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  <name xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Gauss-Markov Theorem and Wiener Filtering</name>
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      <md:firstname xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Clayton</md:firstname>
      
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      <md:firstname xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Elizabeth</md:firstname>
      
      <md:surname xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Gregory</md:surname>
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      <md:firstname xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Jeffrey</md:firstname>
      
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  <md:abstract xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/"/>
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  <content xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
    <para xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="ete_me">Let <m:math><m:ci type="vector">x</m:ci></m:math> and <m:math><m:ci type="vector">y</m:ci></m:math> be jointly Gaussian distributed:
      <m:math display="block">
	<m:apply>
	  <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#distributedin"/>
	  <m:matrix>
	    <m:matrixrow>
	      <m:ci type="vector">x</m:ci>
	    </m:matrixrow>
	    <m:matrixrow>
	      <m:ci type="vector">y</m:ci>
	    </m:matrixrow>
	  </m:matrix>
	  <m:apply>
	    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#normaldistribution"/>
	    <m:matrix>
	      <m:matrixrow>
		<m:ci type="vector">
		  <m:msub>
		    <m:mi>m</m:mi>
		    <m:mi>x</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:matrixrow>
	      <m:matrixrow>
		<m:ci type="vector">
		  <m:msub>
		    <m:mi>m</m:mi>
		    <m:mi>y</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:matrixrow>
	    </m:matrix>
	    <m:matrix>
	      <m:matrixrow>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>xx</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>xy</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:matrixrow>
	      <m:matrixrow>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>yx</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>yy</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:matrixrow>
	    </m:matrix>
	  </m:apply>
	</m:apply>
      </m:math>
      Then the conditional distribution of <m:math><m:ci type="vector">y</m:ci>
      </m:math> given <m:math><m:ci type="vector">x</m:ci>
      </m:math> is
      <m:math display="block">
	<m:apply>
	  <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#distributedin"/>
	  <m:mrow>
	    <m:ci type="vector">y</m:ci>
	    <m:mo>|</m:mo>
	    <m:ci type="vector">x</m:ci>
	  </m:mrow>
	  <m:apply>
	    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#normaldistribution"/>
	    <m:apply>
	      <m:plus/>
	      <m:ci type="vector">
		<m:msub>
		  <m:mi>m</m:mi>
		  <m:mi>y</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>yx</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:apply>
		  <m:inverse/>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>xx</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci type="vector">x</m:ci>
		  <m:ci type="vector">
		    <m:msub>
		      <m:mi>m</m:mi>
		      <m:mi>x</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:ci type="vector">Q</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:apply>
      </m:math>
      where
      <m:math>
	<m:apply>
	  <m:eq/>
	  <m:ci type="vector">Q</m:ci>
	  <m:apply>
	    <m:minus/>
	    <m:ci type="matrix">
	      <m:msub>
		<m:mi>R</m:mi>
		<m:mi>yy</m:mi>
	      </m:msub></m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:ci type="matrix">
		<m:msub>
		  <m:mi>R</m:mi>
		  <m:mi>yx</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	      <m:apply>
		<m:inverse/>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>xx</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:ci type="matrix">
		<m:msub>
		  <m:mi>R</m:mi>
		  <m:mi>xy</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:apply>
      </m:math>
    </para>

    <para xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="para2">We know that the conditional mean
      <m:math display="block">
	<m:apply>
	  <m:eq/>
	  <m:apply>
	    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#estimate"/>
	    <m:ci type="vector">y</m:ci>
	  </m:apply>
	  <m:apply>
	    <m:plus/>
	    <m:ci type="vector">
	      <m:msub>
		<m:mi>m</m:mi>
		<m:mi>y</m:mi>
	      </m:msub></m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:ci type="matrix">
		<m:msub>
		  <m:mi>R</m:mi>
		  <m:mi>yx</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	      <m:apply>
		<m:inverse/>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>xx</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:ci type="vector">x</m:ci>
		<m:ci type="vector">
		  <m:msub>
		    <m:mi>m</m:mi>
		    <m:mi>x</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:apply>
      </m:math>
      is the best estimate of <m:math><m:ci type="vector">y</m:ci></m:math> give <m:math><m:ci type="vector">x</m:ci></m:math> in a (mean) squared error sense.
    </para>

