1、本科教学大纲随机信号分析实验教学大纲（学分0.5，学时12）一、课程说明随机信号分析实验是电子信息工程专业的一门专业基础实验课。通过该系列实验，使学生掌握随机信号/序列的相关分析、功率谱分析和通信信号统计特性分析的实现方法，更深刻地理解和掌握课堂教学内容的重点和难点。通过设计综合性和拓展性试验项目进一步加强对学生独立分析问题和解决问题的能力、综合设计及创新能力的培养。该实验以综合型、设计型实验为主，以开放式实验方式进行。二、课程目标（对应毕业要求：2、3、4）1. 掌握常用随机信号的产生、随机信号相关分析、谱分析的基本原理和方法，掌握随机信号通过线性系统的求解方法的一般知识。通过查阅文献和实验
2、验证，建立不同分布的随机信号生成的方法，了解伪随机数的“伪”特性，对随机信号的谱特性和确定信号的谱特性有深入了解（对应毕业要求：2）；2. 能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统。研究高频窄带随机过程的包络和相位特性，设计实验从观测的高频窄带信号数据中提取低频参数，并通过设计性实践环节检验设计的合理性。为后续通信原理等课程建立无线电信号的概念，同时，通过由确定信号的 Hilbert 变换到随机信号的Hilbert 变换的推演方法，掌握基本的类比创新方法，体现创新意识（对应毕业要求：3）；3. 研究随机信号和确定信号分别通过线性系统的求解，所需要解决的问题及解决方法，了解高斯
3、分布模型和平稳随机过程对复杂工程问题进行简化的原理及可行性和合理性。研究离散 Hilbert 变换和连续系统之间的差异，并通过实验验证之（对应毕业要求：4）。三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容教学要求学时教学方式对应课程目标1一、随机信号的产生、相关分析及其应用实验1. 均匀分布随机信号的产生，统计特性分析及计算机仿真实现2. 高斯白噪声随机信号的产生，统计特性分析及计算机仿真实现3. 任意分布随机信号的产生，统计特性分析及计算机仿真实现4. 随机信号相关函数计算、相关分析及实现5. 随机信号相关相关分析应用案例 1、例 2其中：1、2 为基本实验，3 为综合性实验，5 为拓展性实验
4、1. 了解本课程研究的对象、内容；2. 掌握常用的数据仿真软件（如Matlab）的使用方法；3. 掌握不同分布的随机数生成的原理；4. 掌握随机信号相关分析的基本原理和仿真方法；5. 通过实验验证相关分析在工程中的应用意义（如信号的延迟估计）。4讲授上机实验1、22二、系统对随机信号响应的统计特性分析、功率谱分析及应用实验1. 随机信号的功率谱分析方法 12. 随机信号的功率谱分析方法 23. 随机信号的功率谱分析方法 34. 系统对随机信号响应的统计特性分析及仿真实现 15. 系统对随机信号响应的统计特性分析及仿真实现 26. 随机信号功率谱分析应用案例 17. 随机信号功率谱分析应用案例
5、28. 随机信号功率谱分析应用案例 3其中：1、4 为基本实验，2、3、6为综合性实验，5、7、8 为拓展性实验1. 了解随机信号谱分析的原理和仿真方法，以及各种方法的异同点；2. 通过实验验证谱分析在工程中的应用意义（如信号检测和分离）；3. 掌握随机信号通过线性时不变系统求解的原理和仿真方 法，比较时域和频域求解的异同点。4讲授上机实验1、23三、通信信号统计特性分析、仿真实现及应用1. Hilbert 变换算法实现 12. Hilbert 变换算法实现 23. 窄带平稳随机信号统计特性分析方法实现 14. 窄带平稳随机信号统计特性分析方法实现 25. 通信信号中的瑞利（Rayleigh）
6、衰落分布特性的分析及计算机仿 真实现6. 正弦信号与窄带正态平稳随机信号之和的统计特性分析及仿真 实现。其中：1、3 为基本实验，2、 4、5 为综合性实验，6 为拓展性实验。1. 掌握 Hilbert 变换的基本原理以及时域和频域的仿真方 法；2. 掌握窄带平稳随机信号统计特性分析方法和仿真方法；3. 掌握正弦信号与窄带正态平稳随机信号之和的统计特性方法和仿真方法。4讲授上机实验1、2、3四、其他教学环节1. 实验设备及器材配置：计算机及相应的编程实现软件（C 语言，Matlab 或 Labview虚拟实验平台）。2. 教学形式：教师讲授基本原理，学生以开放式实验方式独立完成。3. 本课程以
7、相应的理论课随机信号分析相辅相成，是理论课的延伸与补充。实验成绩为百分制。成绩评定依据实验预习，实验过程，实验结果的讨论和分析，实验报告的编写等情况进行综合评定。五、授课说明1. 开课学期：秋季。2. 授课单位：信息与通信工程学院。3. 适用专业：适用于电子信息工程、通信信息工程、生物医学工程等相关专业。4. 先修课程：信号与系统、概率论、随机信号分析等。5. 学时：12 学时。六、考核及成绩评定方式每次实验均由教师根据学生的实验现场操作给实验操作成绩，结合出勤情况以及实验之后提交的实验报告成绩，按如下比例确定每次的实验成绩，各次成绩平均即为考核成绩。课程成绩实验课考勤（10%）+实验操作（4
8、0%）+实验报告（50%）七、教材和参考书1. 使用教材郭成安、陈喆、李小兵编著 随机信号分析实验讲义. 自编,20162. 主要参考书（1） 赵淑清、郑薇编著. 随机信号分析第三版. 哈尔滨工业大学出版社,2015（2） 吴祈耀编著. 随机过程. 国防工业出版社,1984（ 3 ） A.Papoulis. Probabilities Random Variables and Stochastic Processes, McGraw-Hill,1984.（4） 郭成安、李小兵、陈喆编著. 随机信号分析. 教师课堂课件（5） 张志涌、杨祖樱编著. Matlab 教程. 北京航空航天大学出版社,2015
