隨機信號分析(高等院校信息與通信工程係列教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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吉淑嬌，雷艷敏著 著

圖書標籤:

• 隨機信號分析
• 信號處理
• 通信工程
• 信息工程
• 隨機過程
• 概率論
• 數學模型
• 高等教育
• 教材
• 噪聲分析

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302340560

商品編碼：29731816902

包裝：平裝

齣版時間：2014-01-01

基本信息

書名:隨機信號分析(高等院校信息與通信工程係列教材)

：22.00元

售價：16.1元,便宜5.9元,摺扣73

作者:吉淑嬌,雷艷敏著

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2014-01-01

ISBN：9787302340560

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版次：1

裝幀：平裝

開本：大32開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

本書係統地介紹瞭*信號以及*信號通過綫性時不變係統的分析處理方法。內容涉及*變量和*過程的基本概念，平穩*過程的時頻域分析，*信號通過綫性係統的分析方法以及幾種典型*過程的分析等。
　　本書可作為普通高校電子信息類、通信類、電子類等專業的本科生教材，也可供信號處理相關領域的工程技術人員參考。

目錄

章隨機變量
1.1隨機變量概念
1.1.1隨機變量的分布律
1.1.2隨機變量的數字特徵
1.1.3隨機變量的函數變換
1.2隨機變量的特徵函數
1.2.1特徵函數的定義和性質
1.2.2特徵函數與矩函數的關係
1.3隨機變量的幾種實用分布律
1.3.1均勻分布
1.3.2高斯分布
1.3.3指數分布
1.3.4瑞利分布
習題
第2章隨機信號概論
2.1隨機信號的定義及分類
2.1.1隨機信號的定義
2.1.2隨機信號的分類
2.2隨機信號的統計特性
2.3隨機信號的數字特徵
2.3.1數學期望
2.3.2方差
2.3.3自相關函數
2.3.4互相關函數
2.3.5統計獨立、不相關和正交
2.4隨機信號的特徵函數
習題
第3章平穩隨機過程
3.1平穩隨機過程的基本概念
3.1.1嚴平穩隨機過程
3.1.2寬平穩隨機過程
3.1.3各態曆經隨機過程
3.2平穩過程相關函數分析
3.2.1自相關函數性質
3.2.2互相關函數性質
3.2.3相關係數和相關時間
3.3平穩隨機過程的功率譜密度
3.3.1功率譜密度的概念
3.3.2功率譜密度與自相關函數之間的關係
3.3.3功率譜密度的性質
3.3.4互功率譜密度及其性質
3.4白噪聲
習題
第4章綫性係統對隨機信號的響應
4.1綫性係統的基本性質
4.1.1一般綫性係統
4.1.2綫性時不變係統
4.1.3係統的穩定性與物理可實現性
4.2係統輸齣及概率分布
4.2.1係統的輸齣響應
4.2.2係統輸齣的分布律
4.3綫性係統輸齣的數字特徵
4.3.1輸齣的數學期望
4.3.2係統輸齣的相關函數
4.3.3輸齣的功率譜密度
4.3.4多個隨機信號通過綫性係統
4.4綫性係統對白噪聲的響應
4.4.1等效噪聲帶寬
4.4.2白噪聲通過理想綫性係統
習題
第5章典型隨機過程
5.1高斯隨機過程
5.2窄帶隨機過程
5.2.1希爾伯特變換和解析信號
5.2.2窄帶隨機過程的基本特點
5.2.3窄帶高斯過程分析
5.2.4餘弦信號與窄帶高斯過程之和
的概率分布
5.3復隨機過程
5.3.1復隨機變量
5.3.2復隨機過程
習題
部分習題答案
附錄
附錄A傅裏葉變換錶
附錄B常用符號對照錶

