
非确定性信号。即信号值随偶然因素而变化,但又遵从一定概率分布规律。常用平均值、数学期望和方差等进行分析和描述。
随机信号是指无法用确定性的数学关系式精确描述,但在统计特性上具有一定规律性的信号。其核心特征在于任一时刻的取值具有不确定性,只能通过概率分布、统计平均等数学工具进行描述和分析。以下从汉语词典释义延伸至专业领域的详细解释:
根据《现代汉语词典》(第7版),“随机”指“依照客观情势自由发展,不设预定目标”,强调非确定性和概率性。结合“信号”(携带信息的物理量),随机信号可定义为:
在时间或空间上随机变化,无法预先精确预测其瞬时值,但服从某种统计规律的物理量。
其核心特征包括:
- 不可预测性:瞬时值无固定规律,如噪声、语音信号。
- 统计规律性:长期观测下呈现均值、方差、概率密度等稳定统计特性。
- 广泛存在性:自然界与工程中普遍存在(如通信干扰、生物电信号)。
随机信号需用概率模型刻画,主要分为两类:
平稳随机信号
统计特性(如均值、自相关函数)不随时间平移变化,例如白噪声。其数学表达为:
$$ begin{aligned} mu_X(t) &= mu_X R_X(t_1, t_2) &= R_X(tau) quad (tau = t_1 - t_2) end{aligned} $$ 来源:《信号与系统》(郑君里,高等教育出版社)
非平稳随机信号
统计特性随时间变化,如地震波、金融数据。需用时频分析(如小波变换)处理。
随机信号理论是信息科学的基石,典型应用包括:
《GB/T 2900.1-2008 电工术语 基本术语》定义随机信号为“在时间或空间上随机变化,其每个值服从概率分布的信号”。
《随机信号分析》(赵淑清,哈尔滨工业大学出版社)强调其“各态历经性”——时间平均等于统计平均,为实际测量提供理论依据。
《电子工程术语大全》指出其与“确定性信号”的根本区别在于“可重复性缺失,需用统计方法重构规律”。
注:参考文献来源依据国内权威出版物及国家标准,链接因平台限制未展示,可通过ISBN或标准号查询原文。
随机信号是信号处理与通信领域中的重要概念,其核心特征在于不可预测性和统计规律性。以下从多个维度详细解释:
随机信号指无法用确定性的数学表达式精确描述的信号,其瞬时值或未来行为具有不确定性,需通过概率统计方法分析。例如,通信系统中的噪声、语音信号中的随机波动均属于此类。主要特性包括:
随机信号通常基于随机过程理论建模,常用以下数学工具描述:
分类:
随机信号分析广泛应用于:
实例:白噪声是一种典型的平稳随机信号,其功率谱密度均匀分布,常用于系统测试。
特征 | 随机信号 | 确定性信号 |
---|---|---|
可预测性 | 不可预测 | 可用公式精确描述(如正弦波) |
分析工具 | 概率统计 | 傅里叶变换、微分方程 |
典型应用 | 噪声处理、风险建模 | 电路设计、机械振动分析 |
随机信号的研究帮助人类理解和处理现实世界中的不确定性,其分析方法为通信、金融、医学等领域提供了关键理论支撑。若需进一步学习,建议参考《随机过程》教材或信号处理专著。
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