广义和严格意义上的平稳过程有什么区别?

信息处理 理论 静止的
2022-02-23 16:06:02

广义和严格意义上的平稳过程(SP)有什么区别?

根据定义(Heinrich Meyr、Marc Moeneclaey、Stefan A. Fechtel 在“同步、信道估计和信号处理”中):

  • 严格意义上的 SP = 不依赖于时间
  • 广义 SP = 不依赖于变量 t(时间)

有人可以说明这真正意味着什么吗?

也许指出一本解释差异的好书?

如果 SP 不依赖于变量 t(时间),那么它如何依赖于时间(一个不是严格意义上的平稳但广义平稳的过程)?

你能举一个这样的过程的例子吗?

为什么以及何时使这种差异有用/必要?

2个回答

一个过程是静止的,如果:

  • 它的平均值是一个常数值:μx(t)=μx
  • 它的 MSV(均方值)是一个常数值。
  • 它的方差是一个常数值。σx2(t)=σx2
  • 它的自相关取决于 2 个样本之间的时间距离:
    Rx(t1,t2)=Rx(τ)
  • 它的自协方差取决于时间的 2 个样本之间的时间距离: 因此,关于上述信息,我们不能仅仅说一个过程是静止的不依赖于时间,因为对于均值、MSV 和方差,平稳过程不依赖于时间,因为它的值是恒定的,但对于自相关和自协方差,它实际上依赖于时间,但函数本身不依赖于时间,因为它仅取决于 2 个样本之间的时间距离。t1t2
    Kx(t1,t2)=Kx(τ)

如果其阶概率密度函数对于任何给定的是平稳的,则该过程是 SSS(严格意义上的平稳) 。NthN

如果其平均值为常数,则该过程是 WSS(宽/弱感平稳),并且其自相关函数取决于 2 个样本之间的时间差,μx(t)=μx

Rx(t1,t2)=Rx(τ).

重要提示: 请记住,所有 SSS 进程也是 WSS,但并非所有 WSS 进程都是 SSS。只有一个例外:“联合高斯进程”。联合高斯过程具有任意阶的概率密度函数(SSS 的性质)。因此,即使联合高斯是 WSS,它也是 SSS。还要记住,高斯白噪声过程是一个均值为 0 的联合高斯过程。所以它是 WSS 也是 SSS。由于它的平均值为 0,我们可以说它的自相关函数和自协方差函数是相等的,它们确实取决于时间的两个样本之间的时间差。其中t1t2R(τ)=K(τ)τ=t1t2

综上所述,

  • 如果您只看到平均值是恒定的(不取决于时间),并且自相关函数仅取决于时间差--> WSSτ=t1t1R(τ)
  • 如果您看到过程的阶 pdf 对于任何 --> SSS都是固定的NN
  • 如果过程是联合高斯 -> WSS 和 SSS
  • 如果过程是高斯白噪声过程 --> WSS 和 SSS,均值 = 0 且
    R(τ)=K(τ).

我认为玩弄这些术语有助于理解。

“严格意义上的”平稳性是一个严格的定义。对于您的实际目的,“广义”SP“足够稳定”。这有点像一阶估计。也许更高阶的拟合更精确,但它可能会产生太多不必要的复杂性。

也许你没有足够的观察来证明这个过程在严格意义上是平稳的,但你有足够的能力说它在广义上是平稳的。

“如果 SP 不依赖于变量 t(时间),那么它如何依赖于时间(一个不是严格意义上的平稳但广义平稳的过程)?”

是的,这很令人困惑,不是吗?但我认为它的意思是可以用你所拥有的观察来描述这个过程,其中包括变量 t (代表时间)。

但是您没有足够的观察结果来对底层过程做出明确的断言,其中包括时间本身(不仅仅是代表时间的变量 t)。这是哲学的。