    <example xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="ex1">
      <para xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="ex1para1">
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="vector">x</m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:plus/>
	      <m:ci type="vector">y</m:ci>
	      <m:ci type="vector">W</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	where
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#distributedin"/>
	    <m:ci type="vector">y</m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#normaldistribution"/>
	      <m:ci type="vector">0</m:ci>
	      <m:ci type="matrix"><m:msub>
		  <m:mi>R</m:mi>
		  <m:mi>yy</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math> and
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#distributedin"/>
	    <m:ci type="vector">W</m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#normaldistribution"/>
	      <m:ci type="vector">0</m:ci>
	      <m:ci type="matrix"><m:msub>
		  <m:mi>R</m:mi>
		  <m:mi>WW</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math> and <m:math><m:ci type="vector">y</m:ci></m:math>
	and <m:math><m:ci type="vector">W</m:ci></m:math> are independent.
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#distributedin"/>
	    <m:matrix>
	      <m:matrixrow>
		<m:ci type="vector">x</m:ci>
	      </m:matrixrow>
	      <m:matrixrow>
		<m:ci type="vector">y</m:ci>
	      </m:matrixrow>
	    </m:matrix>
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#normaldistribution"/>
	      <m:matrix>
		<m:matrixrow>
		  <m:ci type="vector">0</m:ci>
		</m:matrixrow>
		<m:matrixrow>
		  <m:ci type="vector">0</m:ci>
		</m:matrixrow>
	      </m:matrix>
	      <m:matrix>
		<m:matrixrow>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:ci type="matrix">
		      <m:msub>
			<m:mi>R</m:mi>
			<m:mi>yy</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci type="matrix">
		      <m:msub>
			<m:mi>R</m:mi>
			<m:mi>WW</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>yy</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:matrixrow>
		<m:matrixrow>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>yy</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>yy</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:matrixrow>
	      </m:matrix>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#distributedin"/>
	    <m:mrow>
	      <m:ci type="vector">y</m:ci>
	      <m:mo>|</m:mo>
	      <m:ci type="vector">x</m:ci>
	    </m:mrow>
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#normaldistribution"/>
	      <m:apply>	
		<m:times/>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>yx</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:apply>
		  <m:inverse/>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>xx</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
		<m:ci type="vector">x</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>yy</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>yx</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:inverse/>
		    <m:ci type="matrix">
		      <m:msub>
			<m:mi>R</m:mi>
			<m:mi>xx</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>xy</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#estimate"/>
	      <m:ci type="vector">y</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:ci type="matrix">
		<m:msub>
		  <m:mi>R</m:mi>
		  <m:mi>yy</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	      <m:apply>
		<m:inverse/>
		<m:apply>
		  <m:plus/>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>yy</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>WW</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:ci type="vector">x</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:ci type="matrix">H</m:ci>
	      <m:ci type="vector">x</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	where <m:math>
	  <m:ci type="matrix">H</m:ci>
	</m:math> is the Wiener filter. Minimum MSE estimator of
	<m:math><m:ci type="vector">y</m:ci></m:math> given
	<m:math><m:ci type="vector">x</m:ci></m:math>.
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="matrix">
	      <m:msub>
		<m:mi>R</m:mi>
		<m:mi>yx</m:mi>
	      </m:msub></m:ci>
	    <m:ci type="matrix">
	      <m:msub>
		<m:mi>R</m:mi>
		<m:mi>yy</m:mi>
	      </m:msub></m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math> and 
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="matrix">
	      <m:msub>
		<m:mi>R</m:mi>
		<m:mi>xx</m:mi>
	      </m:msub></m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:plus/>
	      <m:ci type="matrix">
		<m:msub>
		  <m:mi>R</m:mi>
		  <m:mi>yy</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	      <m:ci type="matrix">
		<m:msub>
		  <m:mi>R</m:mi>
		  <m:mi>WW</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>.
      </para>
    </example>

