[正版]随机信号分析与处理(第3版) 罗鹏飞 网络与数据通信信号分析处理

本书介绍了随机信号分析、检测与估计理论的基本原理及其应用。全书共9章，主要内容包括随机变量基础、随机过程的基本概念、随机过程的线性变换、随机过程的非线性变换、窄带随机过程、马尔可夫过程和泊松过程、估计理论、统计判决理论、噪声中信号的检测。本书在内容编排上按照基本理论、应用实例、实验的形式展开，强调对随机信号分析与处理基本概念的理解和系统方法的掌握，注重理论和实践的结合，特别是强调MATLAB在随机信号分析与处理中的应用。书中给出了大量的例题和信号处理实例，每章最后附有习题、计算机作业、实验，部分习题附有答案。本书配有讲课视频，可扫描二维码观看，辅助课堂教学和课后自学。

本书可作为高等学校电子信息类专业本科生的教材，也可供信号处理相关领域的工程技术人员参考。

罗鹏飞，国防科技大学教授、硕士生导师。湖南省教学名师，“信号处理系列课国家教学团队”带头人，国家精品课程和精品资源共享课“随机信号分析与处理”的课程负责人获军队育才奖金奖。1982年本科毕业于西安电子科技大学，1985年研究生毕业于国防科学技术大学，毕业后在国防科学技术大学电子科学与工程学院任教，长期担任本科“随机信号分析与处理”和研究生“统计信号处理”课程的主讲。获军队教学成果一、二等奖各1项、三等奖2项，获部委级教学成果一等奖1项。主编教材6部、合编2部、翻译教材4部。其中主编的《随机信号分析与处理》评为国家级“十二五”规划教材，主编的《统计信号处理》为国家级“十一五”规划教材。主持建设的 “统计信号处理”MOOC目前在学堂在线注册学习人数超过11万人。

张文明，国防科技大学教授、硕士生导师。湖南省一流本科课程负责人，湖南省研究生优质课程、湖南省优秀教学团队建设负责人。担任本科“随机信号分析与处理”和研究生“统计信号处理”课程的主讲，是国家级教学团队“信号处理系列课教学团队”核心成员，获军队育才奖银奖。获军队科技进步奖4项，军队教学成果奖2项，校教学成果一等奖2项；出版教材多部。

