线性代数中正交性的经典定义是两个向量是正交的,如果它们的内积为零。
我认为这个定义也可能适用于信号,但后来我想到了以下示例:
考虑一个正弦波形式的信号和另一个余弦波形式的信号。如果我对它们都进行采样,我会得到两个向量。虽然正弦和余弦是正交函数,但采样向量的乘积几乎从不为零,它们在 t=0 时的互相关函数也不会消失。
那么,在这种情况下如何定义正交性呢?还是我的例子关闭了?
线性代数中正交性的经典定义是两个向量是正交的,如果它们的内积为零。
我认为这个定义也可能适用于信号,但后来我想到了以下示例:
考虑一个正弦波形式的信号和另一个余弦波形式的信号。如果我对它们都进行采样,我会得到两个向量。虽然正弦和余弦是正交函数,但采样向量的乘积几乎从不为零,它们在 t=0 时的互相关函数也不会消失。
那么,在这种情况下如何定义正交性呢?还是我的例子关闭了?
您可能知道,正交性取决于向量空间的内积。在您的问题中,您声明:
虽然正弦和余弦是正交函数...
这意味着您可能听说过函数空间的“标准”内积:
如果你在一个周期内求解和的积分,结果将为:它们是正交的。
然而,对这些信号进行采样与正交性或任何事情无关。当您对信号进行采样时获得的“向量”只是对您有意义的值:它们不是严格的向量,它们只是数组(在编程俚语中)。我们在 MATLAB 或任何其他编程语言中称它们为向量这一事实可能会令人困惑。
实际上,这有点棘手,因为如果每个信号的向量空间,其中这些数组确实是实际向量。但那些会定义不同的东西。
为简单起见,假设我们在向量空间中,每个信号有样本,它们都是实值。在第一种情况下,一个向量(即三个数字放在一起)指的是空间中的一个位置。在第二个中,它们指的是信号在三个不同时间达到的三个值。在此示例中,很容易发现差异。如果你有样本,那么“空间”的概念就不那么直观了,但这个想法仍然成立。
简而言之,如果两个信号之间的内积(即我上面写的积分)为,则两个信号是正交的,并且通过对它们进行采样获得的向量/数组无法告诉我们它们是正交的。
正交性确实是通过内积定义的,对于连续的序数时间变量具有积分,对于离散时间变量具有总和。
当您将两个(连续)正交信号转换为离散信号(常规采样、离散幅度)时,可能会加窗(有限支持),您会影响正交性。换句话说:两个正交的连续时间信号在离散化时只能变得接近正交。如果离散化足够精细,并且窗口选择得当,那么在某些情况下(与周期性、频率有关),您可以保持正交性。
在连续设置中,函数空间是无限的,因此您有很多选择来寻找正交信号。在离散空间中,相互正交信号的最大数量受空间维度的限制。
您首先必须为函数定义一个内积。你不能只是彼此相乘。
我自己不确定内积的性质,但根据这个讲座,内积必须是可交换的、线性的,并且函数与自身的内积应该是正定的。
函数内积的一种选择可能是,
与。但也许你可以自己想出不同的定义,或者用这个来看看和、和是正交的。