    <section xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="DO">
      <name xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Direct Optimization</name>

      <para xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="do1">
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="vector">x</m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:plus/>
	      <m:ci type="vector">y</m:ci>
	      <m:ci type="vector">W</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#estimate"/>
	      <m:ci type="vector">y</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:ci type="matrix">G</m:ci>
	      <m:ci type="vector">x</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="matrix">H</m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#argmin"/>
	      <m:domainofapplication>
		<m:ci type="matrix">G</m:ci>
	      </m:domainofapplication>
	      <m:apply>
                <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#expectedvalue"/>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:transpose/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci type="vector">y</m:ci>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:ci type="matrix">G</m:ci>
			<m:ci type="vector">x</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci type="vector">y</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:ci type="matrix">G</m:ci>
		      <m:ci type="vector">x</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	where
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#expectedvalue"/>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:apply>
		<m:transpose/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci type="vector">y</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci type="matrix">G</m:ci>
		    <m:ci type="vector">x</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:ci type="vector">y</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci type="matrix">G</m:ci>
		  <m:ci type="vector">x</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math> is the MSE.
	<equation xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="eqn1">
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci>MS</m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#expectedvalue"/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:transpose/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci type="vector">y</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:ci type="matrix">G</m:ci>
		      <m:ci type="vector">x</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci type="vector">y</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci type="matrix">G</m:ci>
		    <m:ci type="vector">x</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>

	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#expectedvalue"/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">tr</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci type="vector">y</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:ci type="matrix">G</m:ci>
		      <m:ci type="vector">x</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:transpose/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci type="vector">y</m:ci>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:ci type="matrix">G</m:ci>
			<m:ci type="vector">x</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>

	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">tr</m:ci>
	      <m:apply>
		<m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#expectedvalue"/>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci type="vector">y</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:ci type="matrix">G</m:ci>
		      <m:ci type="vector">x</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:transpose/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:ci type="vector">y</m:ci>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:ci type="matrix">G</m:ci>
			<m:ci type="vector">x</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	</equation>
	Minimizing MSE is equivalent to minimizing
	<equation xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="eqn2">
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:power/>
	      <m:ci>ε</m:ci>
	      <m:cn>2</m:cn>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#expectedvalue"/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci type="vector">y</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci type="matrix">G</m:ci>
		    <m:ci type="vector">x</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:transpose/>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci type="vector">y</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:ci type="matrix">G</m:ci>
		      <m:ci type="vector">x</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:plus/>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>yy</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci type="matrix">G</m:ci>
		    <m:ci type="matrix">
		      <m:msub>
			<m:mi>R</m:mi>
			<m:mi>xy</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>yx</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:transpose/>
		    <m:ci type="matrix">G</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci type="matrix">G</m:ci>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>xx</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:apply>
		  <m:transpose/>
		  <m:ci type="matrix">G</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	</equation>
	Taking the derivative with repsect to <m:math><m:ci type="matrix">G</m:ci></m:math>
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:partialdiff/>
	      <m:bvar>
		<m:ci type="matrix">G</m:ci>
	      </m:bvar>
	      <m:apply>
		<m:power/>
		<m:ci>ε</m:ci>
		<m:cn>2</m:cn>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:plus/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:cn>-2</m:cn>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>yx</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:cn>2</m:cn>
		<m:ci type="matrix">G</m:ci>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>xx</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:cn>0</m:cn>
	  </m:apply>
	</m:math>
	This implies
	<equation xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="eqn3">
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="matrix">H</m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:ci type="matrix">
		<m:msub>
		  <m:mi>R</m:mi>
		  <m:mi>yx</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	      <m:apply>
		<m:inverse/>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>xx</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:ci type="matrix">
		<m:msub>
		  <m:mi>R</m:mi>
		  <m:mi>yy</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	      <m:apply>
		<m:inverse/>
		<m:apply>
		  <m:plus/>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>yy</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>WW</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	</equation>
      </para>

