出版社： 西安电子科技大学出版社
ISBN：9787560630724
版次：1
商品编码：11324207
包装：平装
开本：16开
出版时间：2013-07-01
用纸：胶版纸
页数：151
正文语种：中文
具体描述
内容简介
《随机信号分析基础/高等学校电子信息学科“十二五”规划教材》共分为六章，主要包括随机信号的基本理论和分析方法，在回顾随机变量研究方法的基础上引出随机信号的相关概念，然后分别从随机信号的时域和频域讨论随机信号的特点等。目录
第一章 随机变量基础1.1 概率基本术语
1.1.1 概率空间
1.1.2 条件概率
1.2 随机变量及其分布
1.2.1 随机变量
1.2.2 随机变量统计描述
1.2.3 常见随机变量的分布
1.3 随机变量函数及其分布
1.3.1 一维随机变量函数的分布
1.3.2 二维随机变量函数的分布
1.4 随机变量及其函数的数字特征
1.4.1 一维随机变量的数字特征
1.4.2 二维随机变量的数字特征
1.4.3 随机变量的矩
1.4.4 n维随机变量的数字特征
1.4.5 统计平均算子
1.5 高斯随机变量
1.5.1 高斯随机变量的概率密度函数
1.5.2 一维高斯分布函数的求解
1.5.3 高斯随机变量的性质
习题一
第二章 随机信号的基本概念
2.1 随机信号的定义及其分类
2.1.1 随机信号的定义
2.1.2 随机信号的分类
2.2 随机信号的统计描述
2.2.1 随机信号的概率分布
2.2.2 随机信号的数字特征
2.2.3 典型信号举例
2.3 两个随机信号的统计特性分析
2.3.1 联合概率分布
2.3.2 联合矩特性
2.3.3 正交性、线性无关性与统计独立性
2.4 高斯随机信号
2.4.1 高斯随机信号的概念
2.4.2 高斯随机信号的性质
习题二
第三章 随机信号的平稳性与各态历经性
3.1 平稳性与联合平稳性
3.1.1 严平稳与宽平稳随机信号
3.1.2 广义平稳的判定与意义
3.1.3 联合平稳性
3.1.4 其他平稳的概念
3.2 平稳信号的相关函数
3.2.1 自相关函数的性质
3.2.2 互相关函数的性质
3.2.3 平稳随机信号的相关系数与相关时间*
3.3 随机信号的各态历经性
3.3.1 统计平均与时间平均
3.3.2 均值各态历经性
3.3.3 相关函数各态历经性
3.3.4 随机信号的广义各态历经性
3.3.5 意义及应用
习题三
第四章 随机信号的频域分析
4.1 确知信号分析
4.1.1 确知信号的类型
4.1.2 确知信号的自相关函数与互相关函数
4.1.3 能量信号的能量谱
4.1.4 功率信号的功率谱
4.2 随机信号的功率谱密度
4.2.1 随机信号功率谱密度的定义
4.2.2 平稳随机信号的功率谱密度
4.2.3 功率谱密度的性质
4.3 互功率谱密度
4.3.1 定义与性质
4.3.2 互功率谱与互相关函数的关系
4.4 随机信号的带宽
4.5 高斯白噪声与带限白噪声
4.5.1 高斯白噪声
4.5.2 带限白噪声
习题四
第五章 随机信号通过线性系统分析
5.1 线性系统的基本理论
5.1.1 线性系统的概念
5.1.2 线性系统的分析方法
5.2 随机信号通过线性系统分析
5.2.1 随机信号通过线性时不变系统的时域分析
5.2.2 随机信号通过线性系统的频域分析
5.2.3 多个随机信号通过线性系统分析*
5.3 白噪声通过线性系统分析
5.3.1 输入输出统计特性
5.3.2 白噪声通过理想低通线性系统
5.3.3 白噪声通过理想带通线性系统
5.4 线性系统输出端随机信号的概率分布
5.4.1 高斯随机信号通过线性系统
5.4.2 宽带非高斯随机信号通过窄带线性系统
5.5 最佳线性滤波器*
5.5.1 输出信噪比最大的最佳线性滤波器
5.5.2 匹配滤波器
习题五
