Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
Решение некоторых задачРешение задачи 6.1.1 Мы видим, что Мы знаем, что оценка по максимуму апостериорной вероятности и оценка по минимуму среднекваратической ошибки равны условному среднему. Из (6.6) и (6.10)
где
Согласно свойствам 4 и 10
Поэтому
Решение задачи 6.1.4 1. Требуемый сигнал равен
Средний квадрат ошибки равен
Дифференцируя по
Приравнивая к нулю и решая относительно с, получим
2. Чтобы найти средний квадрат ошибки, подставим (6.3 в (6.2:
3. Подставляя это выражение в (6.1 и (6.3, имеем
Наименьший средний квадрат ошибки равен
4. Этот результат очевиден, если признается тот факт, что если С другой стороны, его можно доказать и непосредственно. Пусть
Можно выбрать и с, чтобы минимизировать наименьший средний квадрат ошиб
и
Решая относительно
где
в (6.5, получим
Этим и завершается доказательство. 5. Чтобы
Можно положить Беря логарифм от обеих частей, получим
Чтобы (6.7 соблюдалось, необходимо и достаточно, чтобы
или
Поскольку Решение задачи 6.2.1 1. По определению
Поскольку
Видим, что 2. При больших со
Так как 3. Рассмотрим произведение
Чтобы оно было действительным, потребуем, чтобы
Из этого вытекает, что
Поэтому
При двух корнях нули должны располагаться так, как показано ниже
При четырех корнях Имеем
Аналогичные рассуждения показывают, что диаграмма нулей должна быть симметричной относительно обеих осей. 4. Рассмотрим прохождение
Среднеквадратическое значение выхода равно 5. Любой действительный корень числителя должен появляться с четной кратностью, в противном случае при прохождении через корень числитель должен был бы менять знак, что противоречит (4). 6. Если знаменатель 7. Допустим, что
Следовательно, Решение задачи 6.2.2 1. Спектр принимаемого колебания равен
где
Тогда
и
Согласно (6.73)
и
Из (6.77)
Из (6.78)
2. Чтобы вычислить
3. Когда
Чтобы вычислить используем (6.124):
Последнее выражение сводится к
Отношение Решение задачи 6.2.3
Входной спектр имеет вид
Разлагая на множители, имеем
где
Произведя преобразование, взяв часть для
Среднеквадратическая ошибка равна
2. Задаваясь
где
Аналогично,
что совпадает с выражением, приведенным в основном тексте (заметим, что
3. Для нереализуемых фильтров
При
Когда
Решение задачи 6.2.7 1. Принимаемый спектр имеет вид
где
Взаимно корреляционная функция равна
В области преобразования
Это выражение можно также получить путем подстановки в (6.181). Из (6.1
Используя (6.2 и (6.3, имеем
Тогда
и
Это выражение можно переписать в виде
где
Заметим, что при 2. Среднеквадратическая ошибка равна
Итак,
Это выражение можно переписать в виде
3. Чтобы минимизировать
Обозначим значение величины
Эквивалентно:
Можно показать, что минимум имеет место в точке, соответствующей единственному положительному корню первого множителя. Этот корень равен
Используя (6.8) в (6.6) и упрощая, получим
При больших
Для сравнения этого результата с результатом, полученным без введения предыскажений, можно использовать 4. Это отразится на
Передаточная функция оптимального фильтра имеет вид
Заметим, что второй член равен нулю при
Для объяснения этого результата исследуем взаимную корреляцию между входом
Следовательно, прошлые и настоящие значения Решение задачи 6.2.8 1. Спектр равен
и
Из (6.88)
Из (6.73)
и
Тогда
Используя (6.78), получим
Заметим, что этот результат можно также получить путем предельного пере хода в случае 3 на стр. 567 при
Как и следовало ожидать,
Решение задачи 6.2.43 1. Из условия отсутствия искажений вытекает требование, что
2. Интересующая нас величина равна
Это выражение тождественно выражению
(Скалярная задача винеровской теории фильтрации в § 6.2.1.) Следовательно, решение уравнения (6.1 можно записать без каких-либо выкладок путем элементарного исследования. Из (6.78):
Поэтому в (6.1
и
3. Чтобы показать, что
Итак, в данной задаче показано, что оценивание Решение задачи 6.3.1 Дифференциальное уравнение имеет вид
Нам необходима реализация вида
где
Записав (6.2 в виде системы скалярных уравнений, получим:
Блок-схема системы, соответствующей этой системе уравнений, имеет вид
Если задаться
Чтобы найти
Это выражение можно переписать в виде
Сравнивая (6.6 с (6.1, получим требуемый результат:
Решение задачи 6.3.4 1. Используем каноническую реализацию № 2 (стр. 598). Из (6.211):
Дифференцируя, имеем
или
Реализация в форме аналогового вычислителя приведена на рис. 6.30. Уравнение состояния имеет вид
2. Нам необходимы четыре переменные состояния. Подходящим выбором является:
Дифференцируя, имеем
или
или
Реализация в форме аналогового вычислителя показана на рисунке.