      <figure xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="fig1">
	<name xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Geometrical Interpretation</name>
	<media xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" type="image/png" src="geoint.png"/>
	<caption xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:ci type="vector">y</m:ci>
	      <m:apply>
		<m:plus/>
		<m:apply>
		  <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#estimate"/>
		  <m:ci type="vector">y</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci type="vector">y</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#estimate"/>
		      <m:ci type="vector">y</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>,
	  where 
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:minus/>
	      <m:ci type="vector">y</m:ci>
	      <m:apply>
		<m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#estimate"/>
		<m:ci type="vector">y</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math> is the error. The error and the estimate are
	  statistically orthogonal to each other.
	</caption>
      </figure>
    </section>
	    
    <section xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="OC">
      <name xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Orthogonality Condition</name>

      <para xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="oc1">The optimal Wiener filter
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:ci type="matrix">H</m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:ci type="matrix">
		<m:msub>
		  <m:mi>R</m:mi>
		  <m:mi>yy</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	      <m:apply>
		<m:inverse/>
		<m:apply>
		  <m:plus/>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>yy</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>WW</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math> satisfies the following condition
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#expectedvalue"/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci type="vector">y</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#estimate"/>
		    <m:ci type="vector">y</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:transpose/>
		  <m:apply>
		    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#estimate"/>
		    <m:ci type="vector">y</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:ci type="vector">0</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>

	<equation xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="eqn4">
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#expectedvalue"/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci type="vector">y</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#estimate"/>
		    <m:ci type="vector">y</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:transpose/>
		  <m:apply>
		    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#estimate"/>
		    <m:ci type="vector">y</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>

	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#expectedvalue"/>
	      <m:apply>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci type="vector">y</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:transpose/>
		      <m:ci type="vector">x</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:transpose/>
		      <m:ci type="matrix">H</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:ci type="matrix">H</m:ci>
		    <m:ci type="vector">x</m:ci>
		    <m:apply>
		      <m:transpose/>
		      <m:ci type="vector">x</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:transpose/>
		      <m:ci type="matrix">H</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>

	    <m:apply>
	      <m:minus/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>yx</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:apply>
		  <m:transpose/>
		  <m:ci type="matrix">H</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci type="matrix">H</m:ci>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>xx</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:apply>
		  <m:transpose/>
		  <m:ci type="matrix">H</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>

	    <m:apply>
	      <m:minus/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>yy</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:apply>
		  <m:transpose/>
		  <m:ci type="matrix">H</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci type="matrix">H</m:ci>
		<m:apply>
		  <m:plus/>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>yy</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>WW</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:transpose/>
		  <m:ci type="matrix">H</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>

	    <m:apply>
	      <m:minus/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>yy</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:apply>
		  <m:inverse/>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:ci type="matrix">
		      <m:msub>
			<m:mi>R</m:mi>
			<m:mi>yy</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci type="matrix">
		      <m:msub>
			<m:mi>R</m:mi>
			<m:mi>WW</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>yy</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>yy</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:apply>
		  <m:inverse/>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:ci type="matrix">
		      <m:msub>
			<m:mi>R</m:mi>
			<m:mi>yy</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci type="matrix">
		      <m:msub>
			<m:mi>R</m:mi>
			<m:mi>WW</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:plus/>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>yy</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci type="matrix">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mi>WW</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:inverse/>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:ci type="matrix">
		      <m:msub>
			<m:mi>R</m:mi>
			<m:mi>yy</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci type="matrix">
		      <m:msub>
			<m:mi>R</m:mi>
			<m:mi>WW</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>yy</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>

