台交大随机过程 Lecture 6
课程主页:https://ocw.nctu.edu.tw/course_detail.php?bgid=8&gid=0&nid=558
老师主页:http://shannon.cm.nctu.edu.tw/
课程视频:https://www.bilibili.com/video/BV1sW411U7xK?from=search&seid=2411740640027894887,
https://www.youtube.com/watch?v=IsQSWVbAKy0&list=PLj6E8qlqmkFvw7Rt63yBqai2HmPKF0V0J
这次回顾第六讲,介绍了均方误差下的等式,对应视频13-14。
几个重要定理
定理9-5
如果WSS过程$x(t)$的自相关函数$R_{x x}(\tau)$满足$R_{x x}\left(\tau_{1}\right)=R_{x x}(0)$,对于某个$\tau_1\neq 0$,那么$R_{xx}(\tau)$的周期为$\tau_1$。
证明:
利用Cauchy-Schwartz不等式
这等价于
注意$R_{x x}(0)$为实数,所以
从而
因此
推论
如果WSS过程$x(t)$的自相关函数$R_{x x}(\tau)$在原点连续,那么它在每处都连续。
证明:
利用Cauchy-Schwartz不等式
这等价于
因此
引理:交叉谱的上界
对于任意$a,b$,
证明:
令$z(t),w(t)$是WSS输入$x(t),y(t)$通过滤波器$H(\omega)=1 \cdot 1\{a<\omega<b\}$的输出,那么根据Cauchy-Schwartz不等式,
注意到
所以结论得证。
均方误差意义下的等式
均方(MS)意义相等
两个过程$\{\boldsymbol{x}(t), t \in \mathcal{I}\},\{\boldsymbol{y}(t), t \in \mathcal{I}\}$在均方意义下相等, 当且仅当
定义:均方周期
过程$x(t)$被称为均方周期,如果对每个$t$
定理:均方周期性和自相关函数的关系
过程$x(t)$是MS周期,当且仅当自相关函数是双重周期的,即对每个整数$m,n$,都有
证明:
$\Rightarrow$:
利用Cauchy-Schwartz不等式
这推出
重复上述过程即可证明结论。
$\Leftarrow$:
由定义可得
因此
定义:均方连续
过程$\boldsymbol{x}(t)$被称为均方连续,如果对每个$t$,都有
因为
所以MS连续当且仅当自相关函数连续。
对于WSS过程,我们有
定义:均方可微
过程$\boldsymbol{x}(t)$被称为均方可微,如果对每个$t$,都有
因为
因为
从而$x(t)$均方可微当且仅当$\partial^{2} R_{x x}\left(t_{1}, t_{2}\right) /\left.\partial t_{1} \partial t_{2}\right|_{t_{1}=t_{2}}$存在。
定义:均方(黎曼)可积
过程$\boldsymbol{x}(t)$被称为均方(黎曼)可积,如果对任意$a,b$都,都有
证明:
令
其中
那么
所以$x(t)$是均方(黎曼)可积,当且仅当$\int_{a}^{b} \int_{a}^{b} R_{x x}\left(t_{1}, t_{2}\right) d t_{1} d t_{2}$黎曼可积。