文档介绍:白噪声(whitenoise)是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。所有 频率具有相同能量密度的随机噪声称为白噪声。
定义
白噪声是指在较宽的频率范围内,各等带宽的频带所含的噪声能量相等的噪 声。一般在物理上把它翻译成白噪声(white noise)。
白噪声或白杂讯,是一种功率频谱密度为常数的随机信号或随机过程。换句 话说,此信号在各个频段上的功率是一样的,由于白光是由各种频率(颜色)的 单色光混合而成,因而此信号的这种具有平坦功率谱的性质被称作是“白色的”, 此信号也因此被称作白噪声。相对的,其他不具有这一性质的噪声信号被称为有 色噪声。
理想的白噪声具有无限带宽,因而其能量是无限大,这在现实世界是不可能 存在的。实际上,我们常常将有限带宽的平整讯号视为白噪音,因为这让我们在 数学分析上更加方便。然而,白噪声在数学处理上比较方便,因此它是系统分析 的有力工具。一般,只要一个噪声过程所具有的频谱宽度远远大于它所作用系统 的带宽,并且在该带宽中其频谱密度基本上可以作为常数来考虑,就可以把它作 为白噪声来处理。例如,热噪声和散弹噪声在很宽的频率范围内具有均匀的功率 谱密度,通常可以认为它们是白噪声。
高斯白噪声
高斯白噪声:如果一个噪声,它的幅度分布服从高斯分布,而它的功率谱密 度又是均匀分布的,则称它为高斯白噪声。热噪声和散粒噪声是高斯白噪声。
所谓局斯白噪声中的局斯是指概率分布是正态函数,而白噪声是指它的二阶 矩不相关,一阶矩为常数,是指先后信号在时间上的相关性。这是考查一个信号 的两个不同方面的问题。(一阶矩就是随机变量的期望,二阶矩就是随机变量平 方的期望)。
高斯白噪声是指信号中包含从负无穷到正无穷之间的所有频率分量,且各频率分 量在信号中的权值相同。白光包含各个频率成分的光,白噪声这个名称是由此而 来的。它在任意时刻的幅度是随机的,但在整体上满足高斯分布函数。
参数
功率谱密度恒定:S(w)=S0
信号自相关:R(t)=S08(t)
数学期望:E(X(t)]=0
均方值:E[X(t)A2]<»
其中bfr)是Dirac函数。
求功率谱和功率谱密度的区别?
谱让人联想到的Fourier变换, 是—时间平均(time average)概 念,对能量就是能量谱,对功率就是功率谱。
功率谱的概念是针对功率有限信号的,所表现的是单位频带内信号功率 随频率的变化情况。保留了频谱的幅度信息,但是丢掉了相位信息,所以 频谱不同的信号其功率谱是可能相同的。
有两点需要注意:
功率谱是随机过程的统计平均概念,平稳随机过程的功率谱是一个确定 函数;而频谱是随机过程样本的Fourier变换,对于一个随机过程而言, 频谱也是一个“随机过程”。(随机的频域序列)
功率概念和幅度概念的差别。此外,只能对宽平稳的各态历经的二阶矩 过程谈功率谱,其存在性取决于二阶矩是否存在并且二阶矩的
Fourier变 换收敛;而频谱的存在性仅仅取决于该随机过程的该样本的Fourier变换 是否收敛。
频谱分析:对动态信号在频率域内进行分析,分析的结果是以频率为坐标 的各种物理量的谱线和曲线,可得到各种幅值以频率为变量的频谱函数 F((o)。频谱分析中可求得幅值谱、相位谱、功率谱和各种谱密度等等。频谱 分析过程较为复杂,它是以傅里叶级数和