спектр мощности, то
,
, то подобное разложение (возможно) существует всегда.
, где
и
. Рассмотрим многочлен в знаменателе.
. Найдем полюсы
, – всего
корней. Если
– корень уравнения, то
– тоже корень. Если
, то
, следовательно, на единичной окружности корней нет.
,
– те, которые лежат внутри единичной окружности.
. Введем обозначение
и отнесем в его первое произведение и домножим на
.
, откуда
.
Аналогично с
:
, где
,
– корни
.
Уравнение
имеет право иметь корни на единичной окружности и не требует, чтобы
. Но условие:
,
– не должно быть парных корней (типа
и
).
Пример:
![](https://konspekta.net/megalektsiiru/baza7/1967644043637.files/image1556.jpg)
– нормально,
– нормально,
– нельзя.
, где
– дробно-рациональная функция от
, все полюсы которой лежат внутри единичной окружности.
Можем взять
,
потому что характеристика Спроц. Не зависит от сдвига.
Если на входе
, а на выходе АКФ
,
,
,
,
,
теперь важно, чтобы корни
удовлетворяли требованиям, предъявляемые
.
Если уравнение
имеет корни, лежащие на единичной окружности и они не компенсируются корнями уравнения
, то система получится неустойчивой.
Постановка задачи восстановления сигналов. Оптимальное и квазиоптимальное восстановление
Пусть имеется некоторый полезный сигнал
, однако непосредственному наблюдателю он недоступен. В нашем распределении есть сигнал
.
![](https://konspekta.net/megalektsiiru/baza7/1967644043637.files/image1595.gif)
Наша задача – оценить сигнал
по имеющемуся
.
![](https://konspekta.net/megalektsiiru/baza7/1967644043637.files/image1601.gif)
Уточнения:
1. Будем считать искажающую систему устойчивой ЛИС-системой с известной импульсной характеристикой
. Тогда
– линейная модель наблюдений в дискретный момент времени.
2. Восстанавливающая ЛИС-система с ИХ
![](https://konspekta.net/megalektsiiru/baza7/1967644043637.files/image1608.gif)
3.
,
– стационарная случайная последовательность (ССП) и известны их статистические характеристики
4. Ошибка восстановления
– случайная последовательность. Будем строить такую восстанавливающую систему, которая минимизирует среднеквадратическую ошибку: ![](https://konspekta.net/megalektsiiru/baza7/1967644043637.files/image1614.gif)
Наша цель – найти ИХ восстанавливающей ЛИС-системы, которая обеспечит минимизацию среднеквадратической ошибки. Такая ЛИС-система будет называться оптимальной линейной восстанавливающей системой или оптимальным линейным восстанавливающим фильтром.
Часто на
налагают какие-нибудь ограничения и мы получаем квазиоптимальную процедуру восстановления.
Есть интервал
, на котором ищем
и
при
.
. Тогда среднеквадратичная ошибка будет равна:
,
,
,
.
,
штук.
,
.
То есть ошибка оптимального восстановления не коррелируется с выходным сигналом – лемма об ортогональном проецировании
,
– уравнение Винера-Хопфа.
Для определения импульсной характеристики оптимального (или квазиоптимального) фильтра получим систему:
![](https://konspekta.net/megalektsiiru/baza7/1967644043637.files/image1645.gif)
Определим ошибку восстановления по полученному
.
![](https://konspekta.net/megalektsiiru/baza7/1967644043637.files/image1651.gif)
Окончательно,
.
Рассмотрим частный случай, белый шум и отсутствие [недописано]
,
.
Известно, что
,
,
.
Из уравнения Винера-Хопфа
,
.
Тогда при
, ![](https://konspekta.net/megalektsiiru/baza7/1967644043637.files/image1673.gif)
Уравнение Винера-Хопфа. Лемма об ортогональном проецировании
[Необходимо дополнить]
Воспользуйтесь поиском по сайту: