Введение

Обработкой сигнала называют процесс преобразования сигнала, исходящего от источника информации, с целью освобождения от различного рода помех и от информации, вносимой косвенным характером измеряемого физического процесса и нелинейными характеристиками датчиков, а также с целью представления полезной информации в наиболее удобной форме. Если сигнал представляется в цифровой форме и в таком виде подвергается обработке, то говорят о цифровой обработке сигналов – ЦОС.

Основным методом, применяемым в ЦОС, является метод математического моделирования. С учетом математической модели сигнала и задач обработки строится математическая модель процесса ЦОС. Реализация модели в виде отдельного специализированного устройства позволяет рассматривать ее как модель системы ЦОС. Конкретный вид реализации определяется с учетом требований к производительности системы, быстродействию, конструктивному исполнению, гибкости перестройки и др. Эффективность ЦОС определяется объемом вычислений и точностью реализации математической модели процесса ЦОС с помощью ЦВМ или специализированного вычислительного устройства.

Классы моделей систем ЦОС отличаются по видам решаемых задач, применяемого для описания сигнала математического аппарата и другим признакам. В радиотехнических системах можно выделить классы задач радиолокации, передачи информации, управления и навигации. Каждый из этих классов содержит ряд подклассов первичной (локальной) и вторичной (глобальной) обработкой, связанной с обнаружением, различением и фильтрацией, выделением сигналов, прогнозом и оценкой их параметров в различных условиях передачи, распространения и приема. Можно выделить классы базовых моделей часто применяющихся при обработке многих видов сигналов. К таковым относятся классы моделей свертки, линейной фильтрации и оценки, спектральных преобразований и анализа.

По виду применяемого для описания сигналов математического аппарата модели ЦОС подразделяются на детерминированные и статистические. В свою очередь каждый из этих классов можно разделить на подклассы в зависимости от конкретной задачи и используемых математических методов и теорий. Выбор модели зависит от ее точности (адекватности оригиналу) и от структуры алгоритма, получающегося при реализации модели. В цифровых моделях учитывается эффект дискретизации сигнала во времени. Аппарат непрерывной математики заменяется аппаратом дискретной математики. Реализация таких моделей с помощью вычислительной техники подразумевает выполнение квантования сигналов по уровню, записав выборочные значения непрерывного сигнала в виде кодовых комбинаций. Таким образом осуществляется процесс аналого–цифрового преобразования. Далее, по полученному цифровому сигналу строится цифровая модель обработки.

1. Цифровые и дискретные сигналы

Системы цифровой обработки сигналов непосредственно оперируют с последовательностями цифровых кодов (чисел), которые называют цифровыми сигналами. Цифровой сигнал в радиоэлектронных системах образовывается в результате аналого–цифрового преобразования непрерывных (континуальных) сигналов. Аналого-цифровое преобразование (АЦП) включает три этапа: дискретизацию сигнала по времени (пространству), квантование по уровню и цифровое кодирование.

На первом этапе образуется дискретный сигнал x[], который является функцией дискретной переменной , принимающей только фиксированные значения. Если эти значения являются равноотстоящими =nT_, (T_=const), то выбрав соответствующий масштаб, их можно приравнять натуральным числам. В этом случае дискретный сигнал определяют функцией номера отсчета (выборки) x[n]. Говорят, что T_=1/f_ это период дискретизации, f_ - частота дискретизации, а n- номер отсчета.

Второй этап АЦП дает дискретный квантованный сигнал x_кв[nT_], отличающийся конечным множеством принимаемых им значений. На третьем этапе получается цифровой сигнал x_ц[nT_] в виде последовательности цифровых кодов с заданным числом разрядов.

Вычислительные средства в соответствии с заданным алгоритмов цифровой обработки  преобразуют сигнал x_ц[nT_] в выходной цифровой сигнал y_ц[nT_] = {x_ц[nT_]}. В цифровых системах с аналоговым выходом цифровая форма выходного сигнала y_ц[nT_] преобразуется в аналоговую y(t) с помощью цифро-аналогового преобразования.