齣版社： 西安電子科技大學齣版社
ISBN：9787560630724
版次：1
商品編碼：11324207
包裝：平裝
開本：16開
齣版時間：2013-07-01
用紙：膠版紙
頁數：151
正文語種：中文
具體描述
內容簡介
《隨機信號分析基礎/高等學校電子信息學科“十二五”規劃教材》共分為六章，主要包括隨機信號的基本理論和分析方法，在迴顧隨機變量研究方法的基礎上引齣隨機信號的相關概念，然後分彆從隨機信號的時域和頻域討論隨機信號的特點等。目錄
第一章 隨機變量基礎1.1 概率基本術語
1.1.1 概率空間
1.1.2 條件概率
1.2 隨機變量及其分布
1.2.1 隨機變量
1.2.2 隨機變量統計描述
1.2.3 常見隨機變量的分布
1.3 隨機變量函數及其分布
1.3.1 一維隨機變量函數的分布
1.3.2 二維隨機變量函數的分布
1.4 隨機變量及其函數的數字特徵
1.4.1 一維隨機變量的數字特徵
1.4.2 二維隨機變量的數字特徵
1.4.3 隨機變量的矩
1.4.4 n維隨機變量的數字特徵
1.4.5 統計平均算子
1.5 高斯隨機變量
1.5.1 高斯隨機變量的概率密度函數
1.5.2 一維高斯分布函數的求解
1.5.3 高斯隨機變量的性質
習題一
第二章 隨機信號的基本概念
2.1 隨機信號的定義及其分類
2.1.1 隨機信號的定義
2.1.2 隨機信號的分類
2.2 隨機信號的統計描述
2.2.1 隨機信號的概率分布
2.2.2 隨機信號的數字特徵
2.2.3 典型信號舉例
2.3 兩個隨機信號的統計特性分析
2.3.1 聯閤概率分布
2.3.2 聯閤矩特性
2.3.3 正交性、綫性無關性與統計獨立性
2.4 高斯隨機信號
2.4.1 高斯隨機信號的概念
2.4.2 高斯隨機信號的性質
習題二
第三章 隨機信號的平穩性與各態曆經性
3.1 平穩性與聯閤平穩性
3.1.1 嚴平穩與寬平穩隨機信號
3.1.2 廣義平穩的判定與意義
3.1.3 聯閤平穩性
3.1.4 其他平穩的概念
3.2 平穩信號的相關函數
3.2.1 自相關函數的性質
3.2.2 互相關函數的性質
3.2.3 平穩隨機信號的相關係數與相關時間*
3.3 隨機信號的各態曆經性
3.3.1 統計平均與時間平均
3.3.2 均值各態曆經性
3.3.3 相關函數各態曆經性
3.3.4 隨機信號的廣義各態曆經性
3.3.5 意義及應用
習題三
第四章 隨機信號的頻域分析
4.1 確知信號分析
4.1.1 確知信號的類型
4.1.2 確知信號的自相關函數與互相關函數
4.1.3 能量信號的能量譜
4.1.4 功率信號的功率譜
4.2 隨機信號的功率譜密度
4.2.1 隨機信號功率譜密度的定義
4.2.2 平穩隨機信號的功率譜密度
4.2.3 功率譜密度的性質
4.3 互功率譜密度
4.3.1 定義與性質
4.3.2 互功率譜與互相關函數的關係
4.4 隨機信號的帶寬
4.5 高斯白噪聲與帶限白噪聲
4.5.1 高斯白噪聲
4.5.2 帶限白噪聲
習題四
第五章 隨機信號通過綫性係統分析
5.1 綫性係統的基本理論
5.1.1 綫性係統的概念
5.1.2 綫性係統的分析方法
5.2 隨機信號通過綫性係統分析
5.2.1 隨機信號通過綫性時不變係統的時域分析
5.2.2 隨機信號通過綫性係統的頻域分析
5.2.3 多個隨機信號通過綫性係統分析*
5.3 白噪聲通過綫性係統分析
5.3.1 輸入輸齣統計特性
5.3.2 白噪聲通過理想低通綫性係統
5.3.3 白噪聲通過理想帶通綫性係統
5.4 綫性係統輸齣端隨機信號的概率分布
5.4.1 高斯隨機信號通過綫性係統
5.4.2 寬帶非高斯隨機信號通過窄帶綫性係統
5.5 最佳綫性濾波器*
5.5.1 輸齣信噪比最大的最佳綫性濾波器
5.5.2 匹配濾波器
習題五
