教學(xué)資源

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本書特色

隨機(jī)信號處理涉及多個領(lǐng)域，本書對不同領(lǐng)域的共性知識進(jìn)行總結(jié)提煉，力求以簡約的內(nèi)容概括隨機(jī)信號處理的基本理論與方法，為讀者打下堅實基礎(chǔ)。同時，書中摘選了大量具有工程應(yīng)用背景的例題和習(xí)題，培養(yǎng)讀者邏輯思維和創(chuàng)新思維能力，提高分析與解決實際工程問題的能力。

? 層次分明  全書分基礎(chǔ)理論和基本方法兩大部分，基礎(chǔ)理論部分主要是隨機(jī)信號處理的基本概念和定理，基本方法部分則對不同應(yīng)用領(lǐng)域常用的算法進(jìn)行總結(jié)。

? 前后銜接  強(qiáng)調(diào)知識內(nèi)容和分析方法的前后連貫性，將《信號與系統(tǒng)》《數(shù)字信號處理》《概率論》等相關(guān)教材知識進(jìn)行概括與吸收，并作為本書的一部分。

? 易教易學(xué)  系統(tǒng)闡述理論的同時，注重內(nèi)容的實用性和可讀性，減少理論公式的繁雜數(shù)學(xué)推導(dǎo)，為公式賦予明確的物理含義，便于理解和運(yùn)用。

? 聯(lián)系實際  將工程應(yīng)用中的隨機(jī)信號處理問題進(jìn)行歸納總結(jié)，轉(zhuǎn)化為書中的例題和習(xí)題，讓讀者在了解工程應(yīng)用背景的同時培養(yǎng)邏輯思維和解決實際問題的能力。

全書共6章，第1~3章是基礎(chǔ)理論。其中，第1章主要回顧信號的含義及信號處理的三大理論支柱，即采樣定理、變換域分析和線性時不變系統(tǒng)理論； 第2章主要介紹隨機(jī)信號的基本概念及數(shù)學(xué)模型； 第3章主要介紹信號檢測及信號參數(shù)估計的基礎(chǔ)理論與方法。第4~6章的內(nèi)容為信號處理的基本方法。其中，第4章介紹線性系統(tǒng)和線性變換對隨機(jī)信號特性的影響，并拓展到隨機(jī)信號的線性建模； 第5章主要介紹隨機(jī)信號的濾波，含維納濾波、卡爾曼濾波、自適應(yīng)濾波等； 第6章介紹隨機(jī)信號的功率譜估計，含參數(shù)化估計方法和非參數(shù)化估計方法。

本書力求以簡約的內(nèi)容概括隨機(jī)信號處理的基本理論與方法，為讀者打下牢固的隨機(jī)信號處理知識基礎(chǔ)。本書既可作為電子信息類高年級本科生和相關(guān)學(xué)科研究生的教材，也可為從事相關(guān)領(lǐng)域研究的科研人員提供參考。

陳芳炯  華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。2012年入選教育部新世紀(jì)人才計劃，2013年獲國家優(yōu)秀青年基金。兼任“移動超聲探測”國家工程技術(shù)研究中心“水下測繪”事業(yè)部主任，第十屆中國電子學(xué)會通信學(xué)分會委員，第四屆中國通信學(xué)會青年工作委員會委員，中國電子學(xué)會教育工作委員會青年工作組委員，國家自然科學(xué)基金同行評議專家，浙江省自然科學(xué)基金評議專家。長期從事無線通信、信號與信息處理、水聲通信與網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域的教學(xué)和研究工作。先后開設(shè)“信號與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號處理”“無線通信”“隨機(jī)信號處理”“信息論基礎(chǔ)”等多門本科生及研究生課程。發(fā)表學(xué)術(shù)論文90余篇，其中SCI檢索40余篇。主持省部級及企業(yè)合作科研項目30余項。申請國家發(fā)明專利20多項。研究成果獲教育部自然科學(xué)一等獎及廣東省自然科學(xué)一等獎各一項

第1章數(shù)字信號處理基本概念

1．1概述

1．2離散時間信號

1．2．1連續(xù)時間信號的采樣

1．2．2采樣定理

1．2．3幾種常見的數(shù)字信號

1．2．4信號的能量、功率及周期性

1．2．5信號的基本運(yùn)算

1．3信號的傅里葉變換

1．3．1連續(xù)時間信號的傅里葉變換

1．3．2離散時間信號的傅里葉變換

1．3．3離散傅里葉變換及其性質(zhì)

1．4z變換

1．4．1z變換的定義

1．4．2z變換的收斂域

1．4．3z變換的性質(zhì)

1．4．4逆z變換

1．5離散時間系統(tǒng)

1．5．1基本概念

1．5．2離散時間系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)函數(shù)

