自相关 - 随机与确定性过程

信息处理 自相关
2022-02-05 11:41:34

一方面,有统计定义:

Rx(τ)=E[(Xtμ)(Xt+τμ)]σ2

另一方面,还有其他定义(例如,参见 Dilip 的评论

Rx(τ)=x(t)x(t+τ)dt

为什么这两个定义不同?第一个是为随机过程定义的,而第二个是为确定性信号定义的吗?

如果是这样,维纳-希尼钦定理是否适用于确定性变体?维基百科文章仅在随机过程的背景下讨论它)

1个回答

您是正确的,这两个定义适用于不同的过程。

Rx(τ)=1σ2E[(Xtμ)(Xt+τμ)]

被定义为一个随机过程根据一个规律分布Xν

而对于确定性的有限能量信号,自相关为:x(t)

Rx(τ)=x(τ+t)x(τ)dt

Wiener-Khinchin 定理适用于任何平方可积的确定性,即:x(t)

|x(ω)|2dω<

使得傅立叶积分存在并在意义上收敛(即具有有限能量的信号)。L2

这两个定义不同,因为定义中使用的积分不同。确定性情况隐含地假设黎曼积分 - 该过程在某些方面很好 - 它是连续的,并且如果可微分,则导数是有界的等。但是对于随机过程,很难定义 - 过程可以从超过我可能定义的任何间隔,所以黎曼极限是不合适的。dt

相反,我们使用 Lebesgue 积分,我们可以在其中定义随机过程的期望:所需要的只是范围是平滑的(例如),我们仍然可以对某些度量取期望,模对随机过程的一些限制(以便积分以单调或主导的方式收敛)。R

随机过程的集成是一项棘手的工作,并且定义的编写方式不同,以使人们注意他们正在使用的内容。

另一个注意事项 - 确定性情况并不那么有趣,因为我们可以对确定性信号进行 FT:WK 定理的全部要点是针对随机过程 - 其中傅里叶积分可能不存在。我发现它是一个特别令人满意的定理,理解它的工作绝对值得。