第六章 窄帶隨機信號分析
6.1 希爾伯特變換
6.1.1 希爾伯特變換定義
6.1.2 希爾伯特變換的性質
6.2 窄帶隨機信號的定義及錶示
6.2.1 窄帶隨機信號的定義
6.2.2 窄帶隨機信號的錶示
6.3 窄帶隨機信號的統計分析
6.4 窄帶高斯隨機信號包絡和相位分布
6.4.1 窄帶高斯噪聲的包絡和相位的一維概率分布
6.4.2 窄帶高斯隨機信號包絡平方的一維分布*
6.5 隨相正弦波信號加窄帶高斯噪聲之和的包絡和相位的分布
6.5.1 隨相正弦波加窄帶高斯噪聲包絡和相位的分布
6.5.2 隨相正弦波加窄帶高斯噪聲包絡平方的一維分布*
習題六
附錄A 本書常用符號
附錄B 三角函數變換錶
附錄C 常用信號的傅裏葉變換錶
附錄D 傅裏葉變換的基本性質
參考文獻
前言/序言
《現代通信係統設計與實現》 一、 導言 在信息爆炸的時代，通信技術扮演著舉足輕重的角色，深刻地影響著社會、經濟和生活的方方麵麵。從無綫的連接到信息的實時傳輸，現代通信係統的高效、可靠和安全的實現，依賴於一係列復雜而精密的理論與技術。本書旨在為電子信息學科的學子們提供一個係統、深入的學習平颱，幫助他們掌握現代通信係統設計的核心理念、關鍵技術以及實際實現方法。我們不僅會探討通信係統的基本原理，更會著重於當前業界廣泛應用的先進技術和方法，使讀者能夠站在前沿，理解通信係統如何從理論走嚮現實，並能獨立完成係統的設計與初步實現。 本書的編寫，緊密結閤瞭電子信息學科“十二五”規劃教材的教學目標，力求內容的前沿性、係統性與實用性相結閤。我們希望通過這本書，能夠培養齣具備紮實理論基礎和強大工程實踐能力的新一代通信工程師，他們將是推動未來信息社會發展的生力軍。 二、 通信係統概覽與關鍵要素 任何通信係統，無論是模擬還是數字，其核心目標都是在信源與信宿之間，通過一個或多個傳輸媒介，準確、高效地傳遞信息。理解通信係統的整體架構是學習的基礎。我們將從以下幾個方麵入手： 1. 信源與信宿： 信源是産生信息的實體，可以是聲音、圖像、文本等；信宿則是接收和理解信息的實體。理解信源的特性（如信息速率、統計特性）對設計高效的編碼和調製方案至關重要。 2. 發送端： 發送端負責將信源信息轉換成適閤傳輸的信號。這通常涉及信源編碼、信道編碼、調製等過程。 信源編碼（數據壓縮）： 旨在去除信息中的冗餘，減小傳輸所需的比特數，提高傳輸效率。我們將介紹熵編碼（如Huffman編碼、算術編碼）、預測編碼（如LPC）以及基於模型的編碼（如DCT、小波變換）等原理與應用。 信道編碼（糾錯編碼）： 用於在信號傳輸過程中抵抗噪聲和乾擾，提高傳輸的可靠性。本書將深入探討綫性分組碼（如Hamming碼、BCH碼）、捲積碼，以及現代通信中占主導地位的Turbo碼和LDPC碼等強大的糾錯編碼技術，並分析其性能優勢與復雜度。 調製（Mapping）： 將數字比特流映射到模擬信號的載波上，使其能夠通過傳輸媒介傳播。我們將詳細講解幅度調製（ASK）、頻率調製（FSK）、相位調製（PSK），以及更高效的正交振幅調製（QAM）係列，並分析其頻譜效率和抗噪聲能力。 3. 傳輸媒介： 信號通過媒介傳播，媒介的特性（如帶寬、衰減、噪聲、延遲）直接影響信號的質量。本書將涵蓋有綫傳輸（同軸電纜、光縴）和無綫傳輸（空間傳播、電磁波），並分析不同媒介的優缺點和應用場景。 4. 接收端： 接收端負責從傳輸過來的信號中恢復原始信息。這包括解調、信道解碼、信源解碼等過程。 解調： 將接收到的模擬信號還原成數字比特流。 信道解碼： 利用發送端添加的冗餘信息，檢測並糾正傳輸過程中引入的錯誤。 信源解碼： 將恢復的數字比特流轉換迴原始的信息形式。 5. 噪聲與乾擾： 噪聲是通信係統中不可避免的因素，它會降低信號質量，導緻誤碼。我們將分析不同類型的噪聲（加性高斯白噪聲AWGN、脈衝噪聲等）的統計特性，並討論其對係統性能的影響。 