来源:‣(第一章|随机信号处理 → 4.2 有理 H(z) 与 ARMA 差分方程是一回事)

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4.2 有理 H(z) 与 ARMA 差分方程是一回事

定义:

$$ H(z)=\frac{B(z)}{A(z)} =\frac{\sum_{j=0}^{q}b_jz^{-j}} {1+\sum_{i=1}^{p}a_iz^{-i}}. $$

实际实现使用下面的递推式;每个 z⁻¹ 表示延时一个采样:

$$ x[n]+\sum_{i=1}^{p}a_ix[n-i] =\sum_{j=0}^{q}b_jw[n-j]. $$

这就是 ARMA(p,q)。这里是滤波器输入输出关系,不要求一条无限平稳随机序列本身必须存在普通意义的双边 Z 变换。

模型 H(z) 当前值由什么构成
AR(p) $1/A(z)$ 过去的 x,加上当前白噪声创新
MA(q) $B(z)$ 当前及过去 q 个白噪声输入的加权和
ARMA(p,q) $B(z)/A(z)$ 过去的 x 与有限个白噪声输入共同作用

AR 常说全极点模型;MA 是 FIR / 全零点模型;ARMA 是极点–零点模型。这里“全极点 / 全零点”按 z⁻¹ 的标准系统函数表示理解,不纠结原点处由表示方式引入的零极点。

符号提醒:本页把 AR 项写在等号左侧。若教材写 $x[n]=\sum_i\phi_ix[n-i]+w[n]$,则 $a_i=-\phi_i$;不要只抄系数而漏看正负号。

证明与计算|有理系统函数与 ARMA 递推

把分母乘回去,按“$z^{-1}$ 对应延时一个采样”解释: