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统计信号处理:脉冲噪声与相位噪声分析及处理 版权信息
- ISBN:9787121445040
- 条形码:9787121445040 ; 978-7-121-44504-0
- 装帧:一般胶版纸
- 册数:暂无
- 重量:暂无
- 所属分类:>
统计信号处理:脉冲噪声与相位噪声分析及处理 内容简介
脉冲噪声和相位噪声属于非高斯分布,与一般的高斯噪声处理相比,其处理有独特之处。本书的内容主要包括两部分:一是基于统计信号处理理论,研究脉冲噪声下的信号检测问题,给出脉冲噪声处理理论和算法,介绍脉冲噪声实验和结果;二是针对复高斯白噪声的相位域,研究莱斯相位分布及其特征,分析相位噪声下的信号检测方法及其性能。尽管随机过程分析和统计信号处理已经十分成熟,本书仍努力为读者提供在所涉及研究内容和研究方法上的新信息,使读者提高在脉冲噪声和相位噪声方面的认识。本书共10章,第1章从随机过程分析和统计信号处理的角度,介绍噪声分析与检测基础;第2章针对脉冲噪声,介绍噪声模型、参数估计和非参数估计、相关程序;第3章介绍脉冲噪声非线性变换设计路线;第4章给出效能优选化的非线性变换函数设计实例;第5章进行更多问题的扩展讨论;第6章介绍相位噪声模型与莱斯相位分布;第7章分析相位噪声的数字特征计算与近似;第8章研究相位噪声下的信号检测;第9章考虑实用场景,分析相位域的弱信号检测;第10章分析相位域的局部很优检测。
统计信号处理:脉冲噪声与相位噪声分析及处理 目录
第1 章 噪声分析与检测基础 .................................................................. 003
1.1 随机变量 .................................................................................... 003
1.1.1 随机变量的概念 ............................................................. 004
1.1.2 随机变量的分布 ............................................................. 005
1.1.3 随机分布的数字特征 ..................................................... 007
1.1.4 常见的随机分布 ............................................................. 010
1.2 随机过程 .................................................................................... 014
1.2.1 随机过程介绍 ................................................................. 014
1.2.2 平稳随机过程和广义平稳随机过程 ............................. 016
1.2.3 相关函数与协方差 ......................................................... 018
1.2.4 功率谱 ............................................................................. 020
1.2.5 白噪声与色噪声 ............................................................. 023
1.3 信号检测基础 ............................................................................ 025
1.3.1 二元检测问题简述 ......................................................... 025
1.3.2 高斯白噪声下的信号检测 ............................................. 028
1.3.3 高斯色噪声下的信号检测 ............................................. 030
1.3.4 关于信噪比定义的讨论 ................................................. 032
1.3.5 信噪比与检测性能 ......................................................... 035
1.4 通信信号检测 ............................................................................ 038
1.4.1 通信信号调制方式 ......................................................... 039
1.4.2 直接序列扩频技术 ......................................................... 042
1.4.3 直扩MSK 信号 ............................................................... 043
1.4.4 直扩MSK 信号解调 ....................................................... 045
1.4.5 AWGN 下的仿真 ............................................................ 051
1.5 电磁环境实验 ............................................................................ 054
1.5.1 实验简介 ......................................................................... 054
1.5.2 实验环境 ......................................................................... 055
1.5.3 功率谱分析 ..................................................................... 056
1.5.4 通信仿真 ......................................................................... 061
1.5.5 实验总结 ......................................................................... 064
参考文献 ............................................................................................. 065
第2 章 脉冲噪声分布与估计 .................................................................. 067
2.1 脉冲噪声模型 ............................................................................ 067
2.1.1 S?S 分布模型 ................................................................. 068
2.1.2 Class A 模型 .................................................................... 070
2.1.3 高斯混合模型 ................................................................. 071
2.2 脉冲噪声模型的参数估计 ........................................................ 072
2.2.1 S?S 模型的参数估计 ..................................................... 072
2.2.2 Class A 模型的参数估计 ................................................ 074
2.2.3 高斯混合模型的参数估计 ............................................. 077
2.3 非参数估计 ................................................................................ 082
2.3.1 Parzen 窗方法和直方图法.............................................. 082
2.3.2 KDE 方法 ........................................................................ 088
2.3.3 PDF 导数的近似计算 ..................................................... 090
2.4 基于分布函数拟合的模型参数估计 ........................................ 092
2.4.1 基于PDF 拟合的模型参数估计原理 ............................ 092
2.4.2 基于PDF 拟合的模型参数估计 .................................... 093
2.4.3 基于CDF 拟合的模型参数估计 .................................... 095
2.4.4 模型检测与参数估计方法 ............................................. 097
2.4.5 仿真验证 ......................................................................... 097
2.5 噪声分布与模型参数估计的MATLAB 程序 .......................... 099
2.5.1 S?S 分布模型 ................................................................. 100
2.5.2 Class A 模型 .................................................................... 103
2.5.3 GM 模型 .......................................................................... 106
2.5.4 基于分布函数拟合的模型参数估计 ............................. 109
2.6 大气噪声实验 ............................................................................. 111
2.6.1 实验简介 .......................................................................... 112
2.6.2 实验环境 .......................................................................... 113
2.6.3 功率谱分析 ...................................................................... 115
2.6.4 PDF 分析 .......................................................................... 117
