Señal estacionaria
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| Creation date | Mar 2024 |
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Las señales son magnitudes mensurables en un sistema físico que se generan internamente en el sistema. Estas pueden ser representadas en forma de gráficos obtenidos de manera digital.
La clasificación de las señales se puede realizar desde varias perspectivas. Se puede hacer en términos de continuidad (continua frente a discreta), periodicidad (periódica frente a aperiódica), probabilidad (determinista frente a aleatoria), estacionariedad (estacionaria frente a no estacionaria), etc.
Una señal también puede ser considerada como una observación o el registro de un evento. La estacionariedad es una manera de describir las características del proceso de generación de señales, que además nos proporciona dos categorías.
La diferencia entre señales estacionarias y no estacionarias radica en que las propiedades de una señal de proceso estacionario no cambian con el tiempo, mientras que una señal de proceso no estacionario es inconsistente en el tiempo.
El habla puede ser considerada como una forma de señal no estacionaria. Otras formas sintéticas de señales incluyen las triangulares, onduladas, etc. Se han ideado y se utilizan diferentes enfoques para comprender las señales de voz.
Definición Señal Estacionaria
Una señal estacionaria es aquella onda de señal que mantiene constante tanto su período de tiempo como el valor de su contenido espectral. Puede ser generada a través de un software o generador de funciones, como una onda sinusoidal. La característica distintiva de esta señal es que su frecuencia permanece constante en todo momento.
La estacionariedad explica el comportamiento de una onda de señal en términos de su relación entre frecuencia y tiempo. Si la frecuencia de la onda sinusoidal cambia, se genera una nueva onda, perdiendo así su condición de estacionariedad. Sin embargo, la estacionariedad se puede mantener en ondas sinusoidales multitono si la frecuencia permanece constante. Por lo tanto, tanto las ondas sinusoidales de frecuencia constante como las multitono son ejemplos de señales estacionarias, y pueden ser representadas mediante ecuaciones diferentes.
Es importante tener en cuenta que, a pesar de la presencia de múltiples componentes de frecuencia en una onda sinusoidal multitono, esta será considerada estacionaria si la frecuencia de dichos componentes no cambia con el tiempo. Otros ejemplos de señales estacionarias incluyen el ruido blanco, donde es igualmente probable que ocurra cualquier valor de señal en puntos de referencia espaciados, y la temperatura, que puede considerarse estacionaria durante un corto período de tiempo.
¿ Y qué pasa con las NO Estacionarias?
En palabras sencillas, una señal no estacionaria es aquella en la que los supuestos básicos que definen una señal estacionaria ya no se cumplen. Esto significa que en una señal no estacionaria, el período de tiempo y la frecuencia no son constantes, sino variables.
La representación de una onda sinusoidal en una ecuación no estacionaria cambia continuamente. Los contenidos espectrales de estas señales tampoco son constantes. Por lo tanto, el rasgo distintivo de las ondas no estacionarias es la frecuencia, que varía constantemente entre intervalos.
Las señales de voz son ejemplos de señales naturales que no son estacionarias, pero son mucho más complejas y ligeramente diferentes de las ondas sinusoidales multitono no estacionarias.
En el caso de las señales de voz, puede haber múltiples componentes de frecuencia dentro de un intervalo de tiempo dado. Además, este intervalo puede ser extremadamente corto, inferior a 10-30 ms en comparación con 250 ms.
Por lo tanto, en el caso de una señal de voz, habrá múltiples conjuntos de contenidos de frecuencia, y es probable que estos contenidos cambien dinámicamente en el tiempo.
Como resultado, los parámetros estadísticos son variables en el caso de señales no estacionarias.
Estacionaria VS No Estacionaria
Una señal estacionaria se representa por medio de una ecuación de onda sinusoidal, la cual tiene un período de tiempo constante, mientras que una señal no estacionaria mostraría una onda sinusoidal con un período de tiempo en constante cambio.
La frecuencia para una ecuación de onda sinusoidal permanece constante, mientras que la frecuencia en la señal no estacionaria varía con el tiempo.
El contenido espectral de una señal estacionaria en la ecuación de onda sinusoidal es constante, mientras que en el caso de una ecuación no estacionaria cambia constantemente en relación al tiempo.
La transformada de Fourier es efectiva para señales estacionarias, pero no es una representación adecuada para señales no estacionarias.
Ejemplos de señales estacionarias incluyen ruido blanco, onda sinusoidal de tono único con frecuencia constante y onda sinusoidal multitono con frecuencia constante, mientras que ejemplos de señales no estacionarias incluyen señales de voz y onda sinusoidal multitono con frecuencia variable.
Conclusión
El sistema de señales puede ser clasificado según varios criterios. La estacionariedad explica el comportamiento de una onda de señal en términos de la función de período de tiempo. La principal diferencia entre una señal estacionaria y una señal no estacionaria se puede observar en la ecuación de onda sinusoidal. La señal estacionaria tendría el período de tiempo, la frecuencia y el contenido espectral constantes, mientras que en las señales no estacionarias ninguno de estos supuestos fundamentales se cumple.
Las dos categorías de sistemas de señalización han sido diseñadas mediante el análisis de Fourier, sin embargo, se ha observado que este método tiene sus propias limitaciones y que la comprensión del procesamiento de señales no estacionarias requiere herramientas más específicas.
Referencias Bibliográficas
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888327004001517
- https://royalsocietypublishing.org/doi/abs/10.1098/rspa.2006.1761