multitapertekniikat

Multitapertekniikat ovat signaalinkäsittelyn menetelmiä, joissa signaali analysoidaan useilla erilaisilla, ortogonaalisilla ikkunoilla tuotetuilla periodogrammimaistoilla. Niiden päätarkoitus on parantaa spektrin estimointia vähentämällä sekä spektrin leikkautumisesta johtuvaa virhettä että estimaation varianssia verrattuna perinteisiin yksittäisten ikkunoiden menetelmiin.

Yleisesti multitaper-tekniikassa signaali muunnetaan ensin jokaisella taperilla, jotka ovat erityisen energian maksimoivia tappersarjoja, usein discrete prolate spheroidal sequences (DPSS) -taperit. Jokaiselle tälle taperille lasketaan Fourier-trasnformaatio ja saadaan K erilaista periodogrammia. Näiden periodogrammien tulokset yhdistetään usein tasapainotetun tai adaptiivisesti painotetun tavan avulla, jolloin saadaan tiedon kirjoon vähemmän todennäköisesti vääristyneitä sekä pienemmän varianssin spektriestimointi.

Tärkeimmät parametrit ovat aikabandituotteen tuotteen NW ja näppäämä määrä K, jonka arvo on tyypillisesti noin 2NW−1. Adaptiiviset multitaper-menetelmät säätävät painotuksia estimoinnin aikana, mikä voi pienentää keskihajontaa etenkin ei-homoskedastisissa signaaleissa sekä hallita mahdollisia piikkejä spektrissä.

Sovelluksia löytyy monelta alueelta: geofysiikasta ja seismologiasta neurotieteeseen (EEG/MEG), ääni- ja kaiku-analyyseihin sekä ilmastodatakokonaisuuksien spektrianalyysiin. Multitaper-tekniikat tarjoavat paremman bias-variance-tilanteen kuin yksittäisiä ikkunointimenetelmiä, mutta ne vaativat huolellista valintaa NW-parametrien ja tapereiden lukumäärän suhteen. Rajoituksina ovat hieman suurempi laskennallinen kustannus sekä oletus staattisuudesta signaalissa ennemmin kuin täysin aikajositteisissa olosuhteissa.