МОДЕЛЮВАННЯ НА ЕОМ ВИПАДКОВИХ ВЕЛИЧИН І ВИПАДКОВИХ ПРОЦЕСІВ

Содержание

Вступ

1. Принципи моделювання на ЕОМ випадкових елементів

2. Моделювання випадкових величин із заданими ймовірнісними характеристиками

Моделювання випадкових величин, що приймають дискретні значення

Моделювання випадкових величин із заданими щільностями імовірностей методом обернених функцій

Моделювання випадкових величин із заданими щільностями імовірностей методом суперпозиції

Моделювання гаусових випадкових величин методом сумації

Моделювання випадкових величин із експоненціальним розподілом та розподілом Релея

При статистичному моделюванні на ЕОМ систем та мереж зв’язку виникає необхідність моделювання різних випадкових елементів - одержання на ЕОМ реалізацій випадкових величин та випадкових процесів, які описують реальні фізичні явища, події та процеси функціювання цих систем. Розглянемо основні принципи, методи та алгоритми моделювання на ЕОМ типових випадкових величин та випадкових процесів, що можуть бути використані для статистичних випробовувань при моделюванні систем та мереж зв’язку на ЕОМ.

При моделюванні випадкових елементів (ВЕ) на ЕОМ розглядають три об'єкти: реальний фізичний об'єкт, його математичну модель, алгоритм моделювання на ЕОМ реалізацій ВЕ на основі вибранної математичної моделі. Наприклад, в системах та мережах зв'язку такими реальними фізичними об'єктами можуть бути повідомлення, сигнали-переносчики, модульовані сигнали, завади, потоки заявок, процеси обслуговування заявок, процеси комутації. Математичні моделі цих фізичних процесів - це різні класи випадкових процесів з імовірнісними характеристиками, що відповідають реальним фізичним процесам. Результатом моделювання на ЕОМ є вибірки реалізацій процесів, що одержуються за допомогою спеціальних моделюючих алгоритмів. Моделювання ВЕ базується на таких принципах:

ВЕ визначається (“конструюється”) як відповідна борелівська функція від найпростіших базових випадкових величин (БВВ);

повинна бути забезпечена близькість (за вибраним критерієм) імовірнісних характеристик реальних фізичних процесів та змодельованих реалізацій випадкових процесів.

БВВ одержують в результаті проведення на ЕОМ найпростішого випадкового експерименту.

Експеримент полягає в “киданні точки навмання“ в інтервал [0,1) (мал.1). Математичною моделлю такого експерименту є ймовірнісний простір , де  - це простір незалежних елементарних подій ;  - це елементарна подія, яка полягає в тому, що координата кинутої точки дорівнює ;  - це -алгебра, що породжена напівінтервалами з простору ;  - це імовірнісна міра, яка визначена для підмножин і збігається з мірою Лебега, так що  

Рисунок 1 - Графічне пояснення найпростішого випадкового експерименту для одержання реалізацій БВВ

Випадкова величина , що задана на просторі , породжує інший імовірнісний простір , де  - це множина значень на числовій осі;  - борельова алгебра,  - індуктована імовірнісна міра. Фактично,  - це функція розподілу БВВ , що у даному випадку має вигляд

 (1)

Відповідна їй щільність розподілу рівномірна на півінтервалі [0,1]

 (2)

На рис.2 наведені графічні зображення функції і щільності розподілу ВВ .

моделювання випадкова величина алгоритм

а                                                             б

Рисунок 2 - Графічне зображення функції розподілу (а) та щільності розподілу (б) БВВ.

У кожній ЕОМ є генератори (спеціальні програми) одержання випадкових величин, що мають вказані ймовірнісні характеристики. ............