本书全面、系统地阐述了信号检测、估计理论与识别技术。全书共10章，主要内容包括信号检测、估计理论与识别技术基础知识，信号状态的统计检测与信号波形检测理论，信号参量的统计估计理论与信号波形估计理论，通信和雷达信号调制识别与参数估计，无线频谱检测技术与微弱信号检测方法。本书系统性强，内容连贯；注重基本概念、基本原理的概述，对系统基本性能及物理意义的解释明确；强调通信雷达在实际通信系统中的应用；注重知识的归纳、总结，并附有适量的习题。教学参考学时为40～60学时。本书内容深入浅出，概念清晰，语言流畅。本书可作为电子与通信工程领域信号与信息处理、通信与信息系统等学科的研究生和高年级本科生的教材，也可作为从事通信系统、雷达系统、信号与信息处理等工作的工程技术人员的培训教材或参考书。
肖海林，男，1976年11月出生，博士、教授、博士生导师，信息与通信工程学科。浙江省“钱江学者”特聘教授，广西优秀专家，广西“省杰青”，IEEE 高级会员，中国电子学会高级会员。曾访学英国大学赫瑞-瓦特大学和南安普顿大学。主持国家项目、省重点研发项目20多项。第一作者或通讯作者在国内外发表SCI/EI期刊论文120多篇，获国家发明专利30余项、国际/国内标准提案2项、省部级奖励2次，2个国际期刊编委，5次担任国际会议TPC并作特邀报告。
目 录
第1章 信号检测、估计理论与识别技术概述 1
1.1 引言 1
1.2 信号的随机性及其处理方法 1
1.3 信号检测与估计理论概述 3
1.4 信号识别技术概述 5
习题1 6
第2章 随机过程与随机信号的相关理论 7
2.1 随机过程的基本概念 7
2.1.1 随机过程的基本描述 7
2.1.2 随机过程的分类 8
2.1.3 随机过程的概率分布与统计分析 10
2.2 随机信号的基本概念 12
2.2.1 随机过程与随机信号 12
2.2.2 随机信号分析的一般方法 13
习题2 15
第3章 信号状态的统计检测理论 16
3.1 概述 16
3.2 二元信号的贝叶斯检测准则 16
3.2.1 平均代价与贝叶斯检测准则的概念 18
3.2.2 最佳判决式 18
3.2.3 检测性能分析 20
3.3 二元信号的派生贝叶斯检测准则 20
3.3.1 最小平均错误概率检测准则 21
3.3.2 最大后验概率检测准则 22
3.3.3 极小化极大检测准则 22
3.3.4 奈曼-皮尔逊检测准则 25
3.4 多元信号状态的统计检测 28
3.4.1 M元信号状态的统计检测 28
3.4.2 M元信号的贝叶斯检测准则 29
3.4.3 M元信号的最小平均错误概率检测准则 29
3.5 随机（或未知）参量信号状态的统计检测 31
3.6 信号状态的序列检测 37
3.6.1 信号状态序列检测的概念 37
3.6.2 序列检测的似然比检验判决式 38
3.6.3 判决域的划分 38
3.6.4 序列检测的平均观测次数 39
习题3 41
第4章 信号波形检测理论 44
4.1 概述 44
4.2 匹配滤波器理论 44
4.2.1 匹配滤波器的概念 44
4.2.2 匹配滤波器的定义 45
4.2.3 匹配滤波器的设计 45
4.2.4 匹配滤波器的特性 47
4.2.5 应用举例 50
4.3 确知信号的检测 53
4.3.1 独立样本的获取 53
4.3.2 接收机的结构形式 54
4.3.3 接收机的检测性能 56
4.4 参量信号的检测——贝叶斯方法 59
4.4.1 贝叶斯原理 59
4.4.2 高斯白噪声中的随机相位信号波形检测 60
4.5 参量信号的检测——广义似然比方法 64
4.5.1 广义似然比方法原理 64
4.5.2 高斯白噪声中的幅度未知信号波形检测 66
4.5.3 高斯白噪声中的未知到达时间信号波形检测 68
4.5.4 高斯白噪声中的正弦信号波形检测 70
4.6 一致最大势检测器 73
习题4 75
第5章 信号参量的统计估计理论 77
5.1 概述 77
5.1.1 信号处理中的估计问题 77
5.1.2 参量估计的数学模型和估计量的构造 78
5.1.3 估计性能的评估 79
5.2 随机参量的贝叶斯估计 81
5.2.1 常用代价函数和贝叶斯估计的概念 81
5.2.2 贝叶斯估计量的构造 83
5.2.3 最佳估计的不变性 89
5.3 最大似然估计 90
5.3.1 最大似然估计原理 90
5.3.2 最大似然估计量的构造 90
5.3.3 最大似然估计的不变性 92
5.4 估计量的性质 93
5.4.1 估计量的主要性质 94
5.4.2 克拉美-罗不等式和克拉美-罗界 96
5.4.3 无偏有效估计量的均方误差与克拉美-罗不等式 103
5.4.4 非随机参量函数估计的克拉美-罗界 104
5.5 矢量估计 107
5.5.1 随机矢量的贝叶斯估计 108
5.5.2 非随机矢量的最大似然估计 109
5.5.3 矢量估计量的性质 109
5.5.4 非随机矢量函数估计的克拉美-罗界 115
5.6 信号波形中参量的估计 118
5.6.1 信号振幅的估计 120
5.6.2 信号相位的估计 121
5.6.3 信号频率的估计 122
5.6.4 信号到达时间的估计 127
5.6.5 信号频率和到达时间的同时估计 132
习题5 134
第6章 信号波形估计理论 137
6.1 概述 137
6.2 维纳滤波 138
6.2.1 非因果解 140
6.2.2 因果解（频谱因式分解法） 142
6.2.3 正交性 147
6.2.4 离散观测情况 148
6.2.5 平稳序列的因果和非因果维纳滤波器 149
6.3 平稳序列的维纳预测器 156
