[Teoria dei Segnali] Esercizio processo stocastico
L'esercizio in cui non riesco ad uscirne è questo:
Dato un processo
x(k, t) = (AB −C)cos(2πft− 2θ)
dove A, B e C sono tre variabili aleatorie indipendenti aventi densità di probabilità rispettivamente pari a
fA(a) = 1/2 rect(a/2),
fB(b) = 1/3 rect(b/3)
fC(c) = 1/4 rect(c/4 ),
mentre θ e una variabile aleatoria indipendente uniformemente distribuita fra 0 e 4π studiarne la stazionarietà in senso lato del processo e ` calcolarne l’autocorrelazione.
Quello che mi serve sarà il valore dei media e di autocorrelazione,fin qui ci sono. Ma quali sono i valori di densità di probabilità da inserire? Premetto che ho fatto esercizi simili ma sempre e solo con una variabile...quindi il mio problema cosiste soprattutto nel capire come svolgere l'esercizio con più variabili che non svolgere l'esercizo in sè!
Ragioniamo insieme!
Dato un processo
x(k, t) = (AB −C)cos(2πft− 2θ)
dove A, B e C sono tre variabili aleatorie indipendenti aventi densità di probabilità rispettivamente pari a
fA(a) = 1/2 rect(a/2),
fB(b) = 1/3 rect(b/3)
fC(c) = 1/4 rect(c/4 ),
mentre θ e una variabile aleatoria indipendente uniformemente distribuita fra 0 e 4π studiarne la stazionarietà in senso lato del processo e ` calcolarne l’autocorrelazione.
Quello che mi serve sarà il valore dei media e di autocorrelazione,fin qui ci sono. Ma quali sono i valori di densità di probabilità da inserire? Premetto che ho fatto esercizi simili ma sempre e solo con una variabile...quindi il mio problema cosiste soprattutto nel capire come svolgere l'esercizio con più variabili che non svolgere l'esercizo in sè!



Ragioniamo insieme!

Risposte
Un processo si dice stazionario in senso lato (SSL ) del II ordine quando $ { ( mu_x(t)=mu_x ),( r_(x,x)(t_1,t_2)= r_(x,x)(t_1-t_2)=r_(x,x)(tau)):} $
Dunque si ha:
$1)$ Poichè tutte le variabili aleatorie ( $A$,$B$,$C$,$vartheta$) sono statisticamente indipendenti, allora banalmente si ha che $mu_x(t)=mu_x=0$;
$2)$l'autocorrelazione vale:
$ r_(x,x)(t,tau)=E[x(t)x(t-tau)]=E[(AB-C)cos(2pift-2vartheta)(AB-C)cos(2pif(t-tau)-2vartheta)]=
=E[(AB-C)^2]E[cos(2pift-2vartheta)cos(2pif(t-tau)-2vartheta)] $
PS: ho sfruttato, ancora una volta, il fatto che le quattro variabili sono statisticamente indipendenti.
Dunque, si ha:
$ r_(x,x)(t,tau)=E[(AB-C)^2]E[cos(2pift-2vartheta)cos(2pif(t-tau)-2vartheta)]=E[(AB-C)^2] 1/2 cos(2piftau) $
avendo ricordato il risultato fondamentale:
$ E[cos(2pift-2vartheta)cos(2pif(t-tau)-2vartheta)]=1/2 cos(2piftau) $
Dunque il processo è SSL.
Per calcolare l'autocorrelazione, occorre calcolare $E[(AB-C)^2]$; in virtù del fatto che sono statisticamente indipendenti, si può scrivere:
$ E[(AB-C)^2]=E[A^2B^2-2ABC+C^2]=E[A^2]E[B^2]-2E[A]EE[C]+E[C^2] $
applicando il teorema fondamentale della media, ti calcoli $E[(AB-C)^2]$
Dunque si ha:
$1)$ Poichè tutte le variabili aleatorie ( $A$,$B$,$C$,$vartheta$) sono statisticamente indipendenti, allora banalmente si ha che $mu_x(t)=mu_x=0$;
$2)$l'autocorrelazione vale:
$ r_(x,x)(t,tau)=E[x(t)x(t-tau)]=E[(AB-C)cos(2pift-2vartheta)(AB-C)cos(2pif(t-tau)-2vartheta)]=
=E[(AB-C)^2]E[cos(2pift-2vartheta)cos(2pif(t-tau)-2vartheta)] $
PS: ho sfruttato, ancora una volta, il fatto che le quattro variabili sono statisticamente indipendenti.
Dunque, si ha:
$ r_(x,x)(t,tau)=E[(AB-C)^2]E[cos(2pift-2vartheta)cos(2pif(t-tau)-2vartheta)]=E[(AB-C)^2] 1/2 cos(2piftau) $
avendo ricordato il risultato fondamentale:
$ E[cos(2pift-2vartheta)cos(2pif(t-tau)-2vartheta)]=1/2 cos(2piftau) $
Dunque il processo è SSL.
Per calcolare l'autocorrelazione, occorre calcolare $E[(AB-C)^2]$; in virtù del fatto che sono statisticamente indipendenti, si può scrivere:
$ E[(AB-C)^2]=E[A^2B^2-2ABC+C^2]=E[A^2]E[B^2]-2E[A]EE[C]+E[C^2] $
applicando il teorema fondamentale della media, ti calcoli $E[(AB-C)^2]$
Non mi è tanto chiaro il passaggio per giungere :
E[cos(2πft−2ϑ)cos(2πf(t−τ)−2ϑ)]=1/2cos(2πfτ)
E poi per calcolare l'autocorrelazione devo calcolare E[(AB-C)^2] qui sfrutto le densità di probabilità delle singole variabili,giusto?La variazione di ϑ non la considero?
E[cos(2πft−2ϑ)cos(2πf(t−τ)−2ϑ)]=1/2cos(2πfτ)
E poi per calcolare l'autocorrelazione devo calcolare E[(AB-C)^2] qui sfrutto le densità di probabilità delle singole variabili,giusto?La variazione di ϑ non la considero?



$1)$ $ E[cos(2pift-2vartheta)cos(2pif(t-tau)-2vartheta)]=1/2 cos(2piftau) $ è un risultato fondamentale ( è facile da dimostrare provaci )
$2)$ Si, per calcolare $E[(AB-C)^2]$ devi sfruttare le densità di probabilità.
$3)$ $vartheta$ non gioca alcun ruolo visto il risultato del punto 1)
$2)$ Si, per calcolare $E[(AB-C)^2]$ devi sfruttare le densità di probabilità.
$3)$ $vartheta$ non gioca alcun ruolo visto il risultato del punto 1)