Уравнение состояния имеет вид
Решение задачи 6.3.7 1. Поскольку
где
Решение задачи 6.3.9 Передаточная функция имеет вид
где через А обозначена матрица, сопряженная Решение задачи 6.3.12 1. Спектр процесса в
Этот процесс можно генерировать путем пропускания белого шума через простой фильтр.
Входной процесс имеет спектральную плотность
Вектор состояния для всего канала равен
где
Входной вектор равен
Уравнение состояния имеет вид
где
Принятый сигнал равен
где
5. Если коэффициенты передачи каналов коррелйрдваны, то Решение задачи 6.3.16 Из (6.257):
Ковариационная функция имеет вид
где
Используя (6.1 в (6.3, получим
Теперь
так как и
и
что и является требуемым результатом. Значение для
Решение задачи 6.3.23 1. Дисперсионное уравнение имеет вид
Из примера 1 (§ 6.3.3, стр. 620):
где
2. В стационарном состоянии
Поскольку рассматривается стационарный режим, фильтр Кальмана-Быоси является винеровским фильтром
3. Выход винеровского фильтра равен
4. Ошибка равна
Дифференцируя, имеем
Используя (6.3 и (6.5, получим
Поэтому
с начальным условием
5. Среднеквадратическая ошибка равна
Используя свойство 13, выражение (6.266), имеем
Следовательно,
или
с начальным условием
Решение (6.7 имеет вид
где
Таким образом,
Используя (6.2 в (6.8, получим
6. Переписав (6.1 в более удобной форме и использовав (6.9, имеем
где мы положили Этот результат можно представить графически для Решение задачи 6.3.27 1. Состояние представлено в виде:
Уравнение состояния имеет вид
Из рис. 6.46 оптимальный фильтр в статистически стационарном состоянии имеет структуру:
2. Дисперсионное уравнение стационарного состояния имеет вид
Переписав (6.1 в виде системы скалярных уравнений, получим
Решения, требуемые для данного фильтра, имеют форму
Оптимальный фильтр сводится к следующей структуре:
3. Чтобы синтезировать винеровский фильтр, положим
Из (6.175) оптимальный фильтр при реализации по схеме с обратной связью имеет вид
или
Для разложения на множители разобьем полюсы на оси
Разлагая на множители, получим
Этот результат соответствует фильтру, изображенному на рисунке п. 2. Решение задачи 6.3.32 1. Принимаемое колебание равно
Для оценки по наибольшей апостериорной вероятности можно использовать
где
Проинтегрировав и перегруппировав члены, имеем
2.. Поскольку модуляция линейная и параметр имеет нормальное распределение, оценка по наименьшему среднему квадрату ошибки и оценка по наибольшей апостериорной вероятности совпадают. Заметим, что эта оценка является эффективной, поэтому наименьший средний квадрат ошибки легко получается из граничного выражения Крамера — Рао. Используя (4.110), получим
Решение задачи 6.3.37 1. Уравнение состояния имеет вид
Полезный сигнал равен
Нам известно, что оценка по минимуму среднеквадратической ошибки равна условному среднему сигнала
где использовано (6.2. Последний член равен нулю, так как области
что и требовалось получить. 2. Ковариационная матрица ошибок имеет вид
Используя (6.2 и (6.4, имеем
Использовав (6.6 в (6.5 и вспомнив, что ошибка при использовании оптимального устройства обработки некоррелирована со входом, имеем
Это выражение сводится к
Для системы с постоянными во времени параметрами (6.7 сводится к
При а Решение задачи 6.3.43 1. Эта задача выходит за рамки классификации, рассмотренной на стр. 638-641,, так как требуемую линейную операцию нельзя представить посредством переменных состояния. 2. Требуемая операция записывается в виде
где
Оценка по наименьшему среднему квадрату ошибки равна условному среднему сигнала
Математическое ожидание во втором члене равно нулю, так как указанные интервалы являются непересекающимися, а ожидание в первой члене есть просто реализуемая оценка в концевой точке интервала наблюдения, которую обозначим через
3. Решение по Решение задачи 6.3.44 1. Заметим, что мы должны иметь как
Вектор состояния имеет вид
Уравнение состояния имеет вид где
где
Матрица наблюдений равна
Уравнение оценки записывается в виде
и
2. Дисперсионное уравнение стационарного состояния можно записать в виде трех скалярных алгебраических уравнений:
Как и следовало ожидать, первое уравнение можно решить независимо. (Это всего лишь пример 1 на стр. 621.)
Решая второе уравнение, получим
Эти два члена определяют оптимальный фильтр. Наименьший средний квадрат ошибки при оценивании сообщения равен
Используя (6.7, (6.8 можно записать в виде
где
и
Мы можем минимизировать Заметим, что Литература(см. скан) (см. скан) (см. скан) Условные обозначения, сокращения, символы Условные обозначения (см. скан) (см. скан) Сокращения(см. скан) Символы(см. скан) (см. скан) (см. скан) (см. скан) (см. скан) (см. скан) (см. скан) (см. скан) (см. скан) (см. скан) (см. скан)
|
1 |
Оглавление
|