Señales Ortogonales


En muchas aplicaciones de ingeniería se utiliza la representación de señales en términos de Componentes Ortogonales.
Por qué?:
Es muy conveniente matemáticamente representar cualquier señal arbitraria como una suma ponderada de señales ortogonales, ya que los cálculos que involucran señales se simplifican usando tales representaciones.
Es posible visualizar la señal como un vector de "n" componentes, referidas a un sistema de "n" coordenadas ortogonales.
Un conjunto de señales øi (t), i = 0, ±1, ±2, ..., forma un conjunto ortogonal sobre un intervalo (a,b) si:
For056.gif (2086 bytes)
En esta ecuación: la señal "øk* (t)" corresponde a la señal "øk (t)" compleja conjugada; Ek es una constante real.
Si las constantes "Ek" son todas iguales a 1, se dice que el conjunto
øi (t), i = 0, ±1, ±2, ..., es ortonormal sobre el intervalo (a,b).
For058.gif (2026 bytes)
Cualquier Conjunto Ortogonal de Señales  se puede normalizar, escalando en magnitud cada señal por el inverso de la raiz cuadrada de su correspondiente "Ek", convirtiéndolo asi en un Conjunto Ortonormal de Señales:

For057.gif (3093 bytes)

Verificación de la condición de ortogonalidad:

Ejemplo: El conjunto de señales øm (t) = Sen (m t), m = 0, ±1, ±2, ...,n ; en el intervalo pi.gif (953 bytes)

Probamos: Imag072.gif (1263 bytes)
Sustituyendo:

Sen(a)Sen(b) = ½Cos(a-b) - ½Cos(a+b)

 

Imag073.gif (1561 bytes)

Para j = k obtenemos: Imag074.gif (1775 bytes)
Para j <> k obtenemos: Imag075.gif (1602 bytes)
Entonces las señales øm (t) = Sen (m t), m = 0, ±1, ±2, ...,n, forman un Conjunto Ortogonal de Señales en el intervalo pin.gif (953 bytes).
Otro conjunto de Señales Ortogonales muy usado es el formado por las señales exponenciales periódicas:

Imag076.gif (2137 bytes)