發表於2024-12-24
MIT教授、美國國傢工程院院士.奧本海姆的全新力作,作者學術地位高、內容滿足當下工業界要求--掌握復雜工程問題的信號分析和處理方法,是大學《信號與係統》基礎課程之後高級課程的必備教材!
本書詳細闡述瞭確定性信號與係統的性質和錶示形式,包括群延遲和狀態空間模型的結構與行為;引入瞭相關函數和功率譜密度來描述和處理隨機信號,是作者其在MIT開展的二十餘年的課程建設的知識體係的拓展和延伸,提齣瞭“推理”的定義是結閤先驗知識和可用的信號量測來歸納不確定性的存在性,從而領引信號與係統後續課程建設。
艾倫 V. 奧本海姆(Alan V. Oppenheim)
美國麻省理工學院(MIT)電氣與計算機科學係教授,MIT電子學研究實驗室(RLE)首席研究員,美國國傢工程院院士,IEEE會士,研究領域為通用領域的信號處理及應用。曾因齣色的科研和教學工作多次獲奬,包括IEEE教育勛章、IEEE成立百年傑齣貢獻奬、IEEE在聲學、語音和信號處理領域的社會與技術成就奬等。
第1章 信號與係統1
1.1 信號、係統、模型及性質1
1.2 綫性時不變係統5
1.2.1 LTI係統的衝激響應錶示5
1.2.2 LTI係統的特徵函數和變換錶示6
1.2.3 傅裏葉變換10
1.3 確定性信號及其傅裏葉變換11
1.3.1 信號種類及其傅裏葉變換11
1.3.2 Parseval恒等式、能量譜密度以及確定性自相關14
1.4 雙邊z變換和雙邊拉普拉斯變換16
1.4.1 雙邊z變換16
1.4.2 雙邊拉普拉斯變換20
1.5 連續時間信號的離散時間處理21
1.5.1 CT信號的DT處理過程的基本結構22
1.5.2 DT濾波以及全局CT響應24
1.5.3 非理想的D/C轉換器26
1.6 延伸閱讀28
習題29
第2章 幅度、相位和群延遲62
2.1 傅裏葉變換的幅度和相位62
2.2 群延遲和非綫性相位的影響66
2.2.1 窄帶輸入信號66
2.2.2 寬帶輸入信號68
2.3 全通係統與最小相位係統73
2.3.1 全通係統73
2.3.2 最小相位係統75
2.4 譜因式分解78
2.5 延伸閱讀80
習題80
第3章 脈衝幅度調製102
3.1 基帶脈衝幅度調製103
3.1.1 發送信號103
3.1.2 接收信號105
3.1.3 頻域特性105
3.1.4 接收機處的碼間乾擾108
3.2 奈奎斯特脈衝110
3.3 通帶脈衝幅度調製113
3.3.1 頻移鍵控114
3.3.2 相移鍵控114
3.3.3 正交幅度調製116
3.4 延伸閱讀118
習題119
第4章 狀態空間模型133
4.1 係統記憶性133
4.2 舉例說明134
4.3 狀態空間模型146
4.3.1 DT狀態空間模型146
4.3.2 CT狀態空間模型149
4.3.3 狀態空間模型的典型性質151
4.4 基於LTI輸入輸齣模型的狀態空間模型153
4.5 非綫性狀態空間模型的平衡狀態和綫性化158
4.5.1 平衡狀態158
4.5.2 綫性化161
4.6 延伸閱讀164
習題165
第5章 LTI狀態空間模型174
5.1 連續時間和離散時間LTI模型174
5.2 零輸入響應和模態錶示177
5.2.1 未驅動的CT係統177
5.2.2 未驅動的DT係統185
5.2.3 LTI係統的漸進穩定性187
5.3 模態坐標下的通用響應191
5.3.1 被驅動的CT係統191
5.3.2 被驅動的DT係統194
5.3.3 相似變換和對角化196
5.4 傳遞函數、隱藏模式、可達性和可觀測性202
5.4.1 CT係統的輸入–狀態–輸齣結構202
5.4.2 DT係統的輸入–狀態–輸齣結構210
5.5 延伸閱讀219
習題220
第6章 狀態觀測器和狀態反饋236
6.1 設備和模型237
6.2 狀態估計和觀測器239
6.2.1 實時仿真239
6.2.2 狀態觀測器241
6.2.3 觀測器設計243
6.3 狀態反饋控製252
6.3.1 開環控製252
6.3.2 經由LIT狀態反饋的閉環控製253
6.3.3 LTI狀態反饋設計254
6.4 基於觀測器的反饋控製262
6.5 延伸閱讀267
習題267
第7章 概率模型279
7.1 基本概率模型279
7.2 條件概率、貝葉斯法則和事件的獨立性280
7.3 隨機變量283
7.4 概率分布283
7.5 聯閤分布的隨機變量285
7.6 期望、矩和方差287
7.7 二元隨機變量的相關性和協方差290
7.8 嚮量空間中的相關性質294
7.9 延伸閱讀296
習題297
第8章 估計算法306
8.1 單個連續隨機變量的估計307
8.2 從估計到估計器312
8.3 綫性最小方均誤差估計318
8.3.1 從一個隨機變量的單次量測中綫性估計另一個隨機變量318
8.3.2 多重量測323
8.4 延伸閱讀327
習題328
第9章 假設檢驗343
9.1 噪聲中的二進製脈衝幅度調製343
9.2 最小錯誤概率下的假設檢驗345
9.2.1 最小錯誤條件概率的判決346
9.2.2 最小化總體錯誤概率的MAP判決準則347
9.2.3 編碼數字通信中的假設檢驗350
9.3 二元假設檢驗353
9.3.1 虛警、漏警和檢測354
9.3.2 似然比檢驗356
9.3.3 紐曼–皮爾遜判決準則和接收者操作特性357
9.4 最小風險判決361
9.5 延伸閱讀363
習題363
第10章 隨機過程380
10.1 隨機過程的定義和舉例380
10.2 隨機過程的一階矩和二階矩特性385
10.3 平穩性386
10.3.1 嚴格平穩性386
10.3.2 廣義平穩性386
10.3.3 WSS相關函數和協方差函數的性質388
10.4 各態曆經性391
10.5 隨機過程的綫性估計392
10.5.1 綫性預測392
10.5.2 綫性FIR濾波394
10.6 WSS過程的LTI濾波395
10.7 延伸閱讀 401
習題401
第11章 功率譜密度421
11.1 瞬時功率期望的頻譜分布422
11.1.1 功率譜密度422
11.1.2 波動譜密度426
11.1.3 互譜密度431
11.2 時間平均的功率譜期望和愛因斯坦–維納–辛欽理論432
11.3 應用437
11.3.1 揭示循環分量437
11.3.2 模型濾波器439
11.3.3 白化濾波器443
11.3.4 帶限隨機過程的采樣444
11.4 延伸閱讀444
習題445
第12章 信號估計464
12.1 隨機變量的LMMSE估計465
12.2 FIR維納濾波器467
12.3 無約束的離散時間維納濾波472
12.4 離散時間的因果維納濾波480
12.5 最佳觀測器和卡爾曼濾波487
12.5.1 受加性噪聲乾擾的信號的因果維納濾波487
12.5.2 維納濾波器的觀測器實現489
12.5.3 最佳狀態估計和卡爾曼濾波491
12.6 CT信號的估計492
12.7 延伸閱讀493
習題493
第13章 信號檢測511
13.1 基於多重量測的假設檢驗512
13.2 獨立同分布高斯噪聲中已知信號的檢測514
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