带 DC 的时域数据 Parseval 定理

信息处理 离散信号 自由度 数学 解析
2022-02-20 17:39:54

我已经读过几次,均值为零的时域数据的方差等于功率谱密度除以 N 的积分。

来自维基百科,Parseval 定理的离散形式是:

在此处输入图像描述

在我看来,左侧的术语只能称为时域数据的方差,如果该数据的均值为零。但是,当我遵循 Parseval 定理的推导(很差)时,我没有看到任何迹象表明时域的平均值需要为零才能适用该定理。有知识的人能证实一下吗?

谢谢!

2个回答

如前所述,是的,零均值数据的方差可以通过 Parseval 定理找到。

但那是因为任何数据的平方和都可以通过 Parseval 定理找到。

所以你是对的:Parseval 定理不仅限于零均值数据。我怀疑您正在查看有关音频或 RF 的文本,其中信号通常为零均值。在更一般的情况下,信号不是零均值,Parseval 定理仍然成立。

(如果你能通过数学来证明 Parseval 定理,这对你有好处。因为(a)它是其他 DSP 数学的好习惯;(b)如果你完成数学,你会永远记住它,以及 (c) 杀不死我们的会使我们变得强大。)

这其实是一个有趣的小证明。让我们假设x[n]是无均值的,我们创建有偏差的信号为

y[n]=x[n]+a

进行傅立叶变换并查看我们得到的 DC 部分X[0]=0(因为它意味着免费)和Y[0]=Na. 对于所有其他频率,我们得到

Y[k]=X[k],k0

让我们对时域中的平方求和:

y[k]2=x[n]2+2ax[n]+a2=x[n]2+Na2

中期退出自x[n]是自由的,因此x[n]=0.

并且在频域

1NY[k]2=1N[X[k]2+(Na).2]=1NX[k]2+Na2

因此,通过添加偏差,我们添加Na2频域和时域能量。