Терминологические особенности понятия «отношение сигнал/шум» при обработке сверхширокополосных сигналов

Постановка проблемы. В настоящее время при обработке сигналов и исследовании различных видов приемников используется множество определений отношения сигнал/шум (ОСШ) − одной из базовых характеристик радиотехнических систем. При этом любое определение ОСШ в рамках локально решаемой задачи обработки сигналов является верным. Однако при сравнении эффективности одних алгоритмов с другими, а также при исследовании различных моделей сигналов или при измерении ОСШ в различных частях приемной системы (на входе или выходе) возникают определенные сложности. Игнорирование этого факта из-за кажущейся абсолютной ясности данного вопроса часто приводит к некорректному сравнению различных алгоритмов обработки или формированию заведомо нереализуемых требований к проектируемой аппаратуре. Для каждой локально решаемой задачи определение ОСШ должно быть индивидуальным, а сравнение эффективности при фиксированном ОСШ необходимо выполнять с обязательным масштабированием энергий сигналов в зависимости от постановки задачи. В связи с этим систематизация терминологических особенностей понятия ОСШ для обеспечения единообразия его применения исследователями и инженерами имеет важное значение.

Цель. Систематизировать определения ОСШ для различных моделей сигналов и условий измерения данной характеристики, конкретизировать результаты в части терминологических особенностей обработки сверхширокополосных сигналов и предложить модель пересчета ОСШ в зависимости от этапа процесса передачи и приема сигнала.

Результаты. Рассмотрены определения ОСШ на входе/выходе оптимального и согласованного фильтров, на выходе оптимальных приемников, функционирующих в условиях различной априорной неопределенности, а также при обработке различных классов сигналов. Через определение ОСШ на выходе согласованного фильтра и ОСШ на выходе максимально правдоподобного приемника для прямоугольного видеоимпульса наглядно продемонстрировано несоответствие энергий сигналов при прочих равных условиях. Установлена связь ОСШ при обработке сверхширокополосных (СШП) сигналов на выходе оптимального приемника с аналогичными устройствами обработки других типов сигналов, а также с ОСШ на входе приемной системы.

Практическая значимость. Систематизация терминологических особенностей понятия ОСШ позволяет исследователям-теоретикам выбирать максимально приближенные к практическим приложениям определения ОСШ при анализе эффективности синтезированных алгоритмов, а инженерам-практикам правильно интерпретировать результаты теоретических расчетов при разработке или испытании радиотехнических систем.