白噪声与增量脉冲和紫外线灾难

信息处理 噪音 冲动反应 功率谱密度 术语
2022-02-06 10:17:52

每个人都解释说白噪声的所有频率都一样强。但是,这立即意味着

  1. 如果功率 > 0 在任何频率下保持恒定,则不可避免地会发生紫外线灾难,同样不可接受的是,
  2. 白噪声与单个狄拉克脉冲相同,因为增量脉冲在傅里叶基中是一个常数)。请注意,常数与噪声的概念相反

是否暗示了一段时间内的平均值,例如您获得均匀分布,还是什么?

为什么答案不令人满意

答案说白噪声并不意味着信号频谱是有限的。这意味着功率谱是平坦的,这也意味着样本之间没有相关性,因此它是相关矩阵,即delta函数(我不知道它的傅里叶变换是什么,具有无限频谱)。

我看到了几个问题。起初,功率谱是简单的频谱的平方。如果你说你通过削减高于某个阈值的所有频率来防止紫外线灾难fmax,你不能再有一个平坦的频谱了。

其次,我知道你可以有一个具有价值的均匀分布的均值和方差v[a,b]和0外面。但是 a 的均值和方差是perfectly flat power spectrum什么?好的,如果您承认负频率,均值可能为零。但是你说方差是σ2. 那个怎么样?

最后,我确定在有限的频谱信号中不太可能发生快速变化,这意味着样本相互趋向,这意味着它们是相关的好的,您可能会说它们是相关的,但粉红鼻子并没有说它们是正相关还是负相关,因此在粉红噪声的情况下样本不相关。好的,这很棒。但是我们刚刚得出结论,粉红噪声是白色的(或者可以是白色的)。这样对吗?

我还看到维基百科说白噪声可以是高斯的,这意味着样本是正态分布的。这意味着它们会相互趋向,就像粉红噪声一样。

2个回答

正如 Jason 在评论中所说,白噪声的功率谱密度是平坦的。这相当于说白噪声的自相关是一个 delta dirac 函数(即一个噪声样本和另一个噪声样本之间没有正或负相关),而不是说噪​​声本身是一个 delta dirac 函数。

两个信号之间的差异是频谱分量的相位。噪声信号的相位是完全随机的。狄拉克的相位为零(在 t=0 的狄拉克的情况下)。

以噪声信号为例,将其变换到频域,将相位变为零,再变换回来,您将得到一个近似的狄拉克。

示例 Matlab 代码:

x = rand(1000,1)-0.5; %random signal
y = real(ifft(abs(fft(x)))); %abs() removes the phase
plot([x y]);
legend('x','y');

编辑:试图清理事情

在此示例中,x 是带限白噪声的实现,可以通过绘制其频谱幅度来看出plot(abs(x))下一步不是计算它的自相关函数,这将是ifft(fft(x).*conj(fft(x)))一个带限制的近似狄拉克函数。相反,它采用幅度,有效地将复杂频谱的相位设置为零并将该信号转换回时域,结果也是带限近似狄拉克函数。

这个例子的目的是回答这部分问题:

我找不到任何可理解的解释是什么使白噪声与狄拉克不同并解决了频率限制。

请注意,理论信号白噪声和狄拉克脉冲不受频带限制,因此它们在现实世界中不存在。我只是给出一个使用现实世界近似的描述性示例,必须更改哪些特征才能将具有平坦幅度谱的噪声信号转换为脉冲信号。