信号变化和电源连接

信息处理 随机过程 信号功率
2022-02-15 13:18:27

对于随机信号,为什么将 称为信号功率?真的是力量吗?有什么证据吗?x(n)E(x(n)2)

3个回答

这里的术语有点不幸。“信号功率”和“物理功率”是两个截然不同的东西。

为什么 E(x(n)2) 称为信号功率?

因为信号功率是这样定义的。

真的是力量吗?有什么证据吗?

这不是体力。所以这里没有什么可以证明的。信号在物理意义上没有力量。仅当信号与某种具有阻抗的物理排列相关联时,才会出现物理功率。典型的物理功率是两个互补的物理场量(电压/电流、力/速度等)的乘积。

我们可以将信号功率与物理功率联系起来:

  1. 它从不直接代表体力。单位是原始单位的平方,如果要成为物理功率,x(n) 的单位必须是,它不存在W
  2. 它通常与功率(或强度)成正比。如果出现 x(n) 的阻抗是实数且与频率无关,情况就是如此。

例子:

  1. 理想电阻器两端的电压:与电阻器中消耗的功率成正比<x2>
  2. 使用距离声源足够远的压力麦克风测量的声压:与麦克风所在位置的声场强度成正比<x2>
  3. 动态扬声器两端的电压: 不代表任何可以轻易与物理功率相关的东西。<x2>

为具有 pdf(概率密度函数)的随机变量,均值和方差 . 那么以下关系成立:XfX(x)μX=E{X}σX2=E{(XμX)2}

(1)E{X2}=E{(Xμx)2}+E{X}2=σX2+μx2

在 Eq.1 中,LHS被称为RV的总功率,而分别被称为ACDC功率。信号处理中的这种命名源于它们与电路变量及其 AC/DC 功率方程的相似性。E{X2}XσX2μX2

离散时间随机过程可以看作是随机变量为索引每个随机变量都有自己关联的 pdfx[n]=X[n,s)=XnXnnfXn(x)

可以看出,RP的时间相关均值和方差与量 之间存在与 Eq.1 类似的关系:X[n,s)

(4)E{x[n]2}
被称为随机过程的平均总功率这是 WSS 随机过程的有用指标。x[n]=X[n,s)=Xn

物理学中的一个定义是,功率对应于“每单位时间的能量 [...] 量”。如果能量用正方形表示,而符号表示某个预期量(如果您期望遍历性,则对平均概率进行积分平均),那么当这些量存在时,您可以将其视为“信号功率”,但这更像是一个世俗的定义,而不是一个明确的证明()2E()