第六章 窄带随机信号分析
6.1 希尔伯特变换
6.1.1 希尔伯特变换定义
6.1.2 希尔伯特变换的性质
6.2 窄带随机信号的定义及表示
6.2.1 窄带随机信号的定义
6.2.2 窄带随机信号的表示
6.3 窄带随机信号的统计分析
6.4 窄带高斯随机信号包络和相位分布
6.4.1 窄带高斯噪声的包络和相位的一维概率分布
6.4.2 窄带高斯随机信号包络平方的一维分布*
6.5 随相正弦波信号加窄带高斯噪声之和的包络和相位的分布
6.5.1 随相正弦波加窄带高斯噪声包络和相位的分布
6.5.2 随相正弦波加窄带高斯噪声包络平方的一维分布*
习题六
附录A 本书常用符号
附录B 三角函数变换表
附录C 常用信号的傅里叶变换表
附录D 傅里叶变换的基本性质
参考文献
前言/序言
《现代通信系统设计与实现》 一、 导言 在信息爆炸的时代，通信技术扮演着举足轻重的角色，深刻地影响着社会、经济和生活的方方面面。从无线的连接到信息的实时传输，现代通信系统的高效、可靠和安全的实现，依赖于一系列复杂而精密的理论与技术。本书旨在为电子信息学科的学子们提供一个系统、深入的学习平台，帮助他们掌握现代通信系统设计的核心理念、关键技术以及实际实现方法。我们不仅会探讨通信系统的基本原理，更会着重于当前业界广泛应用的先进技术和方法，使读者能够站在前沿，理解通信系统如何从理论走向现实，并能独立完成系统的设计与初步实现。 本书的编写，紧密结合了电子信息学科“十二五”规划教材的教学目标，力求内容的前沿性、系统性与实用性相结合。我们希望通过这本书，能够培养出具备扎实理论基础和强大工程实践能力的新一代通信工程师，他们将是推动未来信息社会发展的生力军。 二、 通信系统概览与关键要素 任何通信系统，无论是模拟还是数字，其核心目标都是在信源与信宿之间，通过一个或多个传输媒介，准确、高效地传递信息。理解通信系统的整体架构是学习的基础。我们将从以下几个方面入手： 1. 信源与信宿： 信源是产生信息的实体，可以是声音、图像、文本等；信宿则是接收和理解信息的实体。理解信源的特性（如信息速率、统计特性）对设计高效的编码和调制方案至关重要。 2. 发送端： 发送端负责将信源信息转换成适合传输的信号。这通常涉及信源编码、信道编码、调制等过程。 信源编码（数据压缩）： 旨在去除信息中的冗余，减小传输所需的比特数，提高传输效率。我们将介绍熵编码（如Huffman编码、算术编码）、预测编码（如LPC）以及基于模型的编码（如DCT、小波变换）等原理与应用。 信道编码（纠错编码）： 用于在信号传输过程中抵抗噪声和干扰，提高传输的可靠性。本书将深入探讨线性分组码（如Hamming码、BCH码）、卷积码，以及现代通信中占主导地位的Turbo码和LDPC码等强大的纠错编码技术，并分析其性能优势与复杂度。 调制（Mapping）： 将数字比特流映射到模拟信号的载波上，使其能够通过传输媒介传播。我们将详细讲解幅度调制（ASK）、频率调制（FSK）、相位调制（PSK），以及更高效的正交振幅调制（QAM）系列，并分析其频谱效率和抗噪声能力。 3. 传输媒介： 信号通过媒介传播，媒介的特性（如带宽、衰减、噪声、延迟）直接影响信号的质量。本书将涵盖有线传输（同轴电缆、光纤）和无线传输（空间传播、电磁波），并分析不同媒介的优缺点和应用场景。 4. 接收端： 接收端负责从传输过来的信号中恢复原始信息。这包括解调、信道解码、信源解码等过程。 解调： 将接收到的模拟信号还原成数字比特流。 信道解码： 利用发送端添加的冗余信息，检测并纠正传输过程中引入的错误。 信源解码： 将恢复的数字比特流转换回原始的信息形式。 5. 噪声与干扰： 噪声是通信系统中不可避免的因素，它会降低信号质量，导致误码。我们将分析不同类型的噪声（加性高斯白噪声AWGN、脉冲噪声等）的统计特性，并讨论其对系统性能的影响。 