	    <m:ci type="vector">0</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>
	</equation>
      </para>
    </section>

    <section xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="ClassicWeiner">
      <name xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">The Classical Wiener Filter</name>

      <para xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="wiener1">
	

	<figure xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="fig2">
	  <media xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" type="image/png" src="block1.png"/>
	  <caption xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
	    <m:math>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">y</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:math> is a stationary random signal,
	    <m:math>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">w</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:math> is stationary random noise, and the filter is <m:math><m:ci>H</m:ci>
	    </m:math>
	  </caption>
	</figure>
	
	We want to find
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">H</m:ci>
	    <m:ci>ω</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math> that minimizes the MSE
	<equation xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="eqn5">
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:power/>
	      <m:ci>ε</m:ci>
	      <m:cn>2</m:cn>
	    </m:apply>
	    
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#expectedvalue"/>
	      <m:apply>
		<m:power/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:apply>
		    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#estimate"/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">y</m:ci>
		      <m:ci>t</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">y</m:ci>
		    <m:ci>t</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:cn>2</m:cn>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    
	    <m:apply>
	      <m:plus/>
	      <m:apply>
		<m:minus/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>R</m:mi>
		      <m:mrow>
			<m:mover><m:mi>y</m:mi><m:mo>̂</m:mo></m:mover>
			<m:mover><m:mi>y</m:mi><m:mo>̂</m:mo></m:mover>
		      </m:mrow>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <m:cn>0</m:cn>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:cn>2</m:cn>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">
		      <m:msub>
			<m:mi>R</m:mi>
			<m:mrow>
			  <m:mi>y</m:mi>
			  <m:mover><m:mi>y</m:mi><m:mo>̂</m:mo></m:mover>
			</m:mrow>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		    <m:cn>0</m:cn>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>yy</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:cn>0</m:cn>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	</equation>
	where
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">
		<m:msub>
		  <m:mi>R</m:mi>
		  <m:mi>yy</m:mi>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:ci>τ</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#expectedvalue"/>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">y</m:ci>
		  <m:ci>t</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">y</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:ci>t</m:ci>
		    <m:ci>τ</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>. We can express the MSE in the frequency domain by
	noting that
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">
		<m:msub>
		  <m:mi>R</m:mi>
		  <m:mi>yy</m:mi>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:cn>0</m:cn>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:cn>1</m:cn>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:cn>2</m:cn>
		  <m:pi/>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>ω</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:lowlimit>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:infinity/>
		  </m:apply>
		</m:lowlimit>
		<m:uplimit>
		  <m:infinity/>
		</m:uplimit>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>S</m:mi>
		      <m:mi>yy</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		  <m:ci>ω</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	where 
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">
	      <m:msub>
		<m:mi>S</m:mi>
		<m:mi>yy</m:mi>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:ci>ω</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math> is the power spectrum of
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">y</m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math>.
	
	<note xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" type="Recall">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">
		<m:msub>
		  <m:mi>R</m:mi>
		  <m:mi>yy</m:mi>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:ci>τ</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:math> and
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">
		<m:msub>
		  <m:mi>S</m:mi>
		  <m:mi>yy</m:mi>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:ci>ω</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:math> are FT pairs:
	  <m:math display="block">
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msub>
		    <m:mi>S</m:mi>
		    <m:mi>yy</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>ω</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:int/>
		<m:bvar>
		  <m:ci>τ</m:ci>
		</m:bvar>
		<m:lowlimit>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:infinity/>
		  </m:apply>
		</m:lowlimit>
		<m:uplimit>
		  <m:infinity/>
		</m:uplimit>
		<m:apply>
		  <m:times/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">
		      <m:msub>
			<m:mi>R</m:mi>
			<m:mi>yy</m:mi>
		      </m:msub>
		    </m:ci>
		    <m:ci>τ</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:exp/>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:imaginaryi/>
			<m:ci>ω</m:ci>
			<m:ci>τ</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>

