如何使用频域数据进行预测?


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线性回归和卡尔曼滤波均可用于估计数据,然后根据数据的时域序列进行预测(给定关于数据背后模型的一些假设)。

哪些方法(如果有)可能适用于使用频域数据进行预测?(例如,使用先前数据的合适FFT的输出来预测未来的步骤,而不必回到时域进行估计。)

对于频域中预测的质量或最优性(如果有),可能需要对数据或数据背后的模型有什么假设?(但是,假设数据源在FFT孔径宽度上是否严格周期性是未知的。)


hotpaw,请您详细介绍第二段。我不确定为什么线性回归器或卡尔曼滤波器对什么是数据很重要,只要存在基础关系即可,但是也许我不了解您的q。
太空

具体来说,您在尝试预测什么?时域值提前采样吗?预测器(直觉上如此)通常仅预测未来的一小段时间,这与DFT之类的面向块的过程不太吻合。但是,存在一种用于在频域中逐块执行最小均方(LMS)算法的逐块算法(类似于快速卷积滤波)。我在这里没有具体的参考资料,但我知道Haykin的“自适应滤波器理论”已经涵盖了该参考资料。大号
杰森R


@endolith:相似,除了我包括一个非常重要的部分2:在什么假设或条件下这可能是“合理的”。
hotpaw2 2012年

Answers:


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重要提示:由于您在谈论频域,因此暗示整个DFT频谱可用,因此估算用于平滑而不是将来的预测。

如果信号是稳定的,则可以应用维纳滤波器,并且生成的模型是FIR滤波器;在这种情况下,时域中的信号估计将与频域中的相同。

摘自WikiWiener的主要成就是解决因果关系要求有效的情况,在Wiener的书的附录中,莱文森(Levinson)提出了FIR解决方案。

使用反卷积的维纳滤波器消除噪声称为维纳反卷积。这在频域中有效。并且在图像反卷积中使用得很好。

我不知道是否有可能将卡尔曼滤波器用于给定的频域数据(假设为DFT),因为通常的实现实际上是逐个样本地进行迭代。但是卡尔曼平滑方法可能可以做类似的事情。


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由于不确定性原理,使用频域和时域进行彼此的近期预测是有问题的。这意味着您越想了解频谱,就必须收集更多的样本。这会延迟您的预测,从而降低其有用性。

我要问的第一个问题是“我的时间序列开始时有多可预测?” 为了了解我的预测算法的效果并决定何时停止。这个问题可以通过估计熵率来回答。

要记住的另一件事是,时间序列完全由联合分布来表征。转换不能改善这一点,但是在您使用原始模型(例如,忽略高阶依赖性)时可以提供帮助。

另请参见使用傅立叶分析进行时间序列预测

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