《隨機(jī)過(guò)程及其應(yīng)用(第2版)》是在1986年版《隨機(jī)過(guò)程及其應(yīng)用》的基礎(chǔ)上修改而成的,總結(jié)了二十多年來(lái)多位教師在清華大學(xué)電子工程系講授“隨機(jī)過(guò)程”課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),以及歷屆學(xué)生對(duì)課程教學(xué)的反饋與建議,是集體智慧的結(jié)晶。《隨機(jī)過(guò)程及其應(yīng)用(第2版)》的內(nèi)容大體可以分為三個(gè)部分:Gauss過(guò)程和Poisson過(guò)程作為最基本最典型的隨機(jī)過(guò)程,分別給予了獨(dú)立章節(jié)進(jìn)行討論;二階矩過(guò)程對(duì)于理解電子系統(tǒng)中的隨機(jī)信號(hào)及其特性是本質(zhì)的,書(shū)中分別從時(shí)域、頻域以及統(tǒng)計(jì)處理三個(gè)方面進(jìn)行了分析;Markov過(guò)程近年來(lái)在電子信息領(lǐng)域的重要性正日益顯現(xiàn),書(shū)中對(duì)離散狀態(tài)Markov過(guò)程(Markov鏈)分離散時(shí)間和連續(xù)時(shí)間兩部分進(jìn)行了討論?紤]到多數(shù)讀者對(duì)確定性函數(shù)的分析方法較為熟悉,因此《隨機(jī)過(guò)程及其應(yīng)用(第2版)》盡可能強(qiáng)調(diào)隨機(jī)分析與確定性分析的平行性。同時(shí),本書(shū)對(duì)研究隨機(jī)變量的基本工具,例如條件期望、特征函數(shù)和母函數(shù)等,給予了充分重視,盡量使用它們進(jìn)行分析和討論。
為方便讀者自學(xué),本書(shū)配備了一定數(shù)量的習(xí)題供讀者選做。隨機(jī)過(guò)程的分析處理方法有其自身的特點(diǎn),讀者需要通過(guò)練習(xí)才能對(duì)其理論及方法有較為深入的認(rèn)識(shí)。本書(shū)可供高等院校相關(guān)專業(yè)大學(xué)高年級(jí)本科及研究生作為教材使用,也可供工程技術(shù)人員參考。
本書(shū)是在1986年版《隨機(jī)過(guò)程及其應(yīng)用》的基礎(chǔ)上修改而成的,總結(jié)了二十多年來(lái)多位教師在清華大學(xué)電子工程系講授“隨機(jī)過(guò)程”課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),以及歷屆學(xué)生對(duì)課程教學(xué)的反饋與建議,是集體智慧的結(jié)晶。
隨機(jī)過(guò)程理論已經(jīng)在物理、生物、化學(xué)、社會(huì)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、工程技術(shù)科學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。其重要程度、應(yīng)用的深度和廣度正隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異不斷得到發(fā)展。本書(shū)作為工程技術(shù)科學(xué)類專業(yè)使用的隨機(jī)過(guò)程入門(mén)教材,不涉及測(cè)度論知識(shí),側(cè)重于講述隨機(jī)過(guò)程的基本概念和基本方法,突出與電子工程實(shí)踐的結(jié)合,盡量使用電子與信息工程中常見(jiàn)的模型作為實(shí)例加以討論。本書(shū)的內(nèi)容大體可以分為三個(gè)部分:Gauss過(guò)程和Poisson過(guò)程作為最基本最典型的隨機(jī)過(guò)程,分別給予了獨(dú)立章節(jié)進(jìn)行討論;二階矩過(guò)程對(duì)于理解電子系統(tǒng)中的隨機(jī)信號(hào)及其特性是本質(zhì)的,書(shū)中分別從時(shí)域、頻域以及統(tǒng)計(jì)處理三個(gè)方面進(jìn)行了分析;Markov過(guò)程近年來(lái)在電子信息領(lǐng)域的重要性正日益顯現(xiàn),書(shū)中對(duì)離散狀態(tài)Markov過(guò)程(Markov鏈)分離散時(shí)間和連續(xù)時(shí)間兩部分進(jìn)行了討論?紤]到多數(shù)讀者對(duì)確定性函數(shù)的分析方法較為熟悉,因此本書(shū)盡可能強(qiáng)調(diào)隨機(jī)分析與確定性分析的平行性。例如以讀者熟悉的“距離”概念為基礎(chǔ)來(lái)建立均方意義下的隨機(jī)微積分,從確定性信號(hào)譜分析的基本結(jié)論出發(fā)去研究隨機(jī)信號(hào)的譜分析等。同時(shí),本書(shū)對(duì)研究隨機(jī)變量的基本工具,例如條件期望、特征函數(shù)和母函數(shù)等,給予了充分重視,盡量使用它們進(jìn)行分析和討論。為方便讀者自學(xué),本書(shū)配備了一定數(shù)量的習(xí)題供讀者選做。隨機(jī)過(guò)程的分析處理方法有其自身的特點(diǎn),讀者需要通過(guò)練習(xí)才能對(duì)其理論及方法有較為深入的認(rèn)識(shí)。