	  <m:math display="block">
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>yy</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>τ</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:divide/>
		  <m:cn>1</m:cn>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:cn>2</m:cn>
		    <m:pi/>
		  </m:apply>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:int/>
		  <m:bvar>
		    <m:ci>ω</m:ci>
		  </m:bvar>
		  <m:lowlimit>
		    <m:apply>
		      <m:minus/>
		      <m:infinity/>
		    </m:apply>
		  </m:lowlimit>
		  <m:uplimit>
		    <m:infinity/>
		  </m:uplimit>
		  <m:apply>
		    <m:times/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">
			<m:msub>
			  <m:mi>S</m:mi>
			  <m:mi>yy</m:mi>
			</m:msub>
		      </m:ci>
		      <m:ci>ω</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:exp/>
		      <m:apply>
			<m:times/>
			<m:imaginaryi/>
			<m:ci>ω</m:ci>
			<m:ci>τ</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</note>
      </para>
    </section>

    <section xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="RSR">
      <name xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Random Signal Response of Linear Systems</name>

      <para xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="rsr1">
	<figure xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="fig3">
	  <media xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" type="image/png" src="block2.png"/>
	  <caption xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">
	    <m:math>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">x</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:math> is a stationary random process and <m:math><m:ci>H</m:ci>
	    </m:math> is a linear time-invariant system.
	  </caption>
	</figure>

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#estimate"/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">y</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:int/>
	      <m:bvar>
		<m:ci>u</m:ci>
	      </m:bvar>
	      <m:lowlimit>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:infinity/>
		</m:apply>
	      </m:lowlimit>
	      <m:uplimit>
		<m:infinity/>
	      </m:uplimit>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">h</m:ci>
		  <m:ci>u</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">x</m:ci>
		  <m:apply>
		    <m:minus/>
		    <m:ci>t</m:ci>
		    <m:ci>u</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

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	</m:math>
	</equation>
	since 
	<m:math>
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	    <m:apply>
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		<m:ci>u</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math> is a constant. In particular, if
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">x</m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math> is zero-mean then so is
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#estimate"/>
	    <m:apply>
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	  </m:apply>
	</m:math>.
      </para>
    </section>

    <section xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="AOP">
      <name xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Autocorrelation of Output Process</name>

      <para xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="aop1">
	<equation xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="eqn7">
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	      </m:ci>
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		    <m:ci type="fn">h</m:ci>
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	  </m:apply>
	</m:math>
	</equation>
      </para>
    </section>

    <section xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="PS">
      <name xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Power Spectrum</name>

      <para xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="ps1">
	<equation xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="eqn8">
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		    <m:mover><m:mi>y</m:mi><m:mo>̂</m:mo></m:mover>
		    <m:mover><m:mi>y</m:mi><m:mo>̂</m:mo></m:mover>
		   
		  </m:mrow>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:ci>ω</m:ci>
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	</equation>
      </para>
    </section>

    <section xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="CCCS">
      <name xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Cross-Correlation and Cross-Spectrum</name>

      <para xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="cccs1">
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		    </m:mrow>
		  </m:msub>
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	      </m:apply>

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		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	</equation>
	This implies
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
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		  <m:mrow>
		    <m:mover><m:mi>y</m:mi><m:mo>̂</m:mo></m:mover>
		   
		    <m:mi>x</m:mi>
		  </m:mrow>
		</m:msub>
	      </m:ci>
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	    <m:apply>
	      <m:times/>
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		<m:ci>ω</m:ci>
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	      <m:apply>
		<m:conjugate/>
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		  <m:ci type="fn">H</m:ci>
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	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
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		  <m:mrow>
		    <m:mover><m:mi>y</m:mi><m:mo>̂</m:mo></m:mover>
		    <m:mover><m:mi>y</m:mi><m:mo>̂</m:mo></m:mover>
		    
