解释这个图互相关

信息处理 自相关 互相关
2022-02-02 05:07:53

我有输入信号x(t)这是一个均值为 0 方差为 1 的白色高斯随机信号。信号y(t)是具有脉冲响应的线性滤波器的输出

h(t)=|sinc(t2)|.
我已经绘制了两个信号的互相关和自相关,但很难解释这些图的含义。对于互相关,所有不同的尖峰意味着什么?0附近的峰值是什么意思?对于自相关x还有,为什么有噪音,但在 0 处有一个峰值?什么是自相关y?

输入输出信号: 在此处输入图像描述

互相关: 在此处输入图像描述

自相关: 在此处输入图像描述

3个回答

虽然我同意@CrisLuengo 在他的回答中写的几乎所有内容,但有一件重要的事情需要纠正:

您看到一个信号出现在它们之间的互相关中并非巧合xy. 如果您仔细观察,您会发现该信号正是系统传递函数(即脉冲响应)的水平镜像(围绕原点)。

即你看到的是:

x(t)y(t)ch(t)=c|sinc(t2)|
, 在哪里c是一个常数,它取决于信号的数组表示中的元素数量(因为相乘的数组元素上的相关总和)。

通常,将随机输入信号与输出信号进行互相关将为您提供(有点嘈杂的版本)系统的时间反转脉冲响应。这就是你在这里看到的。

自相关x:在零偏移时,两个信号相关(x(t)x(t)) 是相同的,因此相关性很大。在任何其他班次(x(t)x(t+τ)),相关性接近于零(无相关性)。预计会有一些噪音。

自相关y:在零位偏移处,与往常一样,两个信号的相关性最大。因为信号是平滑的,所以相关性随着偏移的增加而缓慢变化。在各种变化中,峰值排列在一起,相关性具有局部最大值。

的互相关xy:您没有显示 y 轴的大小,我认为它很小,因为信号不相关。在某个转变处(它恰好接近于零,这是巧合)存在绝对最大值,因为它必须存在于某个地方。再次,因为y是平滑的,相关性随着移位平滑变化。但总的来说,您在这里看到的是平滑噪声。

如果您通过用零填充输入(而不是使用傅里叶变换施加的循环周期性)来计算互相关,那么您会期望峰值接近 0,因为较大偏移的相关性将包括更多的零值填充(信号重叠较少,因此它们的逐点乘法之和更接近于 0)。

事实上,您的互相关峰值约为 -2,这意味着您可能会看到一些y(t)x(t)如果您将其中一个或另一个滑行 -2,您可能会看到一个微弱的趋势x(t)(显然是更高频率的信号)看起来有点像y(t). 当这些趋势一致时,互相关将最大,即使非常小。

即使我们不知道总和有多宽(但很高兴知道),我们也可以告诉单位判断互相关到底有多小。也许这两个自相关的规模会说明问题。表示相对能量的峰值是 2000 和 13。几何平均值约为 160。因此,假设互相关和自相关之间的窗口相同,那么 160 中的 20 并不是没有。在我看来,有人滑倒了一点y(t)进入x(t)并将两者之一偏移约 -2 个单位。但这可能是随机的机会。