作者介紹

文摘

序言

《信息論與編碼基礎》 內容簡介： 本書旨在為信息與通信工程領域的學生和研究人員提供一個堅實的信息論與編碼基礎。在信息爆炸的時代，理解信息的本質、度量、傳輸和可靠存儲成為核心課題。本書係統地闡述瞭信息論的基石，包括信息熵、互信息、信道容量等關鍵概念，並深入探討瞭各種編碼技術在實際通信係統中的應用，以應對信息傳輸過程中的噪聲和失真，實現高效可靠的數據通信。 第一章 信息度量與熵 本章將從信息的基本概念齣發，介紹如何量化信息。我們將引入信息量的定義，理解概率與信息量的關係，即低概率事件包含的信息量更大。在此基礎上，本書將詳細闡述香農熵的概念，將其定義為隨機變量不確定性的度量。我們將分析離散隨機變量熵的計算方法，並介紹熵的各種性質，如非負性、最大值以及獨立性對熵的影響。接著，將引申齣聯閤熵、條件熵以及互信息的概念。聯閤熵衡量多個隨機變量的總體不確定性；條件熵則是在已知一個隨機變量的情況下，另一個隨機變量的剩餘不確定性。互信息則作為信息論中的核心度量之一，量化瞭兩個隨機變量之間共享的信息量，其非負性、對稱性以及與條件熵的關係將得到深入剖析。此外，還將介紹交叉熵和KL散度，它們在概率分布比較和機器學習領域有著廣泛的應用。通過本章的學習，讀者將能夠清晰地理解信息的量化方式，並為後續章節中信息傳輸和編碼的設計奠定理論基礎。 第二章 信道容量與信源編碼 本章將聚焦於信息在信道中的傳輸能力以及如何有效地錶示信息。我們將首先深入探討信道的模型，包括離散無記憶信道、連續信道等，並重點分析具有代錶性的二進製對稱信道（BSC）和加性高斯白噪聲（AWGN）信道。在此基礎上，本書將詳細闡述信道容量的概念，即信道能夠無差錯傳輸信息的最大速率，並介紹計算不同類型信道容量的方法，如二分法、數值逼近等。我們將揭示信道容量的意義，它是通信係統性能的理論極限。 隨後，本章將轉嚮信源編碼，其核心目標是去除信息中的冗餘，以最緊湊的形式錶示信息，從而減少存儲和傳輸的比特數。我們將介紹無損信源編碼的基本原理，並詳細講解兩種經典的編碼方法：霍夫曼編碼和算術編碼。霍夫曼編碼通過構建最優前綴碼，為齣現頻率高的符號分配短碼字，實現最優編碼。算術編碼則將整個消息映射到一個小數區間，其編碼效率更高，尤其適用於概率分布不均勻的情況。我們將分析這兩種編碼方法的原理、編碼效率以及各自的優缺點。最後，本章還將探討有損信源編碼的初步概念，例如率失真理論，它定義瞭在允許一定失真程度下，信息傳輸的最低比特率。讀者將理解信源編碼在數據壓縮、圖像視頻編碼等領域的關鍵作用。 第三章 信道編碼基礎 本章將深入研究信道編碼，它是在信息傳輸過程中引入冗餘，以檢測和糾正信道引起的錯誤，從而提高通信的可靠性。我們將從糾錯編碼的基本思想入手，介紹監督位、校驗和等簡單的錯誤檢測機製。接著，我們將重點講解綫性分組碼，這是現代糾錯碼的基礎。我們將詳細介紹代數結構，如嚮量空間、有限域，以及這些代數工具在構造和分析綫性分組碼中的應用。 本書將詳細闡述綫性分組碼的編碼過程，包括生成矩陣和校驗矩陣的作用，以及它們如何決定碼字。我們還將深入理解碼字的最小距離（Hamming Distance）的概念，以及它與糾錯能力之間的關係，即更大的最小距離意味著更強的糾錯能力。我們將介紹一些典型的綫性分組碼，如漢明碼（Hamming Code）和循環碼（Cyclic Code），分析它們的編碼結構、校驗方法以及糾錯性能。 此外，本章還將介紹譯碼器的基本原理，包括軟判決和硬判決譯碼，以及最大似然譯碼（ML Decodi​​ng）作為最優譯碼策略。我們將簡要介紹硬判決譯碼中的伴隨式譯碼（Syndrome Decoding）方法，並探討其實現原理。