随机信号分析简明教程 PDF下载

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《随机信号分析简明教程》是作者多年教学经验和体会的积累，从工程角度出发，由易到难、由浅入深、由简到繁，按系统性和拓展性的融合、实践性和可读性的统一组织教材内容。各章都有相应的MATLAB仿真实验与习题，体现了“重视基础、强调实践、提升能力”的原则；选材注重系统性、拓展性、实践性与可读性；内容论述由浅入深、逻辑严谨、表述清晰，符合学生的认知规律。本书配有精美课件。

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内容简介

本书系统介绍随机信号分析基础，随机过程的基本概念、统计特性及几种典型常用的随机过程，平稳随机过程的时域与频域分析方法，随机信号通过线性系统与非线性系统的分析方法等内容。每章都有相应的实例与仿真，内容体现了“重视基础、强调实践、提升能力”的原则。选材注重系统性、拓展性、实践性与可读性，内容论述由浅入深、逻辑严谨、表述清晰，符合学生的认知规律。

本书是“十三五”江苏省高等学校重点教材（编号： 2018-2-105），可作为电子信息类、自动化类、电气类、大气科学类等专业本科生和信息与通信工程、控制科学与工程、电子科学与技术等学科研究生的教材及工程技术人员的参考书。

作者简介

郭业才，教授、博士生导师

全国百篇优秀博士学位论文获得者

安徽省学术与技术带头人

江苏省“六大人才高峰”培养对象

获省级科学技术成果奖2项

获省级教学成果奖4项

指导的研究生获省级优秀硕士论文奖4项

主持国家自然科学基金、省自然科学基金、市厅级科研项目和社会服务项目数项

主持省级专业建设项目和教学研究项目数项

出版国家级规划教材、省重点教材和“教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材”数部

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第1章基础知识
1.1概率
1.1.1随机实验与样本空间
1.1.2随机事件及其概率与独立性
1.2随机变量及其分布
1.2.1随机变量的分布函数与概率密度
1.2.2随机向量的分布函数与概率密度
1.3随机变量的数字特征
1.3.1数学期望(期望、均值、统计平均、集合平均)与方差
1.3.2条件数学期望
1.4矩母函数、特征函数与拉普拉斯变换
1.4.1矩母函数
1.4.2特征函数
1.4.3相关矩与协方差
1.4.4拉普拉斯变换
1.5随机变量的函数及其分布
1.5.1随机变量函数的分布
1.5.2随机向量函数的分布
1.6随机信号中常见分布律
1.6.1一些简单的分布律
1.6.2高斯分布
1.6.3χ2分布
1.6.4瑞利分布
1.6.5莱斯分布
1.7复随机变量
1.8实例与仿真
1.8.1均匀分布随机变量的产生仿真
1.8.2具有给定分布随机变量的产生仿真
习题一
第2章随机过程
2.1随机过程的定义与分类
2.1.1随机过程的定义
2.1.2随机过程的分类
2.2随机过程的统计特性
2.2.1随机过程的概率分布
2.2.2随机过程的数字特征
2.2.3随机过程的特征函数
2.3复随机过程及其统计描述
2.4随机过程的微分与积分
2.4.1随机过程的均方连续性
2.4.2随机过程的均方微分
2.4.3随机过程的均方积分
2.5平稳随机过程及其各态历经性
2.5.1平稳随机过程
2.5.2平稳随机过程的自相关函数
2.5.3平稳随机过程的相关系数和相关时间
2.5.4平稳随机过程的各态历经性
2.6随机过程的联合分布和互相关函数
2.6.1联合概率分布和联合概率密度
2.6.2互相关函数及其性质
2.7常见的随机过程
2.7.1二阶矩过程
2.7.2独立增量过程
2.7.3维纳过程
2.7.4正态随机过程
2.7.5泊松过程
2.7.6马尔可夫过程
2.8实例与仿真
2.8.1泊松过程应用——程控交换机
2.8.2马尔可夫链应用——跳跃行为与物种灭绝
习题二
第3章随机过程的谱分析
3.1平稳随机过程的功率谱密度
3.1.1普通时间函数的谱分析
3.1.2随机过程的功率谱密度
3.1.3功率谱密度与自相关函数之间的关系
3.1.4谱密度的性质
3.2联合平稳随机过程的互功率谱
3.2.1互功率谱密度及其性质
3.2.2互功率谱密度与互相关函数的关系
3.2.3平稳复随机过程的功率谱
3.3实例与仿真
3.3.1基于BlackmanTukey(BT法)的功率谱实现
3.3.2基于周期图法的功率谱实现
习题三