三、 现代通信系统的关键技术 在掌握了通信系统的基本要素后，本书将聚焦于现代通信系统中至关重要的先进技术，这些技术是实现高性能、高效率通信系统的基石。 1. 多用户通信技术： 随着用户数量的激增，如何高效地共享有限的通信资源成为核心挑战。 多址技术： 频分多址（FDMA）： 将总带宽划分为多个子信道，分配给不同的用户。 时分多址（TDMA）： 将时间划分为多个时隙，分配给不同的用户。 码分多址（CDMA）： 利用不同的扩频码区分用户，用户可以在同一时间和同一频段通信，具有抗干扰能力强、保密性好等优点。 正交频分多址（OFDM）： 将高速数据流分解成多个低速数据流，在多个正交的子载波上并行传输，有效克服多径衰落，是4G/5G等现代无线通信系统的核心技术。我们将深入分析OFDM的原理、关键技术（如循环前缀CP、窗口化）及其在LTE、Wi-Fi等系统中的应用。 多天线技术： MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）： 利用多根发射天线和多根接收天线，在同一频段内实现空间复用，显著提升系统容量和链路可靠性。我们将详细讲解其关键技术，如空分多址（SDMA）、波束赋形、预编码等，并探讨不同MIMO配置（如SU-MIMO, MU-MIMO）的设计思路。 波束赋形（Beamforming）： 通过调整天线阵列的幅度和相位，将信号能量聚焦于特定方向，提高信号强度，减少干扰。 2. 先进的信道编码技术： Turbo码与LDPC码： 这两种现代的现代纠错码在接近香农极限的信噪比下仍能提供极高的性能，是4G、5G等通信系统不可或缺的关键技术。本书将深入解析它们的编码结构、译码算法（如BCJR算法、信仰传播算法）以及它们在实际系统中的性能表现。 3. 现代调制解调技术： OFDM中的调制： 结合OFDM的特点，分析在各个子载波上如何进行QPSK、16QAM、64QAM等调制，以及如何进行相应的解调。 高级调制方案： 讨论更高阶的QAM，以及在特定场景下的特殊调制技术。 4. 信道估计与均衡： 在存在多径效应、衰落和噪声的信道中，准确估计信道特性并进行信号恢复是至关重要的。本书将介绍最小均方误差（MMSE）、最小二乘（LS）等信道估计方法，以及线性均衡（如MMSE均衡）和非线性均衡（如MLSE）等均衡技术。 5. 认知无线电与软件定义无线电（SDR）： 介绍无线通信的智能化和灵活性。认知无线电能够感知周围的无线电环境，动态地调整通信参数以优化频谱利用。软件定义无线电则将无线电通信的功能通过软件实现，使得硬件更加通用化，方便升级和功能扩展。 四、 通信系统设计与实现流程 理论的学习最终要服务于实际的系统设计与实现。本书将引导读者理解一个通信系统从需求分析到最终部署的整个流程。 1. 需求分析与系统架构设计： 根据应用场景（如手机通信、卫星通信、物联网）的需求，确定系统的关键性能指标（如数据速率、延迟、可靠性、覆盖范围），并初步构建系统架构。 2. 关键模块的设计与仿真： 编码与调制模块设计： 选择合适的信源编码、信道编码和调制方案，并利用MATLAB、Python等工具进行仿真验证。 OFDM系统设计： 实现OFDM的发送端（IFFT、加CP、并行转串行）和接收端（串行转并行、去CP、FFT），以及其中的关键算法。 MIMO系统设计： 仿真MIMO系统的空间复用、分集增益等。 信道模型建立： 建立符合实际场景的信道模型（如Rayleigh衰落、Rice衰落），并进行仿真。 3. 硬件实现与嵌入式开发： FPGA/ASIC实现： 介绍如何将通信算法映射到硬件平台，并使用HDL语言（Verilog/VHDL）进行设计。 DSP处理器应用： 讲解如何利用数字信号处理器（DSP）实现复杂的通信算法。 嵌入式系统开发： 介绍在嵌入式平台上（如ARM系列处理器）开发通信系统的软件模块。 