最後，本章還將引齣現代糾錯碼的發展方嚮，例如捲積碼（Convolutional Code）及其維特比譯碼算法（Viterbi Algorithm），為後續更復雜的編碼技術打下基礎。通過本章的學習，讀者將對如何在信息傳輸中主動引入冗餘以對抗噪聲具備深刻的理解。 第四章 捲積碼與Turbo碼 本章將繼續深入探討更先進的信道編碼技術。首先，我們將詳細介紹捲積碼，它與分組碼不同，其編碼輸齣不僅依賴於當前輸入，還依賴於之前的一係列輸入。我們將介紹捲積碼的狀態圖、編碼器結構以及其産生碼字的生成多項式。捲積碼的譯碼是其關鍵，我們將重點講解維特比譯碼算法（Viterbi Algorithm），理解它如何通過搜索最優路徑來獲得最可能的原始信息序列。維特比譯碼以其高效性和最優性，成為許多通信係統中的標準譯碼算法。 在此基礎上，本章將引入現代通信係統中非常重要的Turbo碼。我們將解析Turbo碼的迭代譯碼原理，理解其通過並行級聯兩個（或多個）信源編碼器，並輔以迭代譯碼器，在極低的信噪比下實現接近香農限的性能。我們將介紹Turbo碼的組成部分，如交織器（Interleaver）的作用，以及它如何打破數據塊內部的關聯性，使得迭代譯碼器能夠更有效地工作。 本書還將討論Turbo碼的譯碼算法，例如BCJR算法（Bahl, Cocke, Jelinek, and Raviv Algorithm）或其近似算法，以及迭代過程中信息（軟信息）的傳遞和更新機製。我們將分析Turbo碼在誤比特率（BER）性能上的顯著優勢，以及它對現代無綫通信係統，如3G、4G和5G標準的影響。本章的重點在於讓讀者理解如何通過巧妙的編碼結構和迭代優化，大幅度提升通信係統的可靠性，尤其是在惡劣的信道條件下。 第五章 LDPC碼與現代編碼技術 本章將介紹另一種革命性的現代編碼技術——低密度奇偶校驗碼（LDPC碼），並對其他一些現代編碼技術進行概述。LDPC碼因其優異的性能和相對簡單的譯碼復雜度，在許多前沿通信係統中得到瞭廣泛應用。我們將詳細解析LDPC碼的稀疏校驗矩陣結構，以及這種結構如何帶來高效的譯碼。 本書將介紹LDPC碼的構造方法，包括規整圖（Regular Graph）和不規整圖（Irregular Graph）的LDPC碼。我們將深入理解其譯碼算法，通常是基於消息傳遞（Message Passing）的信念傳播（Belief Propagation）算法，也稱為和積算法（Sum-Product Algorithm）。我們將分析該算法的工作原理，包括變量節點和校驗節點之間的信息傳遞過程，以及迭代次數對譯碼性能的影響。 LDPC碼的性能分析將是本章的另一重點，我們將討論其在誤比特率方麵的錶現，以及與Turbo碼在不同信噪比區域的性能對比。我們將探討LDPC碼在5G通信、Wi-Fi、衛星通信等領域的成功應用案例。 最後，本章還將對一些其他重要的現代編碼技術進行簡要介紹，例如極化碼（Polar Code）。我們將簡述極化碼的構造原理，以及它作為首個被證明能夠達到香農容量的編碼方法，在未來通信標準中的潛在應用。此外，還將觸及一些特定應用場景下的編碼技術，如二維碼（QR Code）中的糾錯機製，以及在數據存儲領域的糾錯碼應用。通過本章的學習，讀者將對當前和未來通信係統中信道編碼技術的發展脈絡和前沿動態有一個全麵而深入的認識。 總結 《信息論與編碼基礎》一書，從信息的基本度量齣發，逐步深入到信道容量的理論極限，再到信源編碼的壓縮原理，最後詳盡闡述瞭多種信道編碼技術，包括經典的綫性分組碼、捲積碼，以及現代的Turbo碼和LDPC碼。本書理論與實踐相結閤，旨在幫助讀者構建紮實的信息論與編碼知識體係，理解信息在現代通信係統中的傳輸、壓縮、保護等核心環節，為從事信息與通信工程領域的學習、研究和開發工作打下堅實的基礎。通過對本書的學習，讀者將能夠更好地理解和設計高效、可靠的通信係統。

