本書主要討論隨機信號的基礎理論和分析方法。全書共7章,內容包括:概率論基礎,隨機信號與典型信號舉例,平穩(wěn)性、循環(huán)平穩(wěn)性與功率譜密度函數(shù),各態(tài)歷經性與隨機實驗方法,隨機信號通過線性系統(tǒng),帶通信號與窄帶高斯信號,馬爾可夫鏈、獨立增量過程與泊松過程等。 本書強調隨機信號及其分析的基本概念、物理意義與系統(tǒng)方法,注重理論基礎,并聯(lián)系工程實踐。內容全面,敘述清楚,例題與圖示豐富,便于教學與自學。 可作為高等學校電子信息類專業(yè)本科生與研究生教材或教學參考書,也可供相關專業(yè)領域的師生、科研和工程技術人員參考。
李曉峰,教授,電子科技大學信息與通信工程學院,國家級教學名師,組織出版了包括國家十一五、國家十二五等多本教材。
第1章 概率論基礎(1)
1.1 概率公理與隨機變量(1)
1.1.1 概率公理(1)
1.1.2 隨機變量(5)
1.2 多維隨機變量與條件隨機變量(7)
1.2.1 多維隨機變量(7)
1.2.2 條件隨機變量(10)
1.2.3 獨立性(11)
1.3 隨機變量的函數(shù)(12)
1.3.1 一元函數(shù)(12)
1.3.2 二元函數(shù)(13)
1.3.3 瑞利與萊斯分布(15)
1.4 數(shù)字特征與條件數(shù)學期望(16)
1.4.1 數(shù)學期望(或統(tǒng)計平均)(17)
1.4.2 矩與聯(lián)合矩(17)
1.4.3 無關與正交(18)
1.4.4 條件數(shù)學期望(19)
1.4.5 重要不等式(21)
1.5 特征函數(shù)(22)
1.5.1 (一維)特征函數(shù)(22)
1.5.2 多維(聯(lián)合)特征函數(shù)(25)
1.6 典型分布(26)
1.7* 隨機變量的仿真(31)
習題(34)
第2章 隨機信號(38)
2.1 定義與基本特性(38)
2.1.1 概念與定義(38)
2.1.2 基本概率特性(40)
2.1.3 基本數(shù)字特征(42)
2.2 典型信號舉例(43)
2.2.1 隨機正弦信號(43)
2.2.2 伯努利隨機序列(45)
2.2.3 半隨機二進制傳輸信號(46)
2.2.4 泊松(計數(shù))過程(48)
2.3 一般特性與基本運算(50)
2.3.1 n維概率特性(50)
2.3.2 聯(lián)合特性(50)
2.3.3 相關函數(shù)與協(xié)方差函數(shù)的性質(52)
2.3.4* 微分與積分(54)
2.3.5 人工智能中自然語言的建模方法(55)
2.4 多維高斯分布與高斯隨機信號(57)
2.4.1 多維高斯分布(57)
2.4.2 高斯隨機變量的性質(59)
2.4.3 高斯隨機信號(60)
2.5 獨立信號(62)
習題(63)
第3章 平穩(wěn)性與功率譜密度(66)
3.1 平穩(wěn)性與聯(lián)合平穩(wěn)性(66)
3.1.1 嚴格與廣義平穩(wěn)信號(66)
3.1.2 聯(lián)合平穩(wěn)性(68)
3.2* 循環(huán)平穩(wěn)性(69)
3.2.1 嚴格循環(huán)平穩(wěn)性(69)
3.2.2 廣義循環(huán)平穩(wěn)性(70)
3.3 平穩(wěn)信號的相關函數(shù)(72)
3.3.1 基本性質(72)
3.3.2 物理意義(74)
3.4 功率譜密度與互功率譜密度(75)
3.4.1 基本概念(76)
3.4.2 定義與性質(76)
3.4.3* 維納-辛欽定理的證明(79)
3.5 白噪聲與熱噪聲(81)
3.5.1 白噪聲(81)
3.5.2* 熱噪聲(82)
3.6 應用舉例(83)
習題(89)
第4章 各態(tài)歷經性與實驗方法(93)
4.1 各態(tài)歷經性(93)
