衡量兩個信號之間相關性的一種測度函數。對確定性信號和隨機信號雖有不同的定義形式，但它們的核心內涵是一致的。考慮兩個確定的連續信號x(t)和y(t)，如果二者在時間域(−∞,+∞)上均為平方可積的，則可定義二者之間的互相關函數為：
定義中所給出的積分表達式提供瞭
x(
t)和
y(
t+
τ)相對於時間間隔
τ的相關性的一種測度，可用以比較和衡量二者之間的相似程度。如果
x(
t)和
y(
t)相同，則稱
R
xx(
τ)為信號
x(
t)的自相關函數。對於離散的無窮序列信號
x(
k)和
y(
k)，它們的互相關和自相關函數序列可分別定義為：
和
若信號
x(
t)和
y(
t)均以
T為周期，或序列{
x(
k)}和{
y(
k)}都以
N為循環長度，則它們的相關函數也是周期的或循環的。對於兩個時間連續的隨機信號
x(
t)和
y(
t)，它們的相關函數可通過取數學期望值來定義：
式中符號
E[·]表示對括號內的隨機變量求數學期望值。在特殊情況下，可通過隨機信號的一個樣本函數來測量其按時間平均的相關函數，但這種局限於單個樣本的按時間平均的相關函數，與通過
數學期望規定的概率平均相關函數是不相同的。當隨機信號具有平穩且遍歷性質時，概率平均相關函數與時間平均相關函數幾乎處處相等。為計算簡便，可通過隨機信號的樣本值以時間平均的方式求得的相關函數，取代在概率平均意義下所求出的相關函數，即：