2.6.5 实验小结 .......................................................................... 118
参考文献 .............................................................................................. 118
第3 章 脉冲噪声非线性变换设计路线 .................................................. 120
3.1 非线性变换的来源及检测器 .................................................... 120
3.2 非线性变换函数 ........................................................................ 122
3.2.1 削波与置零 ..................................................................... 123
3.2.2 多区域组合非线性变换函数 ......................................... 124
3.2.3 特定非线性变换函数 ..................................................... 126
3.2.4 可变衰减拖尾非线性变换函数 ..................................... 128
3.3 设计方法与准则 ........................................................................ 131
3.3.1 经验和分析近似方法 ..................................................... 131
3.3.2 正态变换方法 ................................................................. 133
3.3.3 *大信噪比法 ................................................................. 136
3.3.4 基于*大效能准则的方法 ............................................. 140
3.4 大气噪声的非线性处理实验 .................................................... 143
3.4.1 非线性变换后的PDF ..................................................... 143
3.4.2 误码率仿真 ..................................................................... 144
3.4.3 实验总结 ......................................................................... 145
参考文献 ............................................................................................. 146
第4 章 效能*大化的非线性变换函数设计实例 .................................. 150
4.1 削波器和置零器优化设计 ........................................................ 150
4.1.1 非线性变换函数设计问题 ............................................. 150
4.1.2 目标函数特性分析 ......................................................... 151
4.1.3 基于一维寻优的求解方法 ............................................. 152
4.2 幂律拖尾ZMNL 变换函数设计 ............................................... 153
4.2.1 幂律拖尾ZMNL 变换函数的性质 ................................ 154
4.2.2 优化问题及其性质 ......................................................... 155
4.2.3 基于NMS 法的数值寻优 ............................................... 161
4.3 指数拖尾ZMNL 变换函数设计 ............................................... 162
4.3.1 指数拖尾ZMNL 变换函数构造 .................................... 162
4.3.2 优化问题及其性质 ......................................................... 163
4.3.3 基于NMS 法的数值寻优 ............................................... 165
4.3.4 非线性设计的性能讨论 ................................................. 166
4.4 GZMNL 变换函数设计 ............................................................. 169
4.4.1 GZMNL 变换函数介绍 .................................................. 169
4.4.2 目标函数及其性质 ......................................................... 170
4.4.3 GZMNL 变换函数的参数寻优 ...................................... 171
4.5 非线性设计及处理实验 ............................................................ 172
参考文献 ............................................................................................. 178
第5 章 更多问题的扩展讨论 .................................................................. 179
5.1 效能函数的变形和简化 ............................................................ 179
5.1.1 效能函数的变形 ............................................................. 179
5.1.2 效能函数的简化 ............................................................. 180
5.2 未知噪声分布的非线性设计 .................................................... 183
5.2.1 非线性设计方案 ............................................................. 184
5.2.2 未知噪声分布的限幅器设计 ......................................... 185
5.2.3 多项式近似估计的尝试 ................................................. 187
5.3 已知噪声分布的快速设计 ........................................................ 189
5.3.1 快速设计方案 ................................................................. 190
5.3.2 S?S 分布下的GZMNL 变换函数快速设计 ................. 191
5.3.3 Class A 分布下的GZMNL 变换函数快速设计 ............ 194
5.4 同频干扰联合抑制 .................................................................... 196
5.4.1 干扰噪声联合抑制方案 ................................................. 197
5.4.2 子空间滤波器 ................................................................. 198
5.4.3 大气噪声处理实验 ......................................................... 200
参考文献 ............................................................................................. 201
第2 篇 相位噪声
第6 章 相位噪声模型与莱斯相位分布 .................................................. 205
6.1 概述 ............................................................................................ 205
6.1.1 有用信号在相位域 ......................................................... 205
6.1.2 莱斯分布的研究历史 ..................................................... 207
6.1.3 理解Phase Wrapping ...................................................... 210
6.2 复信号模型与相位噪声模型 .................................................... 212
6.2.1 复信号模型 ..................................................................... 212
6.2.2 相位噪声模型 ................................................................. 212
6.3 无模糊相位噪声的分布函数 .................................................... 214
6.3.1 无模糊相位噪声的PDF ................................................. 214
6.3.2 无模糊相位噪声的CDF ................................................. 216
6.3.3 在较大的复信噪比下的近似高斯分布.......................... 217
6.4 模糊相位噪声的分布函数 ........................................................ 218
6.4.1 模糊相位噪声的PDF ..................................................... 218
6.4.2 模糊相位噪声的CDF ..................................................... 220
6.5 相关MATLAB 程序 .................................................................. 221
