统计信号处理 脉冲噪声与相位噪声分析及处理

第1篇 脉冲噪声
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 SαS 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 SαS 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 SαS 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 优选信噪比法 136
3.3.4 基于优选效能准则的方法 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 效能优选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 SαS 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 相位域的局部很优检测 295
10.1 无模糊相位噪声下的优选似然检测 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