		  </m:mrow>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:cn>0</m:cn>
	    </m:apply>

	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:apply>
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		<m:cn>1</m:cn>
		<m:apply>
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		  <m:cn>2</m:cn>
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	      </m:apply>
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		      <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#norm"/>
		      <m:apply>
			<m:ci type="fn">H</m:ci>
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		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">
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			<m:mi>S</m:mi>
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		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci>ω</m:ci>
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	      </m:apply>
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	  </m:apply>
	</m:math>

	<m:math display="block">
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		  <m:mrow>
		    <m:mi>y</m:mi>
		    <m:mover><m:mi>y</m:mi><m:mo>̂</m:mo></m:mover>
		    
		  </m:mrow>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:cn>0</m:cn>
	    </m:apply>	

	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:apply>
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		<m:cn>1</m:cn>
		<m:apply>
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	      <m:apply>
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		      <m:msub>
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		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>

	<m:math display="block">
	  <m:apply>
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	      <m:ci type="fn">
		<m:msub>
		  <m:mi>S</m:mi>
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		</m:msub></m:ci>
	      <m:ci>ω</m:ci>
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	      <m:plus/>
	      <m:apply>
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		  <m:msub>
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		  </m:msub></m:ci>
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	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msub>
		    <m:mi>S</m:mi>
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	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
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	      <m:ci type="fn">
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		  <m:mi>S</m:mi>
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	      <m:ci>ω</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">
		<m:msub>
		  <m:mi>S</m:mi>
		  <m:mi>yy</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	      <m:ci>ω</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	since 
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">y</m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math> and
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn">w</m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math> are independent. Thus, the expression for the MSE becomes
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:power/>
	      <m:ci>ε</m:ci>
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	    </m:apply>
	    
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:apply>
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		<m:apply>
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	      </m:apply>
	      <m:apply>
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		</m:bvar>
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		  <m:apply>
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		</m:lowlimit>
		<m:uplimit>
		  <m:infinity/>
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		<m:apply>
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		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:apply>
			<m:power/>
			<m:apply>
			  <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#norm"/>
			  <m:apply>
			    <m:ci type="fn">H</m:ci>
			    <m:ci>ω</m:ci>
			  </m:apply>
			</m:apply>
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			<m:plus/>
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			  <m:ci>ω</m:ci>
			</m:apply>
			<m:apply>
			  <m:ci type="fn">
			    <m:msub>
			      <m:mi>S</m:mi>
			      <m:mi>ww</m:mi>
			    </m:msub></m:ci>
			  <m:ci>ω</m:ci>
			</m:apply>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:times/>
		      <m:cn>2</m:cn>
		      <m:apply>
			<m:conjugate/>
			<m:apply>
			  <m:ci type="fn">H</m:ci>
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		      </m:apply>
		      <m:apply>
			<m:ci type="fn">
			  <m:msub>
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			    <m:mi>yy</m:mi>
			  </m:msub></m:ci>
			<m:ci>ω</m:ci>
		      </m:apply>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">
		      <m:msub>
			<m:mi>S</m:mi>
			<m:mi>yy</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci>ω</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:power/>
	    <m:ci>ε</m:ci>
	    <m:cn>2</m:cn>
	  </m:apply>
	</m:math> is minimized by minimizing the integrand each frequency 
	<m:math><m:ci>ω</m:ci></m:math>. This implies
	<m:math display="block">
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:times/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">H</m:ci>
		<m:ci>ω</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:plus/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>S</m:mi>
		      <m:mi>yy</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci>ω</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>S</m:mi>
		      <m:mi>ww</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci>ω</m:ci>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">
		<m:msub>
		  <m:mi>S</m:mi>
		  <m:mi>yy</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	      <m:ci>ω</m:ci>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math>
	
