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信号分析

互相关性分析

扫描两路等长定量波在各时滞上的共变,用峰值滞后估计对齐,而不是看同一列自己的 ACF。

更新日期 2026-08-29 信号分析

这篇能回答什么

互相关性分析回答的是:「两路已经按同一时钟采样的定量波,在哪个时滞 k 上共变最强」。ACF 问的是 y_t 与 y_{t-k};本页问的是 x_t 与 y_{t-k}(或反过来)。教学结果把滞后位置折进近 / 中 / 远占用:类别 A 近滞后、类别 B 中滞后、类别 C 远滞后。占用是滞后条个数,不是峰值 r̂_xy(k*) 本身。

适合:两路传感器对齐、宏观两列谁领先、广告与销量的延迟探索。教学示例用时间序列表里成对的序列 A / B,或收益与市场收益。只要「同一列的记忆停在第几阶」,去(偏)自相关分析。只要同期线性相关、不扫滞后,用Pearson 相关。

什么时候不该用

两列各带单位根,先分别ADF或差分,否则远滞后占用会被共同趋势堆满。要「X 的历史有没有增量预测力」,主检验是格兰杰因果,互相关只是探索图。三条及以上的系统脉冲用VAR。

如何选择方法

先数有几路、问的是自己还是彼此。一路、定 ARMA:ACF / PACF。两路、找延迟或对齐:本页。两路、要预测增量的 F 检验:格兰杰。两路、只要 k=0 的 r:Pearson。互相关图可以两边都不截尾,因为它不是用来写 (p,q) 的。

  • 互相关:恰好 2 条等长定量波;输出 CCF 图,以及近 / 中 / 远滞后占用。

  • (偏)自相关:1 条波的 ACF / PACF,定自己的阶。

  • Pearson:同期 r,没有滞后轴。

  • 格兰杰 / VAR:预测增量或系统脉冲,不是对齐时延。

输入、输出与限制

输入

两列定量、等长、同一时间索引。哪一列当参考、哪一列当移动,决定峰值滞后的符号:正 k 通常表示参考列领先。

  • 参考序列:最少 1 个,最多 1 个。

  • 对照序列:最少 1 个,最多 1 个。

输出

占用表把滞后位置打进三个互斥档:类别 A 近、类别 B 中、类别 C 远,给出频数、占比与合计。图给出 CCF 棒及近似置信带。读延迟用峰值所在的 k;占用只说明「远处还有没有条」。

产品限制

  • 占用合计是滞后条数,不必等于工作表行数。

  • 常用最大 |k| 约为 min(40, T/4),更远处噪声大。

  • 两列都有强自相关时,应先预白化再读峰,否则假峰会成串。

  • 类别 A/B/C 不是「正相关 / 负相关 / 无关」三种符号。

  • 本页不输出格兰杰 F,也不输出 VAR 脉冲。

案例

研究问题。 宏观教学表里的序列 A 与序列 B,或个股收益与市场收益,看起来会一起动,但不知道是同期、还是某一列固定晚几期。要先看共变堆在近滞后还是拖到远处,再读峰值 k。

教学示例的滞后占用合计 310 条:近滞后(类别 A)80(25.81%),中滞后(类别 B)77(24.84%),远滞后(类别 C)153(49.35%)。远档几乎一半,提示共变没有在短滞后收干净——常见于共同趋势或未预白化。下载时间序列表后,勾两列等长序列。310 与 80 行宏观、180 行收益都不必相等。

下载教学示例表(时间序列)

在 StatsX 中操作

  1. 步骤 1 · 上传表格

    打开工作台,将 Excel / CSV / JSON 拖入上传区。成对宏观列用带序列 A/B 的工作表;收益与市场用「returns」。单文件不超过 20 MB。