三、 現代通信係統的關鍵技術 在掌握瞭通信係統的基本要素後，本書將聚焦於現代通信係統中至關重要的先進技術，這些技術是實現高性能、高效率通信係統的基石。 1. 多用戶通信技術： 隨著用戶數量的激增，如何高效地共享有限的通信資源成為核心挑戰。 多址技術： 頻分多址（FDMA）： 將總帶寬劃分為多個子信道，分配給不同的用戶。 時分多址（TDMA）： 將時間劃分為多個時隙，分配給不同的用戶。 碼分多址（CDMA）： 利用不同的擴頻碼區分用戶，用戶可以在同一時間和同一頻段通信，具有抗乾擾能力強、保密性好等優點。 正交頻分多址（OFDM）： 將高速數據流分解成多個低速數據流，在多個正交的子載波上並行傳輸，有效剋服多徑衰落，是4G/5G等現代無綫通信係統的核心技術。我們將深入分析OFDM的原理、關鍵技術（如循環前綴CP、窗口化）及其在LTE、Wi-Fi等係統中的應用。 多天綫技術： MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）： 利用多根發射天綫和多根接收天綫，在同一頻段內實現空間復用，顯著提升係統容量和鏈路可靠性。我們將詳細講解其關鍵技術，如空分多址（SDMA）、波束賦形、預編碼等，並探討不同MIMO配置（如SU-MIMO, MU-MIMO）的設計思路。 波束賦形（Beamforming）： 通過調整天綫陣列的幅度和相位，將信號能量聚焦於特定方嚮，提高信號強度，減少乾擾。 2. 先進的信道編碼技術： Turbo碼與LDPC碼： 這兩種現代的現代糾錯碼在接近香農極限的信噪比下仍能提供極高的性能，是4G、5G等通信係統不可或缺的關鍵技術。本書將深入解析它們的編碼結構、譯碼算法（如BCJR算法、信仰傳播算法）以及它們在實際係統中的性能錶現。 3. 現代調製解調技術： OFDM中的調製： 結閤OFDM的特點，分析在各個子載波上如何進行QPSK、16QAM、64QAM等調製，以及如何進行相應的解調。 高級調製方案： 討論更高階的QAM，以及在特定場景下的特殊調製技術。 4. 信道估計與均衡： 在存在多徑效應、衰落和噪聲的信道中，準確估計信道特性並進行信號恢復是至關重要的。本書將介紹最小均方誤差（MMSE）、最小二乘（LS）等信道估計方法，以及綫性均衡（如MMSE均衡）和非綫性均衡（如MLSE）等均衡技術。 5. 認知無綫電與軟件定義無綫電（SDR）： 介紹無綫通信的智能化和靈活性。認知無綫電能夠感知周圍的無綫電環境，動態地調整通信參數以優化頻譜利用。軟件定義無綫電則將無綫電通信的功能通過軟件實現，使得硬件更加通用化，方便升級和功能擴展。 四、 通信係統設計與實現流程 理論的學習最終要服務於實際的係統設計與實現。本書將引導讀者理解一個通信係統從需求分析到最終部署的整個流程。 1. 需求分析與係統架構設計： 根據應用場景（如手機通信、衛星通信、物聯網）的需求，確定係統的關鍵性能指標（如數據速率、延遲、可靠性、覆蓋範圍），並初步構建係統架構。 2. 關鍵模塊的設計與仿真： 編碼與調製模塊設計： 選擇閤適的信源編碼、信道編碼和調製方案，並利用MATLAB、Python等工具進行仿真驗證。 OFDM係統設計： 實現OFDM的發送端（IFFT、加CP、並行轉串行）和接收端（串行轉並行、去CP、FFT），以及其中的關鍵算法。 MIMO係統設計： 仿真MIMO係統的空間復用、分集增益等。 信道模型建立： 建立符閤實際場景的信道模型（如Rayleigh衰落、Rice衰落），並進行仿真。 3. 硬件實現與嵌入式開發： FPGA/ASIC實現： 介紹如何將通信算法映射到硬件平颱，並使用HDL語言（Verilog/VHDL）進行設計。 DSP處理器應用： 講解如何利用數字信號處理器（DSP）實現復雜的通信算法。 嵌入式係統開發： 介紹在嵌入式平颱上（如ARM係列處理器）開發通信係統的軟件模塊。 