统计信号处理基础 习题解答4-12

题目:

在本题中,我们考察 线性函数的估计。令新的参量 ,其中 是已知的r*p矩阵,且r<p,秩为r。证明MVU估计量是: 

其中 的MVU估计量,同时求协方差矩阵。

提示:用

来取代 ,其中 是r*1矩阵。这便导出了简化的线性模型。可以证明, 包含了 的所有信息,所有我们可以根据这个低维数据集来建立自己的估计量。


解答:

根据线性模型的系统定义:

如果: ,即模型中噪声分布是互不相关的高斯白噪声时, 的MVU估计 ,及估计方差可以表示为:

如果: ,即模型中噪声分布是一般噪声模型时, 的MVU估计 ,及估计方差可以表示为:

而此题目是得到 的MVU估计 后,直接得到 线性变换,即 的无偏估计。由于 是p*1矩阵, 是r*p矩阵,因此 是r*1矩阵。由于r<p,因此线性变换后 的维度小于变换前 的维度。

根据题目提示,根据已经采集的数据集 ,构建新的r*1维数据集:

为了直接套用噪声分布是一般噪声时,线性模型的MVU公式,将上式变换为:

对比后,显然有:

此时

 套用噪声分布是一般噪声模型时, MVU估计公式,可以得到:

证明完毕,同时套用噪声分布是一般噪声模型时,方差计算公式,得到:

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