4.1.1 均值各態(tài)歷經性(93)
4.1.2 相關各態(tài)歷經性(95)
4.2 參數(shù)的估計與測量方法(97)
4.2.1 估計的基本概念(97)
4.2.2 模擬測量方法(97)
4.2.3 采樣測量方法(99)
4.3 隨機模擬方法(101)
4.3.1 蒙特卡羅法(101)
4.3.2 用MATLAB進行實驗(102)
4.4 簡單隨機數(shù)的產生方法(105)
4.4.1 均勻分布隨機數(shù)的產生(105)
4.4.2 利用變換法產生其他隨機數(shù)(106)
4.4.3 正態(tài)分布隨機數(shù)的產生(107)
習題(107)
第5章 隨機信號通過線性系統(tǒng)(109)
5.1 具有隨機輸入的線性時不變系統(tǒng)(109)
5.1.1 系統(tǒng)的輸出過程(109)
5.1.2 輸出過程的均值與相關函數(shù)(110)
5.2 平穩(wěn)白噪聲與LTI系統(tǒng)(114)
5.2.1 白噪聲通過LTI系統(tǒng)(114)
5.2.2 低通與帶通白噪聲(116)
5.2.3 系統(tǒng)的等效噪聲帶寬(118)
5.3 信號功率譜與帶寬(119)
5.3.1 功率譜的物理意義(119)
5.3.2 隨機信號的帶寬(120)
5.4 噪聲中的信號處理(121)
5.4.1 平滑(121)
5.4.2* 維納濾波器(123)
5.4.3* 匹配濾波器(125)
5.5* 平穩(wěn)序列通過離散LTI系統(tǒng)(128)
5.5.1 平穩(wěn)序列的功率譜與互功率譜(128)
5.5.2 具有隨機輸入的離散LTI系統(tǒng)(129)
5.5.3 連續(xù)帶限信號與采樣定理(130)
5.6* MATLAB模擬舉例(130)
習題(135)
第6章 帶通隨機信號(138)
6.1 希爾伯特變換與解析信號(138)
6.1.1 基本概念(138)
6.1.2* 希爾伯特變換的性質(139)
6.2 復(值)隨機信號(140)
6.2.1 復信號及其基本矩函數(shù)(140)
6.2.2 平穩(wěn)性與功率譜(141)
6.2.3* 復信號通過線性系統(tǒng)(142)
6.3 帶通信號與調制(143)
6.3.1 帶通信號及其復包絡信號(143)
6.3.2 調制與解調(145)
6.3.3 基本結論小結(146)
6.4 窄帶高斯信號(149)
6.4.1 基本概率分布(149)
6.4.2 包絡與相位的概率分布(151)
6.5 窄帶高斯噪聲中的高頻信號(152)
6.5.1 合成信號及其基本分布(152)
6.5.2* 合成信號的包絡與相位分布(153)
6.6* MATLAB模擬舉例(155)
習題(159)
第7章 馬爾可夫鏈與泊松過程(162)
7.1 馬爾可夫鏈(162)
7.1.1 基本定義(162)
7.1.2 轉移概率與切普曼-科爾莫戈羅夫方程(164)
7.1.3 平穩(wěn)分布與極限分布(167)
7.2* 馬爾可夫鏈的狀態(tài)分類(169)
7.2.1 可達、互通、首達與首達概率(169)
7.2.2 常返、非常返、周期與遍歷(170)
7.3 獨立增量過程(172)
7.4 泊松過程(175)
7.4.1 定義與背景(175)
7.4.2 泊松事件到達時間與時間間隔(176)
7.4.3* 泊松沖激序列(178)
7.4.4* 散彈噪聲(178)
7.4.5* 泊松過程的平均變化率(180)
習題(181)
附錄A 傅里葉變換性質與常用變換對表(183)
附錄B 高斯分布函數(shù)?(x)函數(shù)表(184)
附錄C 習題參考答案與提示(185)
附錄D 各節(jié)內容對應習題的編號列表(197)
附錄E 工程應用舉例索引表(198)
參考文獻(199)