4. 測試與優化： 性能測試： 在仿真環境和實際硬件平颱上，對通信係統的誤碼率（BER）、吞吐量、功耗等關鍵性能指標進行測試。 係統優化： 根據測試結果，對係統設計進行優化，以滿足性能要求。 五、 未來發展趨勢與前沿探索 通信技術的發展日新月異，本書也將展望未來的發展方嚮，激勵讀者持續學習與探索。 1. 5G及未來移動通信（6G）： 探討5G通信的關鍵技術（如大規模MIMO、網絡切片、邊緣計算）以及6G可能的發展方嚮（如太赫茲通信、天地一體化網絡）。 2. 物聯網（IoT）通信： 介紹低功耗廣域網（LPWAN）技術（如LoRa, NB-IoT），以及麵嚮海量設備的通信挑戰。 3. 人工智能在通信中的應用： 探討AI如何用於信道估計、智能調度、網絡優化等方麵。 4. 量子通信： 簡要介紹量子通信的基本原理和潛在應用。 六、 結論 《現代通信係統設計與實現》是一本集理論深度與工程實踐於一體的教材。我們不僅會深入剖析通信係統的基本原理和核心技術，更會引導讀者理解如何將這些理論轉化為實際的係統設計與實現。本書期望能為廣大學子打下堅實的通信理論基礎，掌握現代通信係統的關鍵技術，並培養齣獨立解決復雜通信工程問題的能力。我們相信，通過本書的學習，讀者將能夠更好地迎接信息時代通信技術發展的挑戰與機遇，為構建更智能、更互聯的未來做齣貢獻。
用戶評價
評分
這本書的封麵設計簡潔大氣，書名《隨機信號分析基礎》一眼就能看齣其核心內容，副標題“高等學校電子信息學科‘十二五’規劃教材”則錶明瞭其學術定位和權威性。當我翻開目錄，首先映入眼簾的是對概率論基礎的詳盡梳理，包括隨機變量、概率密度函數、期望、方差等基本概念的介紹，這一部分寫得非常紮實，對於初學者來說，能夠建立起堅實的數學基礎。緊接著，書中詳細闡述瞭各種重要的概率分布，如均勻分布、指數分布、正態分布以及泊鬆分布等，並配以豐富的實例，讓我能夠深刻理解這些分布在實際應用中的意義。
評分我尤其欣賞的是書中對隨機信號在係統中的響應的討論。無論是綫性係統還是非綫性係統，書中都詳細推導瞭隨機信號通過係統後的統計特性變化。對於通信係統中常見的調製解調過程，書中也給齣瞭基於隨機信號分析的詳細闡述，這對於理解現代通信技術的底層原理非常有幫助。此外，書中還對一些高級課題，如卡爾曼濾波等，進行瞭簡要介紹，雖然篇幅不長，但足以勾起讀者對這些更深入內容的探索欲望。
評分在方法論上，作者采用瞭循序漸進的方式，從最基本的概念入手，逐步引入更復雜的理論和技術。每一章都設計瞭練習題，這些題目難度適中，能夠幫助讀者鞏固所學知識，並檢驗自己對概念的理解程度。此外，書中還穿插瞭一些經典的案例分析，例如通信係統中的信道建模，或者雷達係統中信號檢測等，這些案例生動形象地展示瞭隨機信號分析在實際中的應用，極大地激發瞭我學習的興趣。
評分這本書的另一大亮點在於其對噪聲的深入分析。無論是白噪聲、有色噪聲，還是帶通噪聲，書中都給齣瞭詳細的數學模型和分析方法。這對於電子信息領域的工程師來說至關重要，因為噪聲是影響係統性能的關鍵因素之一。書中不僅介紹瞭如何識彆和量化不同類型的噪聲，還探討瞭如何設計濾波器來抑製噪聲，以及如何評估噪聲對係統輸齣的影響。這些內容都緊密結閤瞭實際工程問題，讓理論知識變得更加實用。
評分在深入探討隨機信號的分析方法方麵，這本書展現瞭其獨特的視角。它並沒有僅僅停留在理論的堆砌，而是花瞭大量篇幅講解瞭如何利用傅裏葉變換、功率譜密度等工具來描述和分析隨機信號的時域和頻域特性。特彆是關於隨機過程的平穩性、遍曆性等概念的闡述，結閤圖示和數學推導，讓我對這些抽象的概念有瞭更清晰的認識。書中還特彆強調瞭如何通過實際測量和數據處理來估計隨機信號的統計特性，這對於工程實踐具有很強的指導意義。
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