4. 测试与优化： 性能测试： 在仿真环境和实际硬件平台上，对通信系统的误码率（BER）、吞吐量、功耗等关键性能指标进行测试。 系统优化： 根据测试结果，对系统设计进行优化，以满足性能要求。 五、 未来发展趋势与前沿探索 通信技术的发展日新月异，本书也将展望未来的发展方向，激励读者持续学习与探索。 1. 5G及未来移动通信（6G）： 探讨5G通信的关键技术（如大规模MIMO、网络切片、边缘计算）以及6G可能的发展方向（如太赫兹通信、天地一体化网络）。 2. 物联网（IoT）通信： 介绍低功耗广域网（LPWAN）技术（如LoRa, NB-IoT），以及面向海量设备的通信挑战。 3. 人工智能在通信中的应用： 探讨AI如何用于信道估计、智能调度、网络优化等方面。 4. 量子通信： 简要介绍量子通信的基本原理和潜在应用。 六、 结论 《现代通信系统设计与实现》是一本集理论深度与工程实践于一体的教材。我们不仅会深入剖析通信系统的基本原理和核心技术，更会引导读者理解如何将这些理论转化为实际的系统设计与实现。本书期望能为广大学子打下坚实的通信理论基础，掌握现代通信系统的关键技术，并培养出独立解决复杂通信工程问题的能力。我们相信，通过本书的学习，读者将能够更好地迎接信息时代通信技术发展的挑战与机遇，为构建更智能、更互联的未来做出贡献。
用户评价
评分
这本书的另一大亮点在于其对噪声的深入分析。无论是白噪声、有色噪声，还是带通噪声，书中都给出了详细的数学模型和分析方法。这对于电子信息领域的工程师来说至关重要，因为噪声是影响系统性能的关键因素之一。书中不仅介绍了如何识别和量化不同类型的噪声，还探讨了如何设计滤波器来抑制噪声，以及如何评估噪声对系统输出的影响。这些内容都紧密结合了实际工程问题，让理论知识变得更加实用。
评分在方法论上，作者采用了循序渐进的方式，从最基本的概念入手，逐步引入更复杂的理论和技术。每一章都设计了练习题，这些题目难度适中，能够帮助读者巩固所学知识，并检验自己对概念的理解程度。此外，书中还穿插了一些经典的案例分析，例如通信系统中的信道建模，或者雷达系统中信号检测等，这些案例生动形象地展示了随机信号分析在实际中的应用，极大地激发了我学习的兴趣。
评分我尤其欣赏的是书中对随机信号在系统中的响应的讨论。无论是线性系统还是非线性系统，书中都详细推导了随机信号通过系统后的统计特性变化。对于通信系统中常见的调制解调过程，书中也给出了基于随机信号分析的详细阐述，这对于理解现代通信技术的底层原理非常有帮助。此外，书中还对一些高级课题，如卡尔曼滤波等，进行了简要介绍，虽然篇幅不长，但足以勾起读者对这些更深入内容的探索欲望。
评分这本书的封面设计简洁大气，书名《随机信号分析基础》一眼就能看出其核心内容，副标题“高等学校电子信息学科‘十二五’规划教材”则表明了其学术定位和权威性。当我翻开目录，首先映入眼帘的是对概率论基础的详尽梳理，包括随机变量、概率密度函数、期望、方差等基本概念的介绍，这一部分写得非常扎实，对于初学者来说，能够建立起坚实的数学基础。紧接着，书中详细阐述了各种重要的概率分布，如均匀分布、指数分布、正态分布以及泊松分布等，并配以丰富的实例，让我能够深刻理解这些分布在实际应用中的意义。
评分在深入探讨随机信号的分析方法方面，这本书展现了其独特的视角。它并没有仅仅停留在理论的堆砌，而是花了大量篇幅讲解了如何利用傅里叶变换、功率谱密度等工具来描述和分析随机信号的时域和频域特性。特别是关于随机过程的平稳性、遍历性等概念的阐述，结合图示和数学推导，让我对这些抽象的概念有了更清晰的认识。书中还特别强调了如何通过实际测量和数据处理来估计随机信号的统计特性，这对于工程实践具有很强的指导意义。
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