Recent work in time-frequency analysis proposed to switch the focus from the maxima of the spectrogram toward its zeros, which, for signals corrupted by Gaussian noise, form a random point pattern with a very stable structure leveraged by modern spatial statistics tools to perform component disentanglement and signal detection. The major bottlenecks of this approach are the discretization of the Short-Time Fourier Transform and the boundedness of the time-frequency observation window deteriorating the estimation of summary statistics of the zeros, on which signal processing procedures rely. To circumvent these limitations, we introduce the Kravchuk transform, a generalized time-frequency representation suited to discrete signals, providing a covariant and numerically tractable counterpart to a recently proposed discrete transform, with a compact phase space, particularly amenable to spatial statistics. Interesting properties of the Kravchuk transform are demonstrated, among which covariance under the action of SO(3) and invertibility. We further show that the point process of the zeros of the Kravchuk transform of white Gaussian noise coincides with those of the spherical Gaussian Analytic Function, implying its invariance under isometries of the sphere. Elaborating on this theorem, we develop a procedure for signal detection based on the spatial statistics of the zeros of the Kravchuk spectrogram, whose statistical power is assessed by intensive numerical simulations, and compares favorably to state-of-the-art zeros-based detection procedures. Furthermore it appears to be particularly robust to both low signal-to-noise ratio and small number of samples.


翻译:最新的时间频率分析工作建议将焦点从光谱的最大值转向零值。 对于被高山噪音腐蚀的信号,这种光谱分析形成随机点模式,由现代空间统计工具利用非常稳定的结构来进行组件分解和信号探测。这一方法的主要瓶颈是短时傅里叶变换的离散和时间频率观察窗口的界限使信号处理程序所依赖的零的简要统计数据的估算更加恶化。为了绕过这些限制,我们引入了克拉夫楚克变换,这是适合离散信号的普遍时间频率表示,为最近提议的离散变换提供一个可变和数字可移动的对应方,有一个紧凑的阶段空间,特别适合空间统计。克拉夫楚克变换的有趣特性表现在SO(3)行动和可视性下,时间频率观察窗口的界限模糊性使对零值的估算恶化。为了避免这些限制,我们引入了克拉夫楚克变换的低频值转换过程,一个适合离散信号信号的通用时间频率表示,提供一个可变数和数字可移动的可移动的对应方形信号转换工具,特别是在空间变化的轨道上,在Survical- rodial- rodical-latial- rodical- rodigradu rodial-lade- rodu rodu为以建立于这个Sildal-lavical- or- rodial-toal-toal-toal-toal-toal- lautd- lautdal- la- rodial-toal-toalvical-lades rodal-toal-toal-to

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