스펙트럼 밀도에서 피크의 중요성 테스트


20

때때로 시계열의 주기성을 분석하기 위해 스펙트럼 밀도 플롯을 사용합니다. 일반적으로 육안 검사로 플롯을 분석 한 다음 주기성에 대한 결론을 도출하려고합니다. 그러나 통계학자는 플롯의 스파이크가 백색 잡음과 통계적으로 다른지 여부를 확인하기위한 테스트를 개발 했습니까? R- 전문가는 스펙트럼 밀도 분석 및 이러한 종류의 테스트를위한 패키지를 개발 했습니까? 누군가 도울 수 있다면 좋습니다.

감사합니다.
P.


1
@Wesley에 의해 눌러 진 자기 상관 함수와 주기도에 대한 나의 빠른 생각을 삭제했습니다. 두 번째 제안은 bootspecdens도움이 될 수 있습니다.
— Dmitrij Celov 2016 년

나는 '자기 상관이란 무엇인가'에 대한 사람들의 반응에 대한 나의 가정을 근거로하고 있습니다. 자기 상관이 사용되는 거의 모든 경우가 표준, 시간 영역 계산 된 Barlett 자기 상관 인 문헌 출현에 관한 것이다. 불행히도 이것은 나쁘다! :) bootspecdensDmitrij 의 제안에 감사합니다 . 확인을 기대합니다.
— 웨슬리 버

답변:


9

주기도를 사용하여 전력 스펙트럼을 추정하는 것은 권장 되지 않으며 실제로 ~ 1896 년 이래로 나쁜 습관이었습니다. 이는 수백만 개의 데이터 샘플 (그리고 그 이후에도 ...) 미만의 데이터에 대해 일관성이없는 추정기이며 일반적으로 치우친. 자동 상관의 표준 추정값 (예 : Bartlett)을 사용하는 경우에도 푸리에 변환 쌍이 적용됩니다. 일관된 견적 도구를 사용하는 경우 몇 가지 옵션을 사용할 수 있습니다.

이들 중 가장 좋은 것은 전력 스펙트럼의 다중 창 (또는 테이퍼) 추정입니다. 이 경우 관심 주파수에서 각 창의 계수를 사용하여 화이트 노이즈의 귀무 가설에 대해 고조파 F 통계량을 계산할 수 있습니다 . 노이즈의 라인 구성 요소를 감지하는 데 유용한 도구이므로 적극 권장됩니다. 정상 성을 가정하여 잡음의주기를 감지하기위한 신호 처리 커뮤니티의 기본 선택입니다.

multitaperR 의 패키지 (CRAN을 통해 사용 가능)를 통해 멀티 테이퍼 스펙트럼 추정 방법과 관련 F- 테스트에 모두 액세스 할 수 있습니다 . 패키지와 함께 제공되는 설명서는 충분합니다. F- 검정은에 대한 함수 호출에서 간단한 옵션입니다 spec.mtm.

이 두 기술을 모두 정의하고 알고리즘을 제공하는 최초의 기준은 Spectrum Estimation and Harmonic Analysis , DJ Thomson, Proceedings of the IEEE, vol. 70 권 1982 년 1055-1096.

다음은 multitaper패키지에 포함 된 데이터 세트를 사용하는 예 입니다.

require(multitaper);
data(willamette);
resSpec <- spec.mtm(willamette, k=10, nw=5.0, nFFT = "default",
                    centreWithSlepians = TRUE, Ftest = TRUE,
                    jackknife = FALSE, maxAdaptiveIterations = 100,
                    plot = TRUE, na.action = na.fail) 

알아야 할 매개 변수는 k 와 nw입니다 . 이들은 창의 수 (위 10으로 설정)와 시간 대역폭 곱 (5.0 이상)입니다. 대부분의 응용 프로그램에서 이러한 준 기본값으로 쉽게 유지할 수 있습니다. centreWithSlepians 낮은 주파수에서 많은 전력을 생산 평균에 비우는 등이 또한 권장 - 명령은 Slepian 창에 프로젝션을 사용하여 시계열의 평균의 강력한 추정을 제거합니다.

