相关在信号处理中也是经常被用到,包括自相关和互相关。
词典中对于相关的解释是彼此关联,现在考虑到信号,也就是两个信号之间的关联程度大小,所以自相关是同自身进行相关,而互相关则是对两个不同的信号进行关联。
存在两个信号x[n]和y[n],他们的DTFT分别为X(f)和Y(f),这两个信号的互相关可以表示为:
image若令y[n]=x[n],得到的便是信号x[n]的自相关。可以发现,x[n]同y[n]的互相关就是x[n]和y*[-n]的卷积。
另一个概念,互相关的傅里叶变换为互功率谱,可以表示为:
image自相关的傅里叶变换为功率谱,即为x[n]傅里叶变换结果中幅度的平方。
image可以发现功率谱与信号谱的相位是没有关系的。
在此我们只讨论了一维的情况,还可以向二维推去,需要说明相关函数函数的两个常见的特性:
一个是自相关函数中零延迟的结果是最大的,也就是两个完全一致的信号进行相关。
image另外一个是自相关函数和互相关函数都具有的对称性,也叫Hermite对称。
上述中存在一个有趣的现象,我们可以把零延迟的自相关看做是信号样本的一种积累,但是在相干积累中,需要样本的相位一致,才能得到最大的相干和,将零延迟的自相关表示为:
image若将x[n]表示为Ae{jφ},则x*[n]=Ae{-jφ},在进行零延迟的自相关的过程中,相位被抵消,得到的结果为正实数,所以可以同相相加,为相干积累。
题图:background-kalhh,来自网络
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