Сигналы - это измеримые величины в физической системе, которые производятся внутри системы. Их можно представить в виде графиков, полученных в цифровом виде.
Классификацию сигналов можно проводить под разными линзами. Это может быть сделано с точки зрения непрерывности (непрерывный или дискретный), периодичности (периодический или апериодический), вероятности (детерминированный или случайный), стационарности (стационарный или нестационарный) и т. Д.
Сигнал также можно рассматривать как наблюдение или запись происшествия. Стационарность - это способ описания характеристик процесса генерации сигнала, который в дальнейшем дает нам две категории.
Стационарные и нестационарные сигналы
Разница между стационарными и нестационарными сигналами заключается в том, что свойства стационарного сигнала процесса не меняются со временем, в то время как нестационарный сигнал процесса несовместим со временем.
Речь можно рассматривать как форму нестационарных сигналов. Другие синтетические формы сигналов - треугольные, волновые и т. Д. Были разработаны различные подходы, которые используются для понимания речевых сигналов.
Таблица сравнения стационарных и нестационарных сигналов (в табличной форме)
| Параметр сравнения | Стационарные сигналы | Нестационарный |
|---|---|---|
| Время | Период времени для стационарного сигнала всегда остается постоянным. | Период времени для нестационарного сигнала меняется со временем и непостоянен. |
| Частота | Частота стационарного сигнала остается постоянной на протяжении всего процесса. | Частота нестационарной волны постоянно меняется в процессе. |
| Спектральное содержание | Спектральный состав стационарных сигналов постоянен. | Спектральный состав динамичен и постоянно меняется в случае нестационарного сигнала. |
| Уравнение Фурье | Преобразование Фурье хорошо подходит для представления стационарных сигналов | Преобразование Фурье плохо подходит для представления нестационарных сигналов. |
| Примеры | Однотональный синусоидальный сигнал постоянной частоты, многотональный синусоидальный сигнал постоянной частоты | Речевые сигналы, многотональная синусоида различной частоты |
Что такое стационарные сигналы?
Стационарный сигнал - это сигнальная волна, которая генерируется путем сохранения постоянного периода времени и значения спектрального содержания. Стационарный сигнал может быть сгенерирован в виде синусоидальной волны с помощью программного обеспечения или генератора функций.
Характерной особенностью такого сигнала является то, что частота остается постоянной на всем протяжении.
Стационарность в основном объясняет поведение сигнальной волны с точки зрения ее частотного и временного соотношения. Здесь, если частота синусоидальной волны изменяется, создается совершенно новая волна, следовательно, она больше не будет оставаться неподвижной.
Однако стационарность может поддерживаться и в многотональных синусоидальных волнах, если частота остается постоянной. Таким образом, как одноэлементные, так и многотональные синусоидальные волны постоянной частоты являются примерами стационарных сигналов. Оба могут быть представлены двумя разными уравнениями.
Важно отметить, что даже несмотря на то, что существует различное количество частотных компонентов в многотональной синусоиде. Сигнал является стационарным, если частота указанных составляющих не меняется со временем.
Другие примеры стационарных сигналов:
Что такое нестационарные сигналы?
Проще говоря, нестационарный сигнал - это сигнал при обстоятельствах, когда фундаментальные предположения, определяющие стационарный сигнал, больше не действительны. Это означает, что нестационарный сигнал - это такой сигнал, в котором период времени и частота не постоянны, а изменяются.
Таким образом, синусоидальное представление нестационарного уравнения постоянно меняется. Спектральный состав таких сигналов также непостоянен. Поэтому характерной чертой нестационарных волн является частота, которая постоянно меняется между интервалами.
Речевые сигналы - это естественные сигналы, которые нестационарны по своей природе, однако они намного сложнее и немного отличаются от нестационарных многотональных синусоид.
Во-первых, в случае речевых сигналов может быть несколько частотных компонентов в пределах заданного интервала времени.
Во-вторых, сам интервал может быть чрезвычайно коротким, менее 10-30 мс по сравнению с 250 мс.
Следовательно, в случае речевого сигнала будет несколько наборов частотного содержимого, и это содержимое, вероятно, будет динамически изменяться во времени.
Следовательно, статистические параметры могут изменяться в случае нестационарных сигналов.
Основные различия между стационарными и нестационарными сигналами
Вывод
Систему сигналов можно разделить на категории по различным критериям. Стационарность объясняет поведение сигнальной волны с точки зрения функции периода времени. Основное различие между стационарным сигналом и нестационарным сигналом можно увидеть в терминах синусоидального уравнения. Стационарный сигнал будет иметь постоянный период времени, частоту и спектральный состав, в то время как в нестационарных сигналах все эти фундаментальные предположения неверны.
Две категории сигнальных систем были разработаны с помощью анализа Фурье, однако было замечено, что этот метод имеет собственный набор ограничений, а понимание обработки нестационарных сигналов требует более конкретных инструментов.
