电子科技大学随机信分析期末考试题

电子科技大学20 -20 学年第 学期期 考试 卷
课程名称：_________ 考试形式： 考试日期： 20 年 月 日 考试时长：____分钟
课程成绩构成：平时 10 %， 期中 10 %， 实验 %， 期末 80 %
本试卷试题由___2__部分构成，共_____页。

一、填空题（共20分，共 10题，每题2 分）
1. 设随机过程0()cos(),X t A t t ω=+Φ-∞<<∞，其中0ω为常数，A Φ和是相互独立的随机
变量，[]01A ∈，
且均匀分布，Φ在[]02π，上均匀分布，则()X t 的数学期望为： 0 2. 已知平稳随机信号()X t 的自相关函数为2()2X R e ττ-=，请写出()X t 和(2)X t +的协方
差12-e
3. 若随机过程()X t 的相关时间为1τ，()Y t 的相关时间为2τ，12ττ>，则()X t 比()
Y t 的相关性要__大___,()X t 的起伏特性比()Y t 的要__小___。

4. 高斯随机过程的严平稳与___宽平稳_____等价。

5. 窄带高斯过程的包络服从___瑞利___分布，相位服从___均匀___分布，且在同一
时刻其包络和相位是___互相独立___的随机变量。

6. 实平稳随机过程的自相关函数是___偶____（奇、偶、非奇非偶）函数。

7. 设)(t Y 是一均值为零的窄带平稳随机过程，其单边功率谱密度为)(ωY F ，且
0()Y F ωω-为一偶函数，则低频过程)()(t A t A s c 和是___正交___。

二、计算题（共80分）
1. (16分)两随机变量X 和Y 的联合概率密度函数为(,)=XY f x y axy ，a 是常数，其中0,1x y ≤≤。

求：
1) a ;
2) X 特征函数；
3) 试讨论随机变量X 和Y 是否统计独立。

解：因为联合概率密度函数需要满足归一性，即 （2分）
所以4A = （1分）
X
的边缘概率密度函数：
1
()4201X f x xydy x x ==≤≤⎰
（2分）
所以特征函数
容易得1
()4201Y f y xydx y y ==≤≤⎰
则有 (,)()()XY X Y f x y f x f y = （2分） 因此X 和Y 是统计独立。

（2分）
2. (12分)设随机过程()0xt X t e t -=<<∞，其中x 在(]0,2π均匀分布，求：
1) 求均值()X m t 和自相关函数(,)X R t t τ+； 2) 判断是否广义平稳；
解：
因为()X m t 和(,)X R t t τ+均随时间变化，所以不是广义平稳；(2)L L L L 分
3. (12分)设一个积分电路的输入与输出之间满足关系式：()()t
t T Y t X u du -=⎰其中T 为积分时间常数，如输入随机过程()X t 是平稳随机过程，且已知其功率谱密度为()X S ω，求()Y t 的功率谱和自相关函数
解：很显然，()Y t 是平稳随机过程，故有：
4. (16分)已知零均值的窄带高斯随机过程
00()()cos ()sin X t a t t b t t ωω=-，其中0100ωπ=，且已
知()X t 的功率谱如图所示，求：
1) 自相关函数()a R τ和()b R τ； 2) ()a t 和()b t 的一维联合概率密度；
解：
因为()X t 是零均值的高斯随机过程，因此有： (2分)
00()()
10()()0
x x a b S S S S ωωωωωπ
ωω⎧-++≤⎪==⎨
⎪⎩其它
(2分)
所以310()()0
a b S S ωπ
ωω⎧≤⎪=⎨
⎪⎩＝其它
(2分)
因此sin(10)
()()3
a b R R πτττπτ
== (2分)
因为()a t 和()b t 都为零均值的高斯随机过程，且在同一时刻是独立的，所以只要求出其方差，即可得到其一维联合概率密度： (3分)
显然有和2230a b σσ== (2分) 所以：
22
60
(,;,)(;)(;)60a b ab a b e
f a b t t f a t f b t π
+-
==
(3分)
5. (12分)一数学期望为零的平稳高斯白噪声()N t ，功率谱密度为0/2N ，经过如图所示的系统，输出为()Y t ，求输出过程的相关函数。

解：令1/RC α=，得RC 积分电路的功率传输函数为：
2
2
2
2
()H αωαω=+ (2分)
则()X t 的功率谱密度为：
20
2
2()2
X N S αωαω=+ (2分) 得()X t 的自相关函数为：
()4
X N R e
ατ
αω-=
（2分）
最后得：
6. (12分)证明平稳随机过程()X t 希尔伯特变换^()X t 的自相关函数^
()()X X R R ττ=。

证明：平稳随机过程进行希尔伯特变换后仍为平稳随机过程，因此有：
证毕。