Глава 8. СПЕКТРЫ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ
8.1. Спектральная плотность
1. Рассмотрим стационарный случайный процесс
с корреляционной функцией
. Поскольку [37, 40] всякая положительно-определенная функция
может быть представлена в виде
где
— некоторая неубывающая вещественная ограниченная функция, то, следовательно, в таком виде представима и корреляционная функция
. Имея в виду ее четность и записывая
, где
будем понимать, если нужно, в смысле обобщенной производной, получим
(8.1.1)
Обратное преобразование Фурье дает
(8.1.2)
Функция
называется спектральной интенсивностью,
ее производная
— спектральной плотностью мощности случайного процесса
или просто спектральной плотностью, поскольку
не всегда имеет смысл мощности процесса (см. обсуждение этого вопроса в [7]).
Формулы (8.1.1), (8.1.2), связывающие между собой корреляционную функцию и спектральную плотность случайного стационарного процесса, широко известны как соотношения Винера — Хинчина. Они показывают, что
и
есть пара косинус — трансформаций Фурье.
2. В дальнейшем трансформации Фурье мы всюду будем записывать более кратко. Введем следующие обозначения:
Интеграция идет по переменной, входящей в оба аргумента фигурной скобки. В таких обозначениях соотношения Винера — Хинчина примут вид