복합 랜덤 벡터

Complex random vector

확률 이론통계에서 복합 무작위 벡터는 일반적으로 복합적으로 가치가 있는 랜덤 변수의 튜플이며, 일반적으로 복잡한 숫자의 필드 위에 벡터 공간에서 값을 취하는 랜덤 변수다. ,… , Z 이(가) 복합값 랜덤 변수라면, n-투플 ,, Z ) }\rig 복합 랜덤 벡터다. 복잡한 랜덤 변수는 항상 실제 랜덤 벡터의 쌍, 즉 실제와 가상의 부분으로 간주될 수 있다.

실제 무작위 벡터의 일부 개념은 복잡한 무작위 벡터에 대한 간단한 일반화를 가지고 있다. 예를 들어, 복합 랜덤 벡터의 평균 정의. 다른 개념들은 복잡한 무작위 벡터에 독특하다.

복잡한 무작위 벡터의 적용은 디지털 신호 처리에서 찾을 수 있다.

정의

랜덤 Z=( Z ,… ,Z ) T })^{{n}^{{n on the probability space is a function such that the vector is a real random vector on where denotes the real part of and denotes the imaginary part of .[1]: p. 292

누적분포함수

+ i 형식의 표현은 말이 되지 않기 때문에 실제 랜덤 변수에 대한 누적 분포 함수의 일반화는 명확하지 않다. P ) , () 3 ) (Z 3) 의 표현은 타당하다. Therefore, the cumulative distribution function of a random vector 은(는) 다음과 같이 정의된다.

(Eq.1)

여기서 =( 1,.. ., z ) },

기대

실제 사례에서와 같이 복잡한 무작위 벡터기대치(기대값이라고도 함)는 구성요소별로 취해진다.[1]: p. 293

(Eq.2)

공분산 행렬 및 유사 공분산 행렬

공분산 행렬(제2의 중심 모멘트라고도 함) Z 은 모든 성분 쌍 간의 공분산을 포함한다. 랜덤 벡터의 공분산 행렬은 n n 행렬이며 이 행렬은 ( j) 요소가th i와 j 랜덤 변수 사이 th th 공분산이다.[2]: p.372 실제 랜덤 변수의 경우와 달리, 두 변수의 공분산은 둘 중 하나의 복잡한 결합을 포함한다. 따라서 공분산 행렬은 은둔의 행렬이다.[1]: p. 293

(Eq.3)

유사 공분산 행렬(관계 행렬이라고도 함)은 위 정의에서 전위치에 의해 은둔자 전위치를 대체하는 것으로 정의된다.

(Eq.4)

특성.

공분산 행렬은 은둔자 행렬, 즉 은둔자 행렬이다.[1]: p. 293

= }=\mathbf {Z} \}}}}

사이비 공분산 행렬은 대칭 행렬, 즉 대칭 행렬이다.

T= { _{\mathbf {mathbf {Z

공분산 행렬은 양의 세미데마인 행렬이다.

.

실제 부품과 가상 부품의 공분산 행렬

By decomposing the random vector into its real part and imaginary part (i.e. ), 쌍, ) 에는 다음과 같은 형식의 공분산 행렬이 있다.

The matrices and can be related to the covariance matrices of and via the following expressions:

반대로:

교차 공분산 행렬 및 유사 교차 공분산 행렬

두 개의 복잡한 랜덤 Z, 사이의 교차 공분산 행렬은 다음과 같이 정의된다.

(Eq.5)

그리고 의사 교차 공분산 행렬은 다음과 같이 정의된다.

(Eq.6)

개의 복잡한 랜덤 벡터 W 는) 상관 관계가 없는 것으로 호출된다.

W= = { {\mathbf {} {W} }=

독립

개의 복잡한 임의 벡터 Z=( Z ,... , ) = }, displaystybf. =( ,... , ) = (를) 독립이라고 한다.

(Eq.7)

where and denote the cumulative distribution functions of and as defined in Eq.1 and 은 공동 누적분포함수를 나타낸다. 의 독립성은 종종 Z { 구성 요소별로 된 Z 는) 독립형 구성 요소인 경우 독립형이라고 함

.

원형대칭

A complex random vector is called circularly symmetric if for every deterministic the distribution of equals the distribution of .[3]: pp. 500–501

특성.
  • 원형 대칭 복합 랜덤 벡터의 기대치는 0이거나 정의되지 않는다.[3]: p. 500
  • 원형 대칭 복합 랜덤 벡터의 유사 공분산 행렬은 0이다.[3]: p. 584

적절한 복합 랜덤 벡터

다음과 같은 세 가지 조건이 모두 충족되면 복합 랜덤 Z }이(가) 적절하게 호출된다.[1]: p. 293

  • [ = 0 0 평균)
  • [ 1 < ,… , [ n 모든 성분은 분산이 유한함)

Two complex random vectors are called jointly proper is the composite random vector 이(가) 적당하다.

특성.
  • A complex random vector is proper if, and only if, for all (deterministic) vectors the complex random variable is proper.[1]: p. 293
  • 적절한 복합 랜덤 벡터의 선형 변환이 적절함. 즉, (가) 성분을 가진 적절한 랜덤 벡터이고 A이() m .도 적절하다.[1]: p. 295
  • 모든 성분의 분산이 유한한 모든 원형 대칭 복합 랜덤 벡터는 적절하다.[1]: p. 295
  • 원형 대칭이 아닌 적절한 복잡한 무작위 벡터가 있다.[1]: p. 504
  • 진짜 무작위 벡터는 일정한 경우에만 적절하다.
  • 공변량 행렬이 인 경우에만, 즉 K = 0 {} {인 경우에만 적절한 공동 적절한 두 개의 복합 랜덤 벡터는 상관 관계가 없다

카우치-슈바르츠 불평등

복잡한 무작위 벡터에 대한 Cauchy-Schwarz 불평등은

.

특성함수

성분을 가진 복합 랜덤 Z 특성 함수는 다음과 같이 정의된 함수 이다.[1]: p. 295

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d e f g h i j Lapidoth, Amos (2009). A Foundation in Digital Communication. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-19395-5.
  2. ^ Gubner, John A. (2006). Probability and Random Processes for Electrical and Computer Engineers. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-86470-1.
  3. ^ a b c Tse, David (2005). Fundamentals of Wireless Communication. Cambridge University Press.