Ideal Sequence Design in Time-frequency Space pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:An, Myoung/ Brodzik, Andrzej K./ Tolimieri, Richard

出品人:

页数:236

译者:

出版时间:2008-11

价格:$ 123.17

装帧:

isbn号码:9780817647377

丛书系列:

图书标签:

• 信号处理
• 时频分析
• 序列设计
• 优化算法
• 滤波器设计
• 通信系统
• 雷达信号
• 图像处理
• 自适应信号处理
• 机器学习

探索时间-频率域中的最优序列设计 《时频域最优序列设计》是一本深入探究信号处理领域核心问题的专著。本书聚焦于如何在时间-频率联合域中设计出具有卓越性能的序列，以满足现代通信、雷达、声纳以及其他信号分析和处理技术的严苛要求。 在信息爆炸的时代，对信号的精准捕捉、有效传输和高效分析至关重要。而信号的特性往往体现在其随时间变化的频率成分，即时间-频率表示。传统上，我们可能侧重于时间域或频率域的独立优化，但许多实际应用场景需要同时考虑这两个维度。例如，在低信噪比环境中，一个优秀的序列应该能够在某个时间点上集中能量，同时在整个频率带宽上呈现出良好的频谱特性，以抵抗干扰并实现高分辨率。 本书的写作旨在提供一个全面、系统且具有前瞻性的框架，用于理解和实现时频域最优序列的设计。它不仅回顾了时频分析方法的演进，如短时傅里叶变换（STFT）、Wigner-Ville分布（WVD）及其各种平滑版本，更重要的是，将这些分析工具与序列设计的本体论相结合。这意味着，我们不仅仅是观察信号在时频域的表现，而是主动地去构造满足特定时频特性的信号序列。 核心内容概述： 1. 时频分析基础回顾与进阶： 深入讲解傅里叶变换、短时傅里叶变换（STFT）的原理、优缺点及其在序列分析中的应用。 详细介绍Wigner-Ville分布（WVD）及其二义性问题，并探讨如何通过平滑、加窗等方法获得清晰、无交叉项的时频表示。 引入Cohen类时频分布，分析其在处理非平稳信号时的灵活性和理论基础。 探讨其他先进的时频表示方法，例如Gabor变换、小波变换等，并分析它们在序列设计方面的适用性。 2. 最优序列的定义与度量： 明确“最优”在时频域中的具体含义，这通常涉及多目标优化。 介绍用于衡量序列时频性能的关键指标，例如： 峰值旁瓣比（Peak-to-Sidelobe Ratio, PSR）： 衡量信号能量集中程度，在时间域和频率域的自相关函数中都至关重要。 等效噪声带宽（Equivalent Noise Bandwidth, ENBW）： 评估频谱的展宽程度，影响着信号的抗干扰能力和分辨率。 时频集聚度（Time-Frequency Concentration）： 衡量信号能量在时频平面上的聚集程度，是时频设计的核心目标之一。 模糊函数（Ambiguity Function, AF）： 描述了雷达系统在距离和多普勒（频率）上的分辨率能力，它是时频域序列设计的重要指导。 讨论如何在多目标之间进行权衡与取舍，以达到整体的最优。 3. 时频域序列设计的经典方法： 线性调频（Chirp）序列： 详细分析线性调频序列在时间和频率上的线性展宽特性，以及其在雷达和声纳中的广泛应用，包括其在模糊函数上的表现。 相位编码序列（Phase Codes）： 深入研究各种相位编码序列，如Barker序列、Golay序列、LFM/FM复合序列等，分析它们的时频特性和设计原理。 最优序列的数学构建： 基于模糊函数最优化的序列设计，例如最大化模糊函数主瓣能量，最小化旁瓣能量。 基于时频集中度优化的序列设计。 利用优化算法（如遗传算法、模拟退火、梯度下降等）搜索最优序列。 4. 先进的序列设计技术： 基于机器学习的序列设计： 探讨如何利用神经网络、深度学习等技术，从数据中学习并生成具有特定时频特性的最优序列。这包括利用生成对抗网络（GAN）或强化学习来优化序列的生成过程。 自适应序列设计： 研究如何根据环境参数（如噪声水平、干扰类型、信道特性）动态调整序列的设计，以最大化系统性能。 多维时频序列设计： 扩展到高维信号处理，例如在多输入多输出（MIMO）雷达或声纳系统中，如何设计在空间、时间和频率维度上都最优的信号波形。 宽带和超宽带（UWB）序列设计： 针对特定的宽带应用需求，设计具有极宽带宽且能量分布均匀的序列。 5. 应用实例与性能评估： 雷达系统： 详细阐述时频域最优序列在提高目标检测概率、分辨率，以及抑制杂波和干扰方面的作用。例如，Pulse Compression（脉冲压缩）技术中的最佳匹配滤波设计。 通信系统： 分析如何利用优化的时频序列来提高频谱效率、数据传输速率，以及抵抗多径效应和衰落。 声纳系统： 探讨在水下环境中，如何设计能够在复杂声学环境下实现高分辨率成像和目标识别的声纳信号。 信号分析与测量： 说明优化的时频序列如何用于精确测量信号参数，如频率、时间延迟，以及如何进行精确的时频分析。 本书的读者对象包括但不限于通信工程、电子工程、雷达与声纳技术、信号处理领域的科研人员、工程师以及高年级本科生和研究生。通过研读本书，读者将能够深刻理解时频域序列设计的重要性，掌握各类设计方法和评价指标，并能将其应用于实际工程问题中，创造出性能更优、效率更高的信号处理系统。 《时频域最优序列设计》并非一本简单的工具书，它更是一扇通往信号处理前沿的窗口，引领读者探索信号在时频空间中无限的可能性。

