其中F表示为联合分布函数t∈R,且t大于0X1,X2,…,Xk是{Xn,n≥0}中的任意K个随机变量.
在信息处理与传输中,经常遇到一类称为平稳随机序列的重要信号。所谓平稳随机序列,是指它的N维概率分布函数或N维概率密度函数与时间n的起始位置无关。换句话说,平稳随机序列的统计特性不随时间的平移而发生变化。如果将随机序列在时间上平移k,其统计特性满足等式:
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这类随机序列就称为平稳随机序列。然而,在实际情况中,这一平稳条件很难得到满足,因此常将这类随机序列称为狭义(严)平稳随机序列。大多数情况下,虽然随机序列并不是平稳随机序列,但是它们的均值和均方值却不随时间而改变,其相关函数仅是时间差的函数,一般将这一类随机序列称为广义(宽)平稳随机序列。下面我们重点分析研究这类平稳随机序列。为简单起见,将广义平稳随机序列简称为平稳随机序列。
平稳随机序列的一维概率密度函数与时间无关,因此均值、方差和均方值均与时间无关,它们可分别表示为
μx=E[X(n)]=E[X(n+m)] (1-17)
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二维概率密度函数仅仅取决于时间差,与起始时间无关;自相关函数与自协方差函数是时间差的函数。自相关函数rxx(m)与自协方差函数cxx(m)(用cxx(m)表示covxx(m))分别为
rxx(m)=E[X(n+m)X*(n)] (1-20)
cxx(m)=E{[X(n+m)-μx][X(n)-μx]*} (1-21)
对于两个各自平稳而且联合平稳的随机序列,其互相关函数为
rxy(m)=rxy(n+m,n)=E[X(n+m)Y*(n)] (1-22)
显然,对于自相关函数和互相关函数,下面公式成立
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如果对于所有的m,满足rxy(m)=0,则称两个随机序列互为正交。如果对于所有的m,满足rxy(m)=μxμy,cxy(m)=0,则称两个随机序列互不相关。
实平稳随机序列的相关函数、协方差函数具有以下重要性质
(1)自相关函数和自协方差函数是m的偶函数,即
rxx(m)=rxx(-m),cxx(m)=cxx(-m) (1-25)
而互相关函数和互协方差函数有如下关系
rxy(m)=ryx(-m),cxy(m)=cyx(-m) (1-26)
(2)rxx(0)在数值上等于随机序列的平均功率,即
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(3)
rxx(0)≥|rxx(m)| (1-28)
(4)
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(5)
上两式说明大多数平稳随机序列内部的相关性随着时间差的变大,愈来愈弱。
(6)
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