또한 'spec.mtm'의 스펙트럼 출력을 로그 스케일로 플로팅하여 크게 정리하는 것이 좋습니다. 더 자세한 정보가 필요하면 게시 만하면됩니다.


Burr, Silva 및 Celov에게-흥미로운 답변과 제안에 감사드립니다. 이 견적자를 테스트하기를 기대합니다. 안부
— Pantera

(+1) 오늘 밤 나는 당신의 제안에 대해 신중하게 생각했으며, 시간 영역이 실제로 사이클 동작을 찾기 위해 마지막으로 (작은 샘플의 지연 및 지연 특성으로 인해) 결정되었습니다. 내가 개인적으로 걱정하는 것은 F 통계에 대한 가정과 제안 된 계획의 작은 표본 크기 속성입니다. 실제로 많은 창이 있기 때문에 최적의 창 선택에 관한 별도의 질문을 시작하는 것이 좋습니다.
— Dmitrij Celov 2016 년

가장 일반적인 두 가지 선택은 Discrete Prolate Spheroidal Sequences (또는 Slepians )와 사인 테이퍼 이지만 실제로는 많은 창 선택이 있습니다 . 로컬 대역폭에서 최대 에너지 집중을 찾고 있다면 Slepians가 최적의 것으로 입증되었으며 실제로 스펙트럼 밀도의 적분 방정식 형태의 출력입니다 (자세한 내용은 언급 한 논문 참조). F 통계에 관한 한, 자유도에 관한 몇 가지 문제가 있지만, 전체적으로 ~ 2k-2 dof를 사용할 수 있습니다.
— 웨슬리 버

부드러운 주기도는 테이퍼를 사용하고 FFT를 허용하며 David Stoffer의 책은 신뢰 구간을 계산하는 방법도 알려줍니다. 이 multitaper패키지는 신뢰 구간 테이퍼링 및 계산을 위해보다 고급 기술을 사용한 것으로 보입니다. 그러나 데이비드 스토퍼 (David Stoffer)에 따르면 아이디어는 동일하다고 생각합니다. 이것이 바닐라 페리도 고람의 가르침이 오늘날에도 여전히 합리적이라고 생각할 수있는 유일한 것입니다.
— stucash

좋아, 그래서 당신은이 패키지의 저자 중 하나이고 당신은 주기도에 대해 매우 강한 단어를 사용했습니다. 언젠가 더 많은 증거로 돌아올 수 있기를 바랍니다. Periodogram의 일반적인 장단점은 폭발적인 분산과 같이 잘 알려져 있습니다. 그래서 스펙트럼에 대한 일관된 추정기가 좋지 않지만 평활화 된 주기도는 내가 생각한 것만 큼 나쁘지 않습니다.
— stucash

3

최근이 논문 에서 스펙트럼 기반 테스트의 웨이블릿 변환으로이 문제를 해결하려고 시도했습니다 . 본질적으로, 이전 답변에서 언급 한 Fisher 기사와 유사하게 주기도 좌표 분포를 고려해야합니다. Koen의 또 다른 논문은 이것 입니다. 우리는 최근에 R 패키지 hwwntest를 발표했습니다 .


Savchev, 귀하의 의견과 참조에 감사드립니다. R 패키지를 테스트하기를 기대합니다.
— Pantera

2

에프(ω케이)

MB Priestley, 스펙트럼 분석 및 시계열 , Academic Press, London, 1981, 406 페이지 에서 테스트에 대한 자세한 내용을 확인할 수 있습니다 .

R에서 GeneCycle 패키지 는 다음 함수를 포함합니다 fisher.g.test().

library(GeneCycle)
?fisher.g.test

이것이 도움이되기를 바랍니다.


이것은 훌륭하지만 패키지의 g 테스트는 파워 스펙트럼 계산을위한 옵션이 매우 제한적인 자체 주기도 기능에 의존합니다.
— stucash
당사 사이트를 사용함과 동시에 당사의 쿠키 정책과 개인정보 보호정책을 읽고 이해하였음을 인정하는 것으로 간주합니다.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.