第4章窄带随机过程
4.1随机信号的复信号表示
4.1.1窄带随机信号的复信号表示
4.1.2希尔伯特变换及其特点
4.1.3解析过程
4.2窄带随机过程的一般概念
4.2.1窄带随机过程的数学表示
4.2.2窄带随机过程的性质
4.3窄带高斯随机过程的包络与相位特性
4.3.1窄带高斯随机过程包络与相位的一维概率分布
4.3.2窄带高斯随机过程包络与相位的二维概率分布
4.4窄带高斯过程加正弦信号的包络和相位的分布
4.5窄带高斯过程包络平方的概率分布
4.6白噪声过程及其功率谱密度
4.7实例与仿真
4.7.1正弦信号作希尔伯特变换
4.7.2窄带随机信号的波形图及功率谱图
4.7.3随机相位正弦信号与高斯白噪声信号的叠加信号
4.7.4通信系统中的调制信号
习题四
第5章随机信号通过线性系统分析
5.1线性系统的基本概念和理论
5.1.1线性时不变系统
5.1.2连续线性时不变系统
5.1.3离散线性时不变系统
5.2随机信号通过连续时间系统的分析
5.2.1卷积积分法
5.2.2频域分析法
5.2.3微分方程法
5.3随机信号通过离散时间系统分析方法
5.3.1冲激响应法
5.3.2频域分析法
5.4白噪声通过线性系统分析
5.4.1等效噪声带宽
5.4.2白噪声通过理想线性系统分析
5.4.3白噪声通过实际线性系统分析
5.5线性系统输出的概率分布
5.5.1高斯随机过程通过线性系统
5.5.2随机过程的正态化
5.6平稳随机序列通过离散时间线性系统分析
5.6.1随机序列的维纳辛钦定理
5.6.2平稳随机序列通过一阶FIR滤波器
5.6.3平稳随机序列通过一阶IIR滤波器
5.7ARMA模型
5.7.1自回归模型
5.7.2滑动平均模型
5.7.3自回归滑动平均模型
5.7.4ARMA(M,N)中模型比较
5.8实例与仿真
5.8.1白噪声通过高通滤波器输出特性
5.8.2ARMA(M，N)模型特性仿真
习题五
第6章随机信号通过非线性系统的分析方法
6.1常见的非线性系统
6.2非线性系统输出信号分析的直接法
6.2.1平稳高斯噪声作用于平方律检波器
6.2.2平稳高斯过程作用于线性半检波器
6.3非线性系统输出信号分析的特征函数法
6.3.1非线性系统输出自相关函数的一般形式
6.3.2高斯噪声通过非线性系统输出的自相关函数
6.3.3余弦信号加高斯噪声通过非线性系统输出的自相关函数
6.4非线性系统输出信号分析的级数展开法
6.5非线性系统分析的包络法
6.5.1输出信号的统计特性
6.5.2窄带高斯过程通过线性半检波器
6.5.3窄带高斯过程通过平方律检波器
6.6实例与仿真
6.6.1无记忆基带非线性器件
6.6.2高频功率放大器
习题六
参考文献

前沿

随机信号分析以随机信号的特点及其处理方法为研究对象，是电子信息类、自动化类、电气类、大气科学类等专业本科生和信息与通信工程、控制科学与工程、电子科学与技术等学科研究生知识结构的重要组成部分，在雷达与通信、天文与气象、经济与市场、航空航天、海洋工程、工程控制、生物医学等许多领域有广泛应用。

本书是作者多年教学经验和体会的积累，从工程角度出发，由易到难、由浅入深、由简到繁，按系统性和拓展性的融合、实践性和可读性的统一来组织内容。全书主要内容包括随机信号分析基础，随机过程的基本概念、统计特性及几种典型常用的随机过程，平稳随机过程的时域与频域分析方法，随机信号通过线性系统与非线性系统的分析方法等。每章都有相应的实例与仿真，内容体现了“重视基础、强调实践、提升能力”的原则。本书具有以下特点：；
(1) 体系系统性和拓展性兼容。在内容组织上，根据随机信号分析学科自身特点，按系统论观念，将知识由点到线、由线到面铺展，形成了知识结构的系统性。同时，给出了随机问题的实例分析，将知识延伸于应用领域。
(2) 体现实践性与可读性并重。围绕随机信号分析过程中各个环节的特点、特征及解决方法展开剖析，融思想性、科学性、趣味性与实践性于一体，从理论到仿真、从抽象到具体、从枯燥到有趣，形成了一种有效的思维启迪与训练方法。

本书被评为2018年江苏省高等学校重点教材（编号： 2018-2-105）。在编写过程中，参阅了大量文献，书后所列参考文献为本书的基本内容提供了极好素材，有的还引用了其中的部分内容并对其进行了吸收与消化。同时，本书的出版得到了江苏省高等教育教改研究立项课题(No.2017JSJG168)、江苏高等学校品牌专业建设工程一期项目（No.PPZY2015B134）及清华大学出版社的大力支持，在此表示衷心感谢！

由于作者水平有限，书中难免存在疏漏，恳请读者给予批评指正。

2020年4月