  2. 步骤 2 · 查看画像与质量

    两列须为定量、等长、同一时钟。一列缺期末尾,先对齐再跑。不要把事件 0/1 当对照波。

  3. 步骤 3 · 选择「互相关性分析」

    在算法目录搜索「互相关」或「CCF」,点选互相关性分析。不要选(偏)自相关——那一页只收一列。

  4. 步骤 4 · 指定变量并运行

    参考序列与对照序列各勾一列。对调角色会翻转峰值符号。不要一次丢进三列。

  5. 步骤 5 · 阅读结果

    先看远档是否异常厚,再在图上找超出带的峰值 k。49.35% 不是「最佳延迟 = 远档中点」。

StatsX 工作台上传时间序列以便做互相关
将教学示例表拖入工作台上传区。
列画像确认两列等长定量波
列画像给出类型与缺失,便于确认两列共享同一时间索引。
在目录中选择互相关性分析
在算法目录中选定「互相关性分析」,而不是(偏)自相关。
为互相关指定参考列与对照列
参考序列与对照序列各勾一列后运行。

如何阅读输出

占用表把 310 条滞后棒分进三档。近档 80(25.81%),中档 77(24.84%)最瘦,远档 153(49.35%)几乎一半。这是「远处仍有条」的计数,还不是「两列在很远的地方同步最强」。没有逐阶 r̂_xy(k) 时,不要把 49.35% 写成峰值相关。

互相关性分析结果表
项目类别统计量取值
互相关性分析类别 A频数80
互相关性分析类别 B频数77
互相关性分析类别 C频数153
互相关性分析合计有效样本 N310
互相关性分析类别 A占比(%)25.81
互相关性分析类别 B占比(%)24.84
互相关性分析类别 C占比(%)49.35

左右滑动可查看完整表格

教学示例表在 StatsX 工作台中的计算结果口径。

互相关性分析近中远滞后占用表
工作台中的近/中/远滞后占用,数字应与上表一致。
互相关函数棒形图或滞后占用柱
峰值时滞在 CCF 图上读;占用表只提供分箱计数,不给出 r_xy。

近档 25.81%、中档 24.84%、远档 49.35%。远档领先时,先问两列是不是还在一起爬坡:共同趋势会让几乎所有 k 都「有条」。预白化(先对参考列拟合 AR,再用同一滤波器打对照列)之后,峰若还在,对齐才比较可信。ACF 页的 233 条占用是另一条序列自己的滞后,不能和 310 混引。

解读顺序:两列是否已平稳 → 远档是否被趋势堆满 → 图上 |r̂_xy| 最大的 k 与符号 → 对调角色峰是否翻号 → 才写「对照列滞后 k 期」。要预报增量,把同一对列送进格兰杰,不要把峰值 k 直接写成因果。

理论与公式

总体互相关在滞后 k 上连接两路零均值平稳过程。样本估计用重叠段的叉积:

ACF 是 x=y 的特例。白噪声近似下单根棒的带仍约 ±1.96/√T,但两列若各自有色,假峰会成串,预白化把参考列做成接近白噪声后再扫。峰值 k* = arg max |r̂_xy(k)| 才是对齐延迟。本页占用表按 |k| 分成近、中、远后清点棒数。它是直方图,不是 ρ_xy(k) 的估计。远档占比高,只提高「共变可能拖得很长或趋势未去掉」的先验。

注意事项

  • 共同斜坡会让几乎所有滞后都「有条」,先差分或去趋势。

  • 未预白化时,各自的 AR 记忆会复制到 CCF 上,峰会成串。

  • 三档加总是 100%,不能把占比解释成相关系数或延迟期数。

  • 对调参考 / 对照会翻转 k 的符号,论文要写清谁领先。

  • Pearson 的 r 只是 k=0 一根,显著不等于「没有延迟」。

  • 格兰杰拒绝「无增量预测」也不等于本页的峰值时滞。

常见问题

参考文献

  • Box, G. E. P., Jenkins, G. M., Reinsel, G. C., & Ljung, G. M. Time Series Analysis: Forecasting and Control[M]. Wiley.

  • Bendat, J. S., & Piersol, A. G. Random Data: Analysis and Measurement Procedures[M]. Wiley.

  • Brockwell, P. J., & Davis, R. A. Introduction to Time Series and Forecasting[M]. Springer.

  • 王燕. 应用时间序列分析[M]. 中国人民大学出版社.