通信原理教材配套课件－第8章.ppt

第8章数字信号的最佳接收技术 1 主要内容 二进制确知信号的最佳接收机及其性能 二进制随机信号的最佳接收机及其性能 二进制起伏信号的最佳接收机及其性能 匹配滤波器的原理及其实现 2 基本要求 掌握二进制确知信号的最佳接收原理和分析方法 理解二进制随机信号的最佳接收原理和分析方法 了解二进制起伏信号的最佳接收原理和分析方法 掌握匹配滤波器的原理和实现方法 参考学时为10学时 数字通信系统的统计判决模型最佳准则二进制确知信号的最佳接收机的结构二进制确知信号的最佳形式和最佳接收机性能匹配滤波器最佳基带传输系统 8 1数字信号最佳接收的基本概念 8 1 1最佳接收问题 什么是最佳接收 着重解决 什么样的接收机能得到最佳的接收效果 什么样的数字信号形式在接收端得到的接收效果更好 解决最佳接收的两种方法 一种是用概率的方法 即用与数字通信系统的性能参数直接相关的统计判决方法 使系统的错误概率达到最小 一种是使系统的输出信噪比达到最大的方法 即匹配滤波器方法 8 1 2数字通信系统的统计模型 8 1 3模型参数的统计描述 消息空间的参数描述 信号空间的参数描述 噪声空间的参数描述 观察空间的参数描述 判决空间的参数描述 似然函数二进制信号空间为 8 2最佳接收准则 8 2 1最小差错概率准则使上式的传输误差概率最小 即为最小差错概率准则 8 2 2似然比准则由最小差错概率转换成似然比的问题 使操作更加方便 得到似然比准则 8 2 3最大似然准则在二进制系统中 当两个先验概率相等时 得到最大似然准则 8 2 4多进制最大似然准则设信号空间S可能发送的信号有M个 并且系统是先验等概的 可得多进制系统的最大似然准则 8 2 5最大输出信噪比准则 最大输出信噪比条件下的最佳接收准则 假设系统的信号功率受限 而且信道是有限带宽的 系统的干扰为高斯白噪声 设计与发送信号相匹配的滤波器 用来构成最佳接收系统 8 3确知信号的最佳接收 8 3 1二进制确知信号的最佳接收机当则有 最佳接收机结构 先验等概时二进制确知信号的最佳接收机结构 8 3 2二进制确知信号最佳接收机的性能 误码率与主要参数之间的关系误码率与先验概率和的关系当 0 或 有当 1 只与两信号之差的能量以及有关当 10 将比先验等概时略小 2 误码率与两信号之差能量之间的关系 在K一定时 先验等概时的最大 若先验不等概 则得到的将比等概时略有下降 8 3 3二进制确知信号的最佳形式互相关系数时的误码率是最小值互相关系数时的误码率互相关系数时的误码率 8 3 4多进制确知信号的最佳接收机及其性能多进制确知信号的最佳接收性能为 先验等概时m进制确知信号的最佳接收机方框图 8 4随相信号的最佳接收 8 4 1二进制随相信号的最佳接收机若则判S1出现 若则判S2出现 先验等概的二进制随相信号最佳接收机方框图 8 4 2二进制随相信号最佳接收机的性能先验等概条件下接收机的性能当两个信号的能量相等时 2ASK随相信号的性能其中Z0有下式确定 先验等概的多进制随相信号最佳接收机方框图 8 5起伏信号的最佳接收 8 5 1m进制FSK起伏信号的接收设若则判为出现 8 5 2起伏信号最佳接收的性能1 m进制时的误码率其中 为平均信噪比 2 二进制时的误码率3 有衰落时二进制 非相干FSK 与无衰落时的性能比较 8 6实际接收机与最佳接收机的性能比较 8 6 1性能公式比较 见下页 8 6 2r和Eb n0的相互关系实际接收机对于最佳接收机在同样的输入条件下 实际接收机系统的性能总是比最佳接收系统的差 其差值取决于B与1 T的比值 8 7匹配滤波器 8 7 1匹配滤波器的基本概念所谓匹配滤波器 是指在白噪声为背景的条件下 输出信噪比最大的最佳线性滤波器 即 判决准则采用 最大输出信噪比准则 所得到的最佳接收机 称之为匹配滤波器 8 7 2匹配滤波接收原理在白噪声干扰的背景下 按设计的线性滤波器 将在给定时刻上获得最大的输出信噪比 该滤波器就是最大输出信噪比准则下的最佳线性滤波器 称为匹配滤波器 8 7 2匹配滤波接收原理在白噪声干扰的背景下 按设计的线性滤波器 将在给定时刻上获得最大的输出信噪比 该滤波器就是最大输出信噪比准则下的最佳线性滤波器 称为匹配滤波器 匹配滤波器的特点 1 在t0时刻滤波器输出最大信噪比 该信噪比与信号的形状和噪声的分布无关2 3 匹配滤波器的输出4 匹配滤波器的冲击响应5 与si t 波形相同的波形具有相同的匹配滤波器 8 7 3匹配滤波器在最佳接收中的应用信号si t 的匹配的滤波器 其冲激响应为 假定在t T处采样 当y t 加入匹配滤波器时输出为 利用