21 Ejercicios de estacionariedad, ergodicidad

Ezequiel I. Espinosa R.

3 Dec 202032:16

Summary

TLDREl script del video ofrece una explicación detallada de conceptos avanzados en señales estacionarias y procesamiento de señales, como la autocorrelación y la densidad espectral de potencia. Se abordan ejercicios que desafían a los espectadores a entender si ciertas secuencias pueden corresponder a la autocorrelación de una señal estacionaria y a calcular la densidad espectral de potencia para señales aleatorias. El contenido es técnico y requiere conocimientos en matemáticas para su comprensión, con énfasis en el cálculo de medias, autocorrelaciones y transformadas de Fourier.

Takeaways

📚 Se discuten ejercicios sobre conceptos avanzados de señales como el auto-correlación y la densidad espectral de potencia.
🔍 Se analiza si ciertas secuencias discretas pueden corresponder a la auto-correlación de una señal discreta estacionaria.
⏲️ Se revisan las características necesarias para que una función cumpla con la auto-correlación, incluyendo simetría, valor máximo en el origen y transformada de Fourier no negativa.
📉 Se muestra que la secuencia de un pulso rectangular no cumple con la condición de la transformada de Fourier siempre positiva.
📈 Se calcula la densidad espectral de potencia para una señal aleatoria, involucrando cálculos de esperanza matemática y transformadas de Fourier.
🔢 Se determina si una señal es estacionaria en la media y en la auto-correlación, a través del análisis de sus propiedades temporales.
🌀 Se utiliza la identidad trigonométrica del coseno de una suma para simplificar cálculos de auto-correlación.
📊 Se contrasta la auto-correlación temporal de una realización con la auto-correlación del conjunto para evaluar estacionariedad.
🔧 Se muestra que la auto-correlación de la señal dada no es periódica, lo que indica que la señal no es estacionaria en el sentido estrecho.
📐 Se aplica el teorema de Wiener-Khinchin para relacionar la densidad espectral de potencia con la auto-correlación de la señal.

Q & A

¿Qué conceptos se mencionan en el video que pueden resultar complicados?
-Los conceptos mencionados incluyen la estacionalidad, la autocorrelación y otras funciones relacionadas.
¿Cuáles son las tres características que debe cumplir una función de autocorrelación?
-Las características son: 1) La autocorrelación en τ es igual a la autocorrelación en -τ, 2) El valor absoluto de la autocorrelación en τ es menor o igual a la autocorrelación en el origen (τ=0), y 3) La transformada de Fourier de la autocorrelación debe ser real y positiva.
¿Por qué la secuencia A no corresponde a una función de autocorrelación de una señal discreta estacionaria?
-Porque su transformada de Fourier toma tanto valores positivos como negativos, lo que no cumple con la condición de ser siempre positiva.
¿Cómo se define la estacionalidad respecto a la media en el contexto del video?
-Una señal es estacionaria respecto a la media si la media es constante para todo valor de t.
¿Qué se concluye sobre la media de la señal x(t) en el video?
-Se concluye que la media del conjunto es nula, es decir, la esperanza matemática de la señal es igual a cero, lo que la hace estacionaria en la media.
¿Cómo se puede determinar si una señal es estacionaria en la autocorrelación?
-Una señal es estacionaria en la autocorrelación si la autocorrelación no depende de los instantes concretos de tiempo en los que se evalúa, sino de la diferencia entre esos tiempos.
¿Qué se necesita verificar para determinar la ergodicidad en la media?
-Se debe verificar si la media temporal de cualquier realización coincide con la media del conjunto.
¿Qué procedimiento se sigue para calcular la densidad espectral de potencia de una señal aleatoria estacionaria?
-Se sigue el teorema de Wiener-Khinchin, que establece que la densidad espectral de potencia es la transformada de Fourier de la función de autocorrelación.
¿Cuál es la conclusión final respecto a la ergodicidad de la señal x(t) en la autocorrelación?
-La señal no es ergódica en la autocorrelación porque la autocorrelación de la realización no coincide con la autocorrelación del conjunto.
¿Qué se concluye sobre la estacionalidad y la densidad espectral de potencia en señales aleatorias?
-Se concluye que las señales aleatorias requieren cálculos más laboriosos para determinar la densidad espectral de potencia debido a su naturaleza aleatoria.