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坦白说，我带着极高的审视态度来阅读这本书的，毕竟“设计”二字在标题中占据了核心位置，这往往意味着需要平衡理论的严谨性和设计方法的开放性。让我感到惊喜的是，作者在介绍各种算法框架时，始终保持了一种开放性的讨论姿态。对于每一种“理想”的时频表示方法，作者都会深入剖析其局限性，并坦诚地指出在何种特定噪声环境下或特定信号模型下，这种方法可能会失效，以及当前研究的前沿是如何试图弥补这些缺陷的。这并非简单的优缺点罗列，而是一种对领域边界的审慎探索。书中对某些新兴的稀疏表示方法和机器学习在特征提取中的应用，其论述的深度和前瞻性，远超我阅读过的同类型专著。它鼓励读者不仅要掌握现有工具，更要对工具的适用范围有清醒的认识，从而激发进一步创新的动力。

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我最近接触到的几本关于信号处理和信息论的书籍，大多在理论深度上有所侧重，但往往在实际应用案例的阐述上显得有些乏味和疏离。然而，这部作品的叙述方式却截然不同，它似乎有一种魔力，能将那些冰冷的数学公式瞬间转化为生动的工作场景。作者在引入新概念时，会非常自然地穿插一些看似随意的、但实则精心挑选的工程实例，比如雷达系统的脉冲压缩，或者医学超声成像中的去噪过程。这些案例的引入并非生硬的堆砌，而是与理论的推导紧密咬合，仿佛在告诉你：“看，这就是这个公式在真实世界中发光发热的地方。” 这种“由表及里，再由里及表”的叙述逻辑，极大地降低了初学者的畏难情绪，使得那些原本需要反复咀嚼才能理解的跨域知识，变得可以被轻松消化和吸收。阅读这本书，更像是一次与一位经验丰富的导师并肩工作的体验，他不仅告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“为什么是这样”以及“如何让它变得更好”。

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这本书的参考文献和注释部分，堪称一门独立的艺术品。我通常认为，学术著作的参考价值很大程度上体现在其引文的广度与深度上。这部作品的引用网络构建得极为精妙，它不仅涵盖了经典文献，更大量收录了近几年在顶级会议和期刊上发表的、但尚未形成广泛共识的前沿工作。更值得称道的是，许多关键公式或定理的推导过程后，作者都会标注出其原始出处，并简要评价该工作在整个学科发展脉络中的地位。这种对知识历史的尊重和追溯，使得阅读过程不再是单向的知识灌输，而更像是一次与学术共同体历史的对话。这种详尽的、具有批判性的引用，极大地提升了这本书作为工具书的可靠性，让任何一个希望深入该领域进行研究的读者，都能迅速定位到最核心的知识源头。

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这本书的章节安排显示出一种近乎强迫症般对逻辑连贯性的执着追求。从最基础的傅里叶分析的复习与深化开始，作者并没有急于跳入高深的非线性变换，而是先用大量篇幅探讨了“什么是好的表示”这一哲学性问题。这种先立意再论证的结构，使得后续所有基于此基础上的理论构建都显得水到渠成，毫无突兀感。我尤其欣赏其中关于基函数选择和窗口函数设计的那一章，作者没有简单地罗列各种函数的性能参数，而是通过一种类比的方式——将信号比作一首乐曲，将窗口比作收听的麦克风——来阐述不同窗口对信号局部信息的捕获能力差异。这种巧妙的类比，成功地跨越了纯数学表达的障碍，让读者能够从更直观的感性层面把握住设计的精髓。这种结构上的精妙设计，让整本书的阅读体验犹如攀登一座精心规划的山峰，每一步都有明确的目标和清晰的视野，绝不含糊不清。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮。封面采用了深邃的午夜蓝，配以抽象的、流动感十足的线条图案，仿佛捕捉到了某种复杂的动态过程。纸张的质感也十分考究，拿在手里有一种沉甸甸的、可靠的感觉，让人觉得这不是一本普通的教科书，而更像是一件精密的艺术品。内页的排版设计极其用心，图文的布局平衡得恰到好处，即便是那些涉及高深数学公式的部分，也通过清晰的字体和适度的留白得到了很好的梳理，阅读起来丝毫不会感到拥挤或压迫。特别是那些复杂的波形图和时频分析图谱，色彩的运用既科学又具有美感，让人在理解抽象概念的同时，也能享受到视觉上的愉悦。这本书的细节处理，从目录的层级划分到索引的详尽程度，都体现了编者对读者体验的深切关怀，让人在翻阅过程中充满了探索的乐趣，仿佛在拆解一个精心构造的谜题。这种对物理载体的极致追求，无疑为后续的内容阅读奠定了极高的期待值。

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