Налагая ограничения на авторегрессионные параметры, с тем чтобы они удовлетворяли рекурсивному выражению метода Левинсона, в методе Берга происходит минимизация по одного параметра - коэффициента отражения . Более общий подход состоит в минимизации одновременно по всем коэффициентам линейного предсказания.
Итак, пусть для оценивания авторегрессионных параметров порядка p используются последовательность данных .Оценка линейного предсказания вперед порядка p для отсчета будет иметь форму:
где - коэффициенты линейного предсказания вперед порядка p.
Ошибка линейного предсказания :
В матричном виде это выражение записывается как :
и соотношение для ошибки :
Однако если рассматривать, в котором минимизируется следующая, невзвешенная выборочная дисперсия :
то матрица принимает теплицевый вид (далее ее будем обозначать ).
Нормальные уравнения, минимизирующие средний квадрат ошибки имеют следующий вид:
Элементы эрмитовой матрицы имеют вид корреляционных форм
, где
Таким образом, авторегрессионные параметры могут быть получены в результате решения нормальных уравнений. Рассмотрим алгоритм, который в решении нормальных уравнений учитывает тот факт, что эрмитова матрица получена как произведение двух теплицевых и в результате этого сводит количество вычислений к . При использовании алгоритма Холецкого потребовалось бы операций.
Ошибки линейного предсказания вперед и назад p - ого порядка
Здесь вектор данных , вектор коэффициентов линейного предсказания вперед и вектор линейного предсказания назад определяется следующими выражениями:
, ,
На основе отсчетов измеренных комплексных данных ковариационный метод линейного предсказания позволяет раздельно минимизировать суммы квадратов ошибок линейного предсказания вперед и назад:
,
что приводит к следующим нормальным уравнениям :
,
Введем необходимые для дальнейшего определения :
,
исходя из вида и можно записать :
, ,
где вектор столбцы и даются выражениями :
,
Важными также являются следующие выражения :
Пара векторов-столбцов и определяются из выражений :
Аналогично определяются вектора и , а также и через матрицы и .
Процедура, используемая для обновления порядка вектора линейного предсказания вперед выглядит следующим образом :
, где , в котором
Соответствующий вид имеет процедура обновления порядка для вектора предсказания назад:
, где ,
Векторы и должны удовлетворять следующим рекурсиям обновления порядка:
Используя тот факт, что является эрмитовой матрицей имеем следующие выражения для и :
Введем скалярные множители
Соответствующие рекуррентные выражения для и имеют следующий вид :
Наконец, еще одна рекурсия обновления порядка необходима для вектора :
Обновление временного индекса в векторе коэффициентов линейного предсказания вперед осуществляется в соответствии с выражением :
Выражение для обновления временного индекса у квадрата ошибки линейного предсказания вперед :
Аналогичным образом обновление временного индекса в векторе коэффициентов линейного предсказания назад ведется в соответствии с выражением :
Выражение для обновления временного индекса у квадрата ошибки линейного предсказания назад :
,
где комплексный скаляр удовлетворяет выражениям :
Соответствующие рекурсии по временному индексу для действительных скаляров и даются следующими выражениями:
,
Начальные условия необходимы для того, чтобы начать рекурсивное решение с порядка равного нулю:
, , ,
, ,
,
Экспериментальные результаты приведены в соответствующем разделе.
Дата: 2019-07-24, просмотров: 191.