6.3.1 预测器计算公式 157
6.3.2 离散因果和非因果平稳序列维纳预测器 158
6.4 标量卡尔曼滤波 159
6.4.1 概述 159
6.4.2 标量信号模型和观测模型 161
6.4.3 标量卡尔曼滤波算法 162
6.5 矢量卡尔曼滤波 167
6.5.1 从标量运算向矢量运算的过渡 167
6.5.2 矢量卡尔曼滤波算法 168
6.5.3 矢量卡尔曼滤波器的实现 169
习题6 170
第7章 通信信号调制识别与参数估计 173
7.1 概述 173
7.1.1 基于决策理论的最大似然假设检验方法 173
7.1.2 基于特征提取的统计模式识别方法 174
7.1.3 基于人工神经网络（ANN）的识别方法 174
7.2 通信信号调制理论与识别流程 175
7.2.1 通信信号调制信号理论 175
7.2.2 通信信号检测与识别流程 181
7.3 信号特征参数与调制分类 182
7.3.1 统计量特征 183
7.3.2 谱相关 191
7.3.3 小波变换特征 195
7.3.4 复杂度特征 197
7.3.5 分类器 201
7.4 基于聚类与粒子群重构星座图的MQAM信号识别方法 207
7.4.1 MQAM信号模型 207
7.4.2 载波频率估计 208
7.4.3 减法聚类算法与粒子群算法理论 209
7.4.4 基于聚类与粒子群重构星座图的M-QAM信号识别方法流程 211
7.5 多径瑞利衰落信道下的单载波信号识别方法研究 216
7.5.1 高阶累积量基本原理 216
7.5.2 基于高阶累积量的信号识别方法研究 217
7.5.3 基于高阶累积量的调制信号类间识别 220
7.5.4 多径瑞利衰落信道下基于频域均衡与高阶累积量的信号识别方法 221
7.6 通信信号的参数估计 226
7.6.1 引言 226
7.6.2 信噪比估计 226
7.6.3 载频估计 228
7.6.4 码元速率估计 233
习题7 237
第8章 雷达信号调制识别与参数估计 238
8.1 概述 238
8.2 时频分析基础理论 238
8.2.1 短时傅里叶变换 239
8.2.2 Wigner-Ville时频分布 240
8.2.3 Cohen类时频分布 240
8.2.4 重排类时频分布 241
8.3 支持向量机分类器 242
8.3.1 结构风险最小化 243
8.3.2 支持向量机分类器原理 243
8.4 基于时频图像形状特征的雷达信号识别 245
8.4.1 信号的平滑伪Wigner时频分布 246
8.4.2 时频图像的预处理 247
8.4.3 时频图像形状特征的提取 247
8.4.4 训练和分类 249
8.5 基于时频图像处理提取瞬时频率的雷达信号识别 250
8.5.1 时频分布的选取 250
8.5.2 时频图像处理 250
8.5.3 行索引特征提取 252
8.6 雷达信号参数估计 252
8.6.1 多项式相位信号的处理算法 252
8.6.2 正弦调频信号的处理算法 260
8.6.3 调频调相信号的处理算法 265
习题8 270
第9章 无线频谱检测技术 271
9.1 概述 271
9.2 频谱检测技术分类 271
9.2.1 物理层检测 271
9.2.2 MAC层检测 272
9.2.3 协作检测 273
9.3 发射机检测 273
9.3.1 匹配滤波器检测 273
9.3.2 能量检测 275
9.3.3 循环平稳特性检测 277
9.4 接收机检测 281
9.4.1 本振泄漏检测原理 281
9.4.2 本振泄漏检测分析 284
9.5 协作检测 285
9.5.1 单门限协作检测 286
9.5.2 多门限协作检测 287
9.6 基于D-S证据理论的分布式频谱检测 290
9.6.1 D-S证据理论的基本概念 290
9.6.2 D-S证据理论的合成规则 291
9.6.3 基于信任度的分布式频谱检测 293
9.7 多天线频谱检测技术 295
9.7.1 基于功率谱的多天线等增益合并检测 296
9.7.2 基于循环谱的多天线频谱检测 299
9.7.3 基于最优线性加权合并的多天线频谱检测 302
习题9 304
第10章 微弱信号检测方法 305
10.1 概述 305
10.2 随机共振检测方法 306
10.2.1 随机共振背景知识 306
10.2.2 双稳态随机共振系统 310
10.2.3 基于双稳态随机共振系统的能量检测算法 315
10.2.4 广义随机共振系统 320
10.2.5 基于噪声增强能量检测器 321
10.3 混沌振子检测方法 324
10.3.1 非线性动力学系统中的混沌 324
10.3.2 混沌运动的分析方法 326
10.3.3 Duffing振子的运动特性研究 328
10.3.4 参数对混沌振子运动的影响 334
10.4 粒子滤波检测方法 337
10.4.1 粒子滤波背景知识 337
10.4.2 状态空间模型和后验概率密度函数 338
10.4.3 卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波 339
10.4.4 粒子滤波算法 344
10.4.5 各种粒子滤波算法 348
10.4.6 代价参考粒子滤波算法 352
10.5 压缩感知检测方法 356
10.5.1 背景知识 356
10.5.2 压缩感知理论的基本框架 357
10.5.3 压缩感知的核心问题 358
习题10 362
参考文献 364
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