随机过程导论Chapter 1
- 格式:pdf
- 大小:112.71 KB
- 文档页数:44
第一章 随机过程及其分类在概率论中,我们研究了随机变量,n 维随机向量。
在极限定理中我们研究了无穷多个随机变量,但只局限在它们之间相互独立的情形。
将上述情形加以推广,即研究一族无穷多个、相互有关的随机变量,这就是随机过程。
1. 随机过程的概念定义:设),,(P ∑Ω是一概率空间,对每一个参数T t ∈,),(ωt X 是一定义在概率空间),,(P ∑Ω上的随机变量,则称随机变量族});,({T t t X X T ∈=ω为该概率空间上的一随机过程。
其中R T ⊂是一实数集,称为指标集或参数集。
随机过程的两种描述方法: 用映射表示T X ,R T t X →Ω⨯:),(ω即),(⋅⋅X 是一定义在Ω⨯T 上的二元单值函数,固定T t ∈,),(⋅t X 是一定义在样本空间Ω上的函数,即为一随机变量;对于固定的Ω∈ω,),(ω⋅X 是一个关于参数T t ∈的函数,通常称为样本函数,或称随机过程的一次实现,所有样本函数的集合确定一随机过程。
记号),(ωt X 有时记为)(ωt X 或简记为)(t X 。
参数T 一般表示时间或空间。
常用的参数一般有:(1)},2,1,0{0 ==N T ;(2)},2,1,0{ ±±=T ;(3)],[b a T =,其中a 可以取0或∞-,b 可以取∞+。
当参数取可列集时,一般称随机过程为随机序列。
随机过程});({T t t X ∈可能取值的全体所构成的集合称为此随机过程的状态空间,记作S 。
S 中的元素称为状态。
状态空间可以由复数、实数或更一般的抽象空间构成。
实际应用中,随机过程的状态一般都具有特定的物理意义。
例1:抛掷一枚硬币,样本空间为},{T H =Ω,借此定义:⎩⎨⎧=时当出现,时当出现T 2H ,cos )(t t t X π ),(∞+-∞∈t 其中2/1}{}{==T P H P ,则)},(,)({∞+-∞∈t t X 是一随机过程。
随机过程讲义陈庆虎武汉大学电子信息学院参考书:1.随机信号分析基础。
王永德王军编著,电子工业出版社。
2.随机信号分析。
朱华等编著,北京理工大学出版社。
3.随机过程及其应用。
陆大絟编著,清华大学出版社。
第一章 随机信号概论1.1 确定性信号与随机信号工程中的数字信号主要指被量化的各种物理量,按特性可分为:长度、热学、力学、电磁、无线电、放射性、光学、声学、化学、生物、医学等类型。
按可预测性和可再现性原则,信号可分为确定性信号与随机信号两类。
按确定性规律变化的信号称为确定性信号。
确定性信号可以用数学解析式表达,或用确定性曲线准确地描述。
在相同的条件下,确定性信号可以重复、再现,确定性信号可用函数()s t 或(,)s t θ来表达,其中θ是待定参数或参数向量,t 是时间或空间自变量。
例1 正弦信号0()sin(2)s t A t πωφ=+A 、0ω、φ分别是信号的振幅、频率、相位,可以是确定的数值,也可以是待定参数。
不遵循任何确定性规律变化的信号称为随机信号。
随机信号具有不重复、不可预测的特点,在完全相同的条件下,不能保证信号能完全重现,对信号的未来值不能完全准确地预测。
随机信号产生的原因是信号在产生、发射、传输、接收、测量、采样、计算等处理过程中受到各种噪声的干扰。
随机信号常用随机函数()X t 表示,它与确定性信号(,)s t θ往往有如下关系:()(,)()X t s t t θε=+()(,)()X t s t t θε=∙()t ε是噪声干扰。
信号的确定性是相对的。
在理想的环境、理想的条件下,信号是确定的;或者在精度要求不高的情况下,在某些噪声和干扰忽略不计的前提下,信号是确定的。
由于噪声和干扰无处不在、无时不在,工程应用中的信号往往都具有随机性。
处理随机信号的主要方法是信号统计处理方法,其中信号估计与信号检测是信号统计处理方法的核心内容。
理论上,随机信号()X t 是时间连续的,即时间t 的取值是连续的。