国家精品课程和精品资源共享课配套教材，普通高等教育“十二五”国家级规划教材。（1） 体现宽口径、大类培养的教学思想，满足多学科交叉的教学需要。

（2） 强调物理概念，简化理论推导，强调理论联系实际，反映技术发展。

（3） 重视工程能力培养，提供大量、典型的例题、习题，信号处理实例，以及计算机作业、工程实验。

（4） 引入基于MATLAB的随机过程分析方法，使抽象的理论分析更加形象化，便于理解和验证。 

（5） 结合信号处理实例，每章配有若干研讨题，便于开展研究型教学，引导学生开展研究，培养科研能力。

（6） 精心制作40多个教学视频（时长近2000分钟），包括知识点讲解、案例、实例、例题解析和信号处理实例等，便于翻转课堂和自主学习。

（7） 配套资源丰富，包括教学大纲、PPT课件、教学视频、在线MOOC、习题解答、实验指导等，便于教学和自学。

第1章随机变量基础

1.1概率论的基本术语

1.2随机变量的定义

1.3随机变量的分布函数与概率密度

1.4多维随机变量及分布

1.4.1二维随机变量

1.4.2条件分布

1.4.3多维分布

1.5随机变量的数字特征

1.5.1均值

1.5.2方差

1.5.3协方差与相关系数

1.5.4矩

1.5.5数字特征计算举例

1.6随机变量的函数

1.6.1一维随机变量函数的分布

1.6.2多维随机变量函数的分布

1.6.3随机变量函数的数字特征

1.7随机变量的特征函数

1.7.1特征函数的定义及性质

1.7.2特征函数与矩的关系

1.8多维正态随机变量

1.8.1二维正态随机变量

1.8.2多维正态随机变量

1.8.3正态随机变量的线性变换

1.9复随机变量及其统计特性

1.10信号处理实例

1.11蒙特卡洛仿真

习题

计算机作业

研讨题

附录A全概率公式和贝叶斯公式

第2章随机过程的基本概念

2.1随机过程的基本概念及定义

2.2随机过程的统计描述

2.2.1随机过程的概率分布

2.2.2随机过程的数字特征

2.3平稳随机过程

2.3.1平稳随机过程的定义

2.3.2平稳随机过程自相关函数的特性

2.3.3平稳随机过程的相关系数和相关时间

2.3.4其他平稳的概念

2.3.5随机过程的各态历经性

2.4随机过程的联合分布和互相关函数

2.4.1联合分布函数和联合概率密度

2.4.2互相关函数及其性质

2.5随机过程的功率谱密度

2.5.1连续时间随机过程的功率谱

2.5.2随机序列的功率谱

2.5.3互功率谱

2.5.4非平稳随机过程的功率谱

2.6典型的随机过程

2.6.1白噪声

2.6.2正态随机过程

2.7基于MATLAB的随机过程分析方法

2.7.1随机序列的产生

2.7.2随机序列的数字特征估计

2.7.3概率密度估计

2.8信号处理实例

2.8.1脉冲幅度调制信号的功率谱

2.8.2数字图像的直方图均衡

习题

计算机作业

研讨题

实验

实验2.1随机过程的模拟与特征估计

实验2.2数字图像直方图均衡

第3章随机过程的线性变换

3.1变换的基本概念和基本定理

3.1.1变换的基本概念

3.1.2线性变换的基本定理

3.2随机过程通过线性系统分析

3.2.1冲激响应法

3.2.2频谱法

3.2.3平稳性的讨论

3.3限带过程

3.3.1低通过程

3.3.2带通过程

3.3.3噪声等效通能带

3.4随机序列通过离散线性系统分析

3.5最佳线性滤波器

3.5.1输出信噪比最大的最佳线性滤波器

3.5.2匹配滤波器

3.5.3广义匹配滤波器

3.6线性系统输出端随机过程的概率分布

3.6.1正态随机过程通过线性系统

3.6.2随机过程的正态化

3.7信号处理实例： 有色高斯随机过程的模拟

3.7.1频域法

3.7.2时域滤波法

习题

计算机作业

研讨题

实验

实验3.1典型时间序列模型分析

实验3.2随机过程通过线性系统分析

第4章随机过程的非线性变换

4.1非线性变换的直接分析法

4.1.1概率密度

4.1.2均值和自相关函数

4.2非线性系统分析的变换法

4.2.1变换法的基本公式

4.2.2Price定理

4.3非线性系统分析的级数展开法

4.4信号处理实例： 量化噪声分析

习题

研讨题

第5章窄带随机过程

5.1希尔伯特变换

5.1.1希尔伯特变换的定义

5.1.2希尔伯特变换的性质

5.2信号的复信号表示

5.2.1确知信号的复信号表示

5.2.2随机信号的复信号表示

5.3窄带随机过程的统计特性

5.3.1窄带随机过程的准正弦振荡表示

5.3.2窄带随机过程的统计特性

5.4窄带正态随机过程包络和相位的分布

5.4.1窄带正态噪声的包络和相位的分布

5.4.2窄带正态噪声加正弦信号的包络和相位的分布

5.4.3窄带正态过程包络平方的分布

5.5信号处理实例——非线性系统输出端信噪比的计算

5.5.1同步检波器

5.5.2包络检波器

5.5.3平方律包络检波器

习题

计算机作业

研讨题

实验

窄带高斯随机过程的产生

第6章马尔可夫过程与泊松过程

6.1马尔可夫链

6.1.1马尔可夫链的定义

6.1.2马尔可夫链的转移概率及矩阵

6.1.3切普曼柯尔莫哥洛夫方程

6.1.4齐次马尔可夫链

6.1.5平稳链

6.1.6遍历性

6.2隐马尔可夫模型（HMM）

6.3马尔可夫过程

6.3.1一般概念

6.3.2切普曼柯尔莫哥洛夫方程 

6.4独立增量过程

6.4.1独立增量过程定义

6.4.2泊松过程

6.4.3维纳过程

习题

计算机作业

实验

通信信道误码率分析

第7章估计理论

7.1估计的基本概念

7.2贝叶斯估计

7.2.1最小均方估计

7.2.2条件中位数估计

7.2.3最大后验概率估计

7.3最大似然估计

7.4估计量的性能

7.4.1性能指标

7.4.2无偏估计量的性能边界

7.5线性最小均方估计

7.6最小二乘估计

7.6.1估计原理

7.6.2估计性能

7.7波形估计

7.7.1波形估计的一般概念

7.7.2维纳滤波器

7.8信号处理实例

7.8.1距离估计

7.8.2目标跟踪

习题

研讨题  

第8章统计判决理论

8.1假设检验的基本概念

8.2判决准则

8.2.1贝叶斯准则

8.2.2极大极小准则

8.2.3纽曼皮尔逊准则

8.3检测性能及其蒙特卡洛仿真

8.3.1接收机工作特性

8.3.2检测性能的蒙特卡洛仿真

8.4复合假设检验

8.4.1贝叶斯方法

8.4.2一致最大势检验

8.4.3广义似然比检验

8.5多元假设检验

8.5.1判决准则

8.5.2模式识别（分类）

习题

计算机作业

研讨题

第9章噪声中信号的检测

9.1高斯白噪声中确定性信号的检测

9.2最佳接收机的性能

9.3高斯白噪声中随机信号的检测

9.3.1随机相位信号的检测

9.3.2随机相位及幅度信号的检测

9.4信号处理实例

9.4.1加性高斯信道中基带数字传输

9.4.2双门限检测器

习题

实验

实验9.1二元通信系统的仿真

实验9.2双门限检测器性能仿真

部分习题参考答案

参考文献