随机变量的频谱与PDF的关系

信息处理 频谱 高斯 随机过程
2022-02-05 16:05:34

我有一个根据一些概率分布函数(例如高斯 PDF)生成的随机变量。

  • 在查看生成数据的频谱时,确切分布函数的知识是否有任何限制/提供有关样本频谱的任何信息?

  • 换句话说,随机变量的 PDF 是否会限制生成的随机过程可能采用的频谱?

  • 这是一个合理的问题吗?

1个回答

让我们从底部开始:

这是一个合理的问题吗?

当然!

换句话说,随机变量的 PDF 是否会限制生成的随机过程可能采用的频谱?

那要看。例如,如果您的 RV 的 PDF 是狄拉克脉冲,即您的 RV 实际上是一个常数,那么显然,是的,这将影响您的随机过程的频谱方面。

现在,一般来说,随机过程是随机的,即不能说它的频谱将是什么(或者这是否可以定义)。

因此,您只能做一些事情,例如考虑随机过程具有的特定统计/随机属性。

例如,也最有可能与您正在寻找的最接近的是功率谱密度(PSD)。

现在,直观地说,你可以对一个随机过程进行无限多个实现,将它们转换到频域(使用傅里叶变换),并计算这些变换的幅度平方的期望值。

然而,正如马特所暗示的那样,要证明这种转换或期望值对于某些类型的流程(或者如果您不能对流程的属性做出一些强有力的假设)是明确定义的,这确实不容易。

因此,在数学上,您首先计算自相关,这又是过程的一个属性,然后傅里叶变换它。

对于表现特别好的过程(主要是:您的过程需要是广义的平稳的),这与上述对所有实现的幅度平方傅里叶变换的期望相同;这就是 Wiener-Chintschin 定理,我在另一个可能与您相关的答案中提到了它

这里的重点是:结合一些关于过程自相关的陈述,并通过在固定时间观察 PDF,您可能会得出一些关于过程 PSD 的陈述。

在查看生成数据的频谱时,确切分布函数的知识是否有任何限制/提供有关样本频谱的任何信息?

不,这正是缺乏遍历性意味着你不能从时间集合中获得太多东西的情况。