6.5.1 无模糊相位噪声的PDF 与CDF ................................... 221
6.5.2 模糊相位噪声的PDF 与CDF ....................................... 225
参考文献 ............................................................................................. 228
第7 章 相位噪声的数字特征计算与近似 .............................................. 231
7.1 数字特征的理论表达式 ............................................................ 231
7.1.1 无模糊相位噪声的均值和方差 ..................................... 231
7.1.2 模糊相位噪声的均值和方差 ......................................... 232
7.2 数字特征的近似计算 ................................................................ 235
7.2.1 无模糊相位噪声的方差近似 ......................................... 235
7.2.2 模糊相位噪声的均值、能量和方差近似 ...................... 237
7.3 自适应数值积分 ........................................................................ 240
7.3.1 传统数值积分方法 ......................................................... 240
7.3.2 自适应Simpson 积分计算 ............................................. 243
7.3.3 仿真分析 ......................................................................... 244
7.4 相关MATLAB 程序 .................................................................. 246
7.4.1 模糊相位噪声的数字特征 ............................................. 246
7.4.2 数字特征的近似计算 ..................................................... 247
7.4.3 自适应数值积分 ............................................................. 250
参考文献 ............................................................................................. 253
第8 章 相位噪声下的信号检测 .............................................................. 254
8.1 信号模型 .................................................................................... 254
8.2 匹配滤波器 ................................................................................ 255
8.3 无模糊相位噪声下的信号检测 ................................................ 256
8.3.1 检测统计量的分布 ......................................................... 257
8.3.2 检测信噪比 ..................................................................... 258
8.3.3 误码率分析 ..................................................................... 259
8.4 模糊相位噪声下的信号检测 .................................................... 261
8.4.1 检测统计量的分布 ......................................................... 261
8.4.2 检测信噪比 ..................................................................... 262
8.4.3 误码率分析 ..................................................................... 264
8.5 相关MATLAB 程序 .................................................................. 265
8.5.1 检测统计量 ..................................................................... 265
8.5.2 误码率 ............................................................................. 269
参考文献 ............................................................................................. 272
第9 章 相位域的弱信号检测 .................................................................. 274
9.1 弱信号模型 ................................................................................ 274
9.2 弱信号检测的分析 .................................................................... 275
9.2.1 检测统计量的分析 ......................................................... 276
9.2.2 检测信噪比的近似 ......................................................... 279
9.3 瑞利衰落信道的分析 ................................................................ 281
9.3.1 平均检测信噪比 ............................................................. 282
9.3.2 误码率 ............................................................................. 282
9.4 仿真分析 .................................................................................... 284
9.4.1 检测信噪比仿真分析 ..................................................... 284
9.4.2 误码率仿真分析 ............................................................. 286
9.5 相关MATLAB 程序 .................................................................. 287
9.5.1 检测统计量近似 ............................................................. 287
9.5.2 平坦衰落信道 ................................................................. 289
9.5.3 瑞利衰落信道 ................................................................. 291
参考文献 ............................................................................................. 294
第10 章 相位域的局部*优检测 ............................................................ 295
10.1 无模糊相位噪声下的*大似然检测 ...................................... 295
10.1.1 关于边界的讨论 ........................................................... 296
10.1.2 发生零似然函数事件的概率 ....................................... 297
10.1.3 非零似然函数事件下的检测 ....................................... 299
10.1.4 误码率 ........................................................................... 301
10.2 无模糊相位噪声下的非线性变换函数与效能函数 ............... 303
10.2.1 非线性变换函数 ........................................................... 303
10.2.2 效能函数 ....................................................................... 305
10.2.3 效能函数近似 ............................................................... 307
10.2.4 误码率 ........................................................................... 308
10.3 模糊相位噪声下的效能函数 ................................................... 311
10.3.1 效能函数 ........................................................................ 311
10.3.2 效能函数近似 ............................................................... 313
10.3.3 误码率 ........................................................................... 314
10.4 相关MATLAB 程序 ................................................................ 315
参考文献 ............................................................................................. 324
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