1．5．3LSI系統(tǒng)的穩(wěn)定性和因果性

1．5．4LSI系統(tǒng)的變換域分析

本章習(xí)題

第2章隨機(jī)信號分析基礎(chǔ)

2．1概述

2.1.1隨機(jī)信號的基本概念

2.1.2隨機(jī)信號的分類

2．2隨機(jī)信號的概率結(jié)構(gòu)

2．2．1概率論基本概念

2．2．2隨機(jī)信號有限維概率密度及數(shù)字特征

2．3隨機(jī)信號的平穩(wěn)性

2．4離散隨機(jī)信號和復(fù)隨機(jī)信號

2．4．1離散時間隨機(jī)信號及其數(shù)字特征

2．4．2復(fù)隨機(jī)信號

2．5隨機(jī)信號的遍歷性

2．5．1總集意義上的數(shù)字特征與時間意義上的數(shù)字特征

2．5．2平穩(wěn)隨機(jī)信號的遍歷性

2．6平穩(wěn)隨機(jī)信號的功率譜密度

2．6．1維納辛欽定理

2．6．2功率譜密度的性質(zhì)

2．6．3離散隨機(jī)序列的功率譜密度

2．7幾種常見的隨機(jī)信號

2.7.1白噪聲

2.7.2高斯隨機(jī)信號

2.7.3馬爾可夫隨機(jī)信號

本章習(xí)題

第3章信號估計與檢測基礎(chǔ)

3．1估計的基本概念

3．2估計算法的性能指標(biāo)

3．2．1性能指標(biāo)

3．2．2隨機(jī)信號均值及相關(guān)函數(shù)的估計

3．3估計性能界——CRB

3．3．1單參數(shù)實常量估計的CRB

3．3．2多參量估計的CRB

3．3．3參數(shù)變換的CRB

3．3．4復(fù)參數(shù)估計的CRB

3．4最大似然估計

3．4．1最大似然估計的基本原理

3．4．2變換參數(shù)的最大似然估計

3．5貝葉斯估計

3．5．1代價函數(shù)

3．5．2最小均方誤差估計

3．5．3條件中位數(shù)估計

3．5．4最大后驗概率估計

3．5．5貝葉斯估計舉例

3．6線性最小均方誤差估計

3．6．1隨機(jī)參量的線性最小均方誤差估計

3．6．2線性最小均方誤差估計的幾何解釋

3．7最小二乘估計

3．8信號檢測基礎(chǔ)

3．8．1確定性信號檢測

3．8．2隨機(jī)信號檢測

本章習(xí)題

第4章隨機(jī)信號的更新與建模

4.1隨機(jī)信號通過線性系統(tǒng)

4.1.1基本概念

4.1.2線性系統(tǒng)輸入輸出信號之間數(shù)字特征的關(guān)系

4.2隨機(jī)矢量的線性變換

4.3離散時間序列的線性模型

4.3.1離散時間序列的自回歸滑動平均模型

4.3.2ARMA模型的傳遞函數(shù)

4.3.3ARMA系統(tǒng)的等效性

4.4ARMA模型的數(shù)字特征

4.4.1互相關(guān)函數(shù)

4.4.2自相關(guān)函數(shù)

4.4.3功率譜密度

4.5ARMA、AR、MA模型之間的關(guān)系

4.5.1Wold分解定理

4.5.2柯爾莫可洛夫定理

本章習(xí)題

第5章隨機(jī)信號的濾波

5.1數(shù)字濾波器的基本概念

5.2維納濾波

5.2.1最小均方誤差(MMSE)準(zhǔn)則與正交性原理

5.2.2WienerHopf正則方程

5.2.3Wiener濾波器的求解

5.3線性預(yù)測

5.4卡爾曼濾波

5.5最小二乘濾波

5.6匹配濾波器

5.7自適應(yīng)濾波

5.7.1自適應(yīng)濾波器的基本概念

5.7.2LMS自適應(yīng)濾波器

5.7.3RLS自適應(yīng)濾波

本章習(xí)題

第6章功率譜估計

6.1概述

6.2經(jīng)典譜估計的基本方法

6.2.1經(jīng)典譜估計法一——周期圖法

6.2.2經(jīng)典譜估計法二——間接法(相關(guān)圖法、BT譜估計)

6.2.3經(jīng)典譜估計方法的改進(jìn)

6.3功率譜估計的參數(shù)模型法

6.3.1AR譜估計的相關(guān)函數(shù)法

6.3.2LevinsonDurbin算法

6.3.3AR譜估計的性質(zhì)

6.3.4MA譜估計、ARMA譜估計

6.4特征分解法譜估計

6.4.1Pisarenko諧波分解與相關(guān)矩陣的特征分解

6.4.2子空間法功率譜估計

本章習(xí)題