	<m:math display="block">
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">H</m:ci>
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	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>S</m:mi>
		      <m:mi>yy</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci>ω</m:ci>
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		<m:apply>
		  <m:plus/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">
		      <m:msub>
			<m:mi>S</m:mi>
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		    <m:ci>ω</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">
		      <m:msub>
			<m:mi>S</m:mi>
			<m:mi>ww</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci>ω</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
      </para>

      <example xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="cccsEx">
	
	<figure xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="fig4">
	  <media xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" type="image/png" src="syy.png"/>
	</figure>

	<figure xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="fig5">
	  <media xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" type="image/png" src="sww.png"/>
	</figure>

	<figure xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="fig6">
	  <media xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" type="image/png" src="h.png"/>
	</figure>
      </example>
    </section>

    <section xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="comparison">
      <name xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Comparison</name>

      <section xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="SV">
	<name xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Signal Vector (discrete-time)</name>
	
	<para xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="sv1">
	  <m:math display="block">
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:ci type="matrix">H</m:ci>
	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:ci type="matrix">
		  <m:msub>
		    <m:mi>R</m:mi>
		    <m:mi>yy</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:apply>
		  <m:inverse/>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:ci type="matrix">
		      <m:msub>
			<m:mi>R</m:mi>
			<m:mi>yy</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci type="matrix">
		      <m:msub>
			<m:mi>R</m:mi>
			<m:mi>ww</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:math>
	  Here 
	  <m:math>
	    <m:ci type="matrix">H</m:ci>
	  </m:math> is a matrix, 
	  <m:math>
	    <m:ci type="matrix">
	      <m:msub>
		<m:mi>R</m:mi>
		<m:mi>yy</m:mi>
	      </m:msub></m:ci>
	  </m:math> is the signal "power", and
	  <m:math>
	    <m:ci type="matrix">
	      <m:msub>
		<m:mi>R</m:mi>
		<m:mi>ww</m:mi>
	      </m:msub></m:ci>
	  </m:math> is the noise "power".
	</para>
      </section>

      <section xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="classical">
	<name xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/">Classical (continuous-time)</name>

	<para xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="class1">
	  <equation xmlns:md="http://cnx.rice.edu/mdml/0.4" xmlns:m="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:bib="http://bibtexml.sf.net/" id="eqn10">
	  <m:math>
	    <m:apply>
	      <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">H</m:ci>
		<m:ci>ω</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>S</m:mi>
		      <m:mi>yy</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci>ω</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:plus/>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">
		      <m:msub>
			<m:mi>S</m:mi>
			<m:mi>yy</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci>ω</m:ci>
		  </m:apply>
		  <m:apply>
		    <m:ci type="fn">
		      <m:msub>
			<m:mi>S</m:mi>
			<m:mi>ww</m:mi>
		      </m:msub></m:ci>
		    <m:ci>ω</m:ci>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>

	      <m:apply>
		<m:times/>
		<m:apply>
		  <m:ci type="fn">
		    <m:msub>
		      <m:mi>S</m:mi>
		      <m:mi>yy</m:mi>
		    </m:msub></m:ci>
		  <m:ci>ω</m:ci>
		</m:apply>
		<m:apply>
		  <m:inverse/>
		  <m:apply>
		    <m:plus/>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">
			<m:msub>
			  <m:mi>S</m:mi>
			  <m:mi>yy</m:mi>
			</m:msub></m:ci>
		      <m:ci>ω</m:ci>
		    </m:apply>
		    <m:apply>
		      <m:ci type="fn">
			<m:msub>
			  <m:mi>S</m:mi>
			  <m:mi>ww</m:mi>
			</m:msub></m:ci>
		      <m:ci>ω</m:ci>
		    </m:apply>
		  </m:apply>
		</m:apply>
	      </m:apply>

	    </m:apply>
	  </m:math>
	  </equation>
	  Which means that the Wiener Filter is defined as the ratio 
	  of signal power to the sum of signal power and noise power.
	  </para>
      </section>
    </section>
  </content>
  
</document>
