signaaltheorie

Signaaltheorie is een vakgebied binnen de elektrotechniek en de informatiewetenschap dat zich bezighoudt met de representatie, analyse en verwerking van signalen: tijdafhankelijke functies die informatie dragen, en met de wijze waarop deze signalen worden gemeten, bewaakt en doorgegeven. Signalen kunnen continu of discrete tijd variëren en omvatten audiosignalen, beeldsignalen en meetdata uit sensoren. Ruis en storingen vormen vaak een storende component die de verwerkte informatie kan vertekenen.

Kernbegrippen zijn onder meer lineaire tijdinvariante systemen, waarbij de principes van superpositie en schaalbaarheid gelden; filtering, modulatie en demodulatie; sampling en quantisatie bij de overgang van continu naar digitaal; en kanaalcodering bij het beschermen van informatie tegen fouten in een communicatiekanaal. Wiskundige methoden omvatten transformaties zoals de Fourier- en Laplace-transformatie, de Z-transformatie, convolutie en analyse in tijds- en frequentiedomein. Belangrijk is ook het samplingtheorema van Nyquist-Shannon, dat bepaalt hoeveel informatie en hoe vaak een continu signaal moet worden bemonsterd om reconstructie mogelijk te maken zonder aliased beeld.

Toepassingen zijn onder meer ontwerp van filters en meetinstrumenten, beeld- en audiobewerking, communicatiekanalen, radar en sonar, en medische beeldvorming. Signaaltheorie vormt de basis voor ruisonderdrukking, signaalrestauratie en data-acquisitie.

Hoewel signaaltheorie nauw verwant is aan informatie theorie, richt zij zich op de representatie en verwerking van signalen zelf, terwijl informatie theorie de fundamenten van communicatie en informatie-overdracht bestudeert. Belangrijke figuren zijn Nyquist, Shannon en Wiener.