評分☆☆☆☆☆

如果非要挑點“骨頭”，這本書在某些計算密集型的例題解析上，或許可以更加詳盡一些。舉個例子，在講解最小二乘法估計時，推導過程雖然是完整的，但在遇到實際參數維度較高，需要用到矩陣求逆和迭代加速的環節時，教材的著墨略顯不足。這可能是我個人的偏好，我更希望看到一些關於如何利用現代計算工具（比如MATLAB或Python的數值優化庫）來高效求解這些復雜問題的指導。當然，這也許是定位上的差異，它更偏嚮於打牢理論基礎，而非直接的工程實現手冊。不過，對於一個希望將理論快速轉化為實際係統的讀者來說，增加一些關於數值穩定性和算法收斂性的討論，會大大增強這本書的“實戰價值”。總而言之，它是一本讓你思考“為什麼”，而不是僅僅告訴你“怎麼做”的書，但這“怎麼做”的部分，在某些篇幅上略感意猶未盡。

評分☆☆☆☆☆

說句實在話，這本書的排版和印刷質量遠超齣瞭我對傳統教材的期待。很多理工科教材常常給人一種枯燥、內容堆砌的感覺，但《隨機信號分析》在視覺體驗上做得相當齣色。字體選擇上就顯得很考究，即便是那些復雜的傅裏葉變換和功率譜密度公式，看起來也不那麼令人生畏。更讓我欣賞的是，它在關鍵定理的闡述後，總會緊跟著一個“思考題”或者“應用場景小結”，這使得知識點不再是孤立的，而是被嵌入到瞭一個更廣闊的問題背景之中。我特彆喜歡它對小波分析（雖然隻是作為選讀章節）的處理方式，它沒有把小波理論復雜化成純粹的數學抽象，而是著重講解瞭它在時頻局部化上的優勢，這對於處理非平穩信號的工程師來說，簡直就是指明瞭方嚮。這本書的學習過程，更像是一場精心策劃的智力探險，每翻開新的一章，你都能預期到新的思維工具會被交到你手上。它不僅僅是知識的傳遞，更是一種治學態度的體現，嚴謹而不失靈動。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排非常巧妙，它不像一些教材那樣將隨機過程的各個分支孤立地擺放，而是通過一個核心的主綫——信息的獲取、傳輸與處理——將所有內容串聯起來。這種敘事結構讓我在學習過程中始終能保持對整體框架的把握。特彆是它在介紹最優綫性估計時，對LMMSE（綫性最小均方誤差）和卡爾曼濾波的對比分析，非常到位。它清晰地闡明瞭，LMMSE是針對已知所有統計特性的離綫優化，而卡爾曼濾波則是針對動態係統的實時、遞推優化，這種層次分明的對比，極大地加深瞭我對兩種方法的理解和應用場景的區分能力。教材的作者顯然對信息工程的整體流程有深刻的洞察力，使得每一章節都不是為瞭講解某個算法而存在，而是為瞭解決一個信息係統中的實際難題。這種“問題導嚮”的學習路徑，比單純的“概念堆砌”有效得多，也更貼近我們日常工作中遇到的復雜挑戰。

評分☆☆☆☆☆

對於那些已經具備一定概率論基礎，但苦於無法將隨機變量的理論應用於實際通信或控製係統中的讀者來說，這本書無疑是一劑良方。它最大的價值在於搭建瞭一座堅實的橋梁，將抽象的數學語言（如隨機場、高斯過程）與具體的工程應用（如調製解調、噪聲抑製）聯係起來。我特彆欣賞它對譜分析和帶限信號處理的整閤。在處理功率譜密度時，它沒有停留在Wiener-Khinchin定理的層麵，而是立即過渡到如何利用FFT（快速傅裏葉變換）在有限觀測數據上對譜進行估計（如Periodogram法和Welch法），並討論瞭這些估計方法的方差和偏差。這種緊密的理論與計算的結閤，使得我們不僅能理解信號的隨機特性，還能知道在計算機上如何科學地度量和利用這些特性，避免瞭陷入純粹的理論陷阱，是非常實用和具有前瞻性的一部專業著作。

評分☆☆☆☆☆

這本《隨機信號分析》的教材，老實說，在我接觸過的幾本信號處理教材裏，它的深度和廣度都給我留下瞭非常深刻的印象。尤其是它對概率論和隨機過程基礎概念的鋪陳，那種由淺入深、邏輯嚴密的推進方式，簡直是為初學者量身定做的導航圖。我記得一開始我對馬爾可夫鏈和維納過程這些概念總是感到雲裏霧裏，但這本書的講解方式，通過大量的實例和圖示，把那些抽象的數學符號“翻譯”成瞭工程師能理解的物理意義。比如，它在講解平穩性的概念時，不僅僅停留在數學定義上，而是深入探討瞭為什麼在實際通信係統中，寬帶信號的窄帶化處理需要依賴於寬平穩假設，這一點非常關鍵，因為它直接關聯到後續的濾波器設計和性能評估。而且，教材對卡爾曼濾波的引入也處理得非常得當，從最基礎的最小均方誤差估計開始，逐步構建起復雜的遞推公式，每一個矩陣運算的推導過程都清晰可見，讓人有種“原來如此”的豁然開朗感，而不是囫圇吞棗地接受結論。這本書在理論深度上足以支撐後續的高級課程，但在應用層麵上又沒有丟掉工程實踐的根基，確實是一本難得的好教材。