閱讀本書(shū)的先修知識(shí)包括微積分、線性代數(shù)、基礎(chǔ)概率論以及信號(hào)與系統(tǒng)。本書(shū)盡量使用具備先修知識(shí)的讀者熟悉的方法和技巧進(jìn)行分析論述,這一方面可以復(fù)習(xí)鞏固以往所學(xué),另一方面可以在新學(xué)科的學(xué)習(xí)中增強(qiáng)靈活運(yùn)用已有知識(shí)的能力。書(shū)中力求使用嚴(yán)密和系統(tǒng)的計(jì)算來(lái)強(qiáng)化讀者對(duì)基本概念的理解。這對(duì)于培養(yǎng)讀者運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決問(wèn)題的能力有積極作用。但同時(shí)本書(shū)又針對(duì)工程學(xué)科讀者的特點(diǎn),不拘泥于數(shù)學(xué)的嚴(yán)格性,對(duì)于涉及到測(cè)度以及實(shí)分析的一些內(nèi)容只給出結(jié)論,不做詳細(xì)討論。
本書(shū)可供相關(guān)專業(yè)大學(xué)高年級(jí)本科以及研究生作為教材使用,也可供工程技術(shù)人員參考。由于本書(shū)篇幅稍大,所以讀者在使用時(shí)應(yīng)根據(jù)自身需要進(jìn)行材料的取舍。
限于水平,本書(shū)難免有不足和不確切之處,懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
作者2011年8月于清華園
第1章 引言
1.1 隨機(jī)過(guò)程的概念和分類
1.2 基本研究方法和章節(jié)介紹
習(xí)題
第2章 相關(guān)理論與二階矩過(guò)程(Ⅰ)——時(shí)域分析
2.1 基本定義與性質(zhì)
2.2 寬平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程
2.3 正交增量過(guò)程
2.4 隨機(jī)過(guò)程的均方微積分
2.4.1 均方極限
2.4.2 均方連續(xù)
2.4.3 均方導(dǎo)數(shù)
2.4.4 均方積分
2.5 遍歷理論簡(jiǎn)介
2.6 Karhunan-Loeve展開(kāi)
習(xí)題
第3章 Gauss過(guò)程
3.1 Gauss過(guò)程的基本定義
3.1.1 多元Gauss分布的定義
3.1.2 多元Gauss分布的特征函數(shù)
3.1.3 協(xié)方差陣Σ不滿秩的情況
3.2 多元Gauss分布的性質(zhì)
3.2.1 邊緣分布
3.2.2 獨(dú)立性
3.2.3 高階矩
3.2.4 線性變換
3.2.5 條件分布
3.3 Gauss-Markov性
3.4 Gauss過(guò)程通過(guò)非線性系統(tǒng)
3.4.1 理想限幅器
3.4.2 全波線性檢波
3.4.3 半波線性檢波
3.4.4 平方律檢波
3.4.5 Price定理——統(tǒng)一的處理手段
3.5 窄帶Gauss過(guò)程
3.5.1 Rayleigh分布和Rician分布
3.5.2 零均值窄帶Gauss過(guò)程
3.5.3 均值不為零的情形
3.6 Brown運(yùn)動(dòng)
習(xí)題
第4章 Poisson過(guò)程
4.1 Poisson過(guò)程的定義
4.2 N(t)概率分布的計(jì)算
4.3 Poisson過(guò)程的基本性質(zhì)
4.3.1 非寬平穩(wěn)性
4.3.2 事件間隔與等待時(shí)間
4.3.3 事件到達(dá)時(shí)刻的條件分布
4.4 順序統(tǒng)計(jì)量簡(jiǎn)介
4.5 Poisson過(guò)程的各種拓廣
4.5.1 非齊次Poisson過(guò)程
4.5.2 復(fù)合Poisson過(guò)程
4.5.3 隨機(jī)參數(shù)Poisson過(guò)程
4.5.4 過(guò)濾Poisson過(guò)程
4.6 更新過(guò)程
4.6.1 N(t)的分布與期望
4.6.2 N(t)的變化速率
習(xí)題
第5章 相關(guān)理論與二階矩過(guò)程(Ⅱ)——Fourier譜分析
5.1 確定性信號(hào)Fourier分析回顧
5.2 相關(guān)函數(shù)的譜表示
5.3 聯(lián)合平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的互相關(guān)函數(shù)及互功率譜密度
5.4 寬平穩(wěn)過(guò)程的譜表示
5.5 隨機(jī)過(guò)程通過(guò)線性系統(tǒng)
5.6 隨機(jī)信號(hào)的頻域表示
5.6.1 基帶信號(hào)表示
5.6.2 帶通信號(hào)表示
習(xí)題
第6章 相關(guān)理論與二階矩過(guò)程(Ⅲ)——統(tǒng)計(jì)估值與預(yù)測(cè)
6.1 均方意義下的最優(yōu)估計(jì)
……
第7章 離散時(shí)間Markov鏈
第8章 連續(xù)時(shí)間Markov鏈
附錄
參考文獻(xiàn)