统计信号处理基础 习题解答2-10

题目:

在例2.1中,现在假定除了A之外, 也是未知的,我们希望估计矢量参数: 

 下列估计量

是否是无偏估计。


基础知识及相关公式:

根据均值和方差的定义,与题目相关的公式:

另外,由于:

 因此可以得到:


解答:

首先,判断是否为无偏估计:

显然有:

 因此 是无偏的。

同时还能得到:


 然后,判断 是否为无偏估计,也就是需要计算:

下面分两种方法进行计算:

方法1:计算过程中,引入统计量的期望值A,将上式转变为

注意上式计算中三个期望值的第二个,由于:

 因此,下面等式不成立,即:

 因此, 可以进一步表示为:

又因为上式中的第三个期望可以进一步表示为:

而又因为:

因此,  可以进一步表示为:

 根据上面的计算结果:

  ​​​​​​​带入后可以得到:

  因此​​​​​​​​​​​​​​ 是无偏的。


方法2:将直接代入计算 

​​​​​​​

 其中,上式第一个期望,根据前面基础内容可以表示为:

 而第二个期望中,由于 ​​​​​​​不相关,因此,可以表示为:

 第三个期望的求解也可以分为两种:

第一种:直接展开

 又因为:

而当m≠p时, 不相关,因此:

 因此第三个期望可以表示为:

​​​​​​​第二种算法,由于:

​​​​​​​

而又因为:

 因此也可以得到第三个期望为:

​​​​​​​

将三个获得的期望带入,可以得到:

 因此,最终可以得到:

  因此​​​​​​​ 是无偏的。

因此 也是无偏估计,最终 ​​​​​​​ 是无偏估计。


上述结论在实际中的应用:

如果已知待估计变量的数学期望 ,也即是知道A时,系统的方差可以用下式估计:

 此时, 是无偏估计。

 但如果不知道当前统计量的数学期望,而可以获得当前统计量的样本均值:

此时系统的方差需要用下式估计:

此时 也是无偏估计,也称为系统的样本方差

其他阅读可以参考:

https://www.zhihu.com/question/20099757

https://www.matongxue.com/madocs/607/

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/weixin_43270276/article/details/119153361