信号检测与估计理论ppt课件

.,1,信号检测与估计理论,.,2,课件下载地址xhjcygz密码：111111,.,3,HarryL.VanTrees,Detection,EstimationandModulationTheory,电子工业出版社T.SchonhoffandA.A.Giordano,DetectionandEstimation-TheoryandItsApplications,电子工业出版社罗鹏飞等译，统计信号处理基础估计与检测理论，电子工业出版社XiaodongWang,H.VincentPoor,WirelessCommunicationSystems:AdvancedTechniquesforSignalReception,电子工业出版社,参考书目,.,4,课程内容及安排,相关课程:概率论与数理统计、随机过程、通信原理、信息论课程基本内容：信号统计检测与解调理论、估计理论(信道估计、频偏估计)等等的基础理论。,.,5,主要内容信号的统计检测理论(8次课)信号波形的检测(6次课)信号的统计估计理论(5次课)信号检测与估计技术在通信系统中的应用(3次课),课程内容及安排,.,6,信号检测与估计的基本任务：用概率与数理统计为工具，解决接收端信号与数据处理中的信息恢复与获取，从被噪声及其它干扰污染的信号中提取、恢复所需的信息。,第一章绪论,信号检测与估计：随机信号统计处理的理论基础。,应用:在通信,雷达,声纳,自控,辨识,射电天文,地震学,医学等方面有广泛的应用.,通信系统中的应用:解调、MIMO检测、多用户检测、信道估计,.,7,第1节信号随机性与统计处理方法,1.1几种典型信息系统,通信系统,接收信号受到两部分噪声的污染：加性噪声和乘性噪声,接收信号，即要处理的信号：随机信号或随机过程,处理方法：统计信号处理或随机信号处理,目的：估计(估计信号参数)、检测(判断具体发送信号),.,8,通信系统:,检测估计,第1节信号随机性与统计处理方法,.,9,雷达系统有无敌机？,一类问题检测判断信号有无,敌机的位置？高度、方位、距离等,第1节信号随机性与统计处理方法,.,10,第1节信号随机性与统计处理方法,1.2信号的统计处理方法,信号随机特性的描述：用概率密度函数、各阶矩、相关函数、协方差函数、功率谱密度函数等来描述随机信号的统计特性。,统计意义上的最佳处理：基于随机信号统计特性所进行的各种处理和选择的相应准则均是统计意义上的。例如，以最小BER为目标的解调准则。,性能的统计评估：处理结果的评价，需用相应的统计平均量来度量，如判决概率、平均代价、平均错误概率、均值、方差、均方误差等,.,11,第1节信号随机性与统计处理方法,1.3学习方法的几点建议,建立随机信号应采用统计处理方法的概念，包括信号的统计描述、统计意义上的最佳处理、性能的统计评估。,数学分析的基础上，从物理意义上加以理解。,做一定量的习题，巩固所学内容。,课程学习过程中，和实际通信系统联系起来，学会应用。,.,12,当1sin(1t)0，T假设H1当0sin(0t)0，T假设H0,若1sin(1t)+n(t):假设H10tT若0sin(0t)+n(t):假设H0,发送端:FSK调制,接收端r(t),情况1:确知信号的检测问题,2.1检测问题描述,第2节信号检测理论概述,.,13,任务：接收机或处理器，按在0，T内的观测r(t)，按照一定的原则判断信源发送的是S1(t)还是S0(t)可能的原则：错误概率最小（更严格地，是使风险最小）。设计和计算这种处理器问题称为检测问题。,噪声，干扰是造成错误的来源。,如果没有噪声,发射信号已知,则接收信号确知,判决不会出错;,如果有噪声,噪声中确知信号的检测问题,最简单,第2节信号检测理论概述,.,14,情况2:未知参量信号的检测问题,当1sin(1t+1)0，T当0sin(0t+0),当1sin(1t+1)+n(t):假设H10tT当0sin(0t+0)+n(t):假设H0,发送端:,接收端r(t),每个信号都有相应的相移1,0在0,T中不变,但事先不知道,这时即使没有噪声,在测量之前,输入是未知的,不能完全知道.,噪声中具有未知参数信号(信号形式已知)的检测问题.,第2节信号检测理论概述,.,15,情况3:随机信号的检测问题,不仅参数未知,信号本身也不确定,它是随机过程的一个样本函数.如水下声纳:敌舰噪声,敌舰发动机,推进器及其它噪声.,只有通过统计特性的差异来判决噪声中随机信号的检测问题.,第2节信号检测理论概述,.,16,2.2基本检测方法,最大似然检测(ML,MaximumLikelihood),最大后验概率检测(MAP,MaximumaPosterior),第2节信号检测理论概述,.,17,后验概率,第2节信号检测理论概述,似然函数,例1.假设信源等概率发送信号+1和-1，经过高斯信道到达接收端，接收信号为y。,y=1+n,y=-1+n,.,18,例1.假设信源分别以概率P1和P2发送信号s0和s1，经过高斯信道到达接收端，接收信号为y，如何根据接收信号y的统计特性，判断信源发送的是s0还是s1？,假设信源发送s0，则接收信号y=s0+n,假设信源发送s1，则接收信号y=s1+n,假设H0,假设H1,H0：y=s0+n,H1：y=s1+n,第2节信号检测理论概述,.,19,检测的基本思路：根据接收信号y，来判断信源发送假设H0和假设H1的概率，根据概率大小进行判断具体发送信号，即,问题：后验概率如何计算？,若信源等概发送，则有,另一种检测算法：最大似然检测,第2节信号检测理论概述,.,20,统计检测理论基本概念贝叶斯准则派生贝叶斯准则信号统计检测理论性能M元信号检测参量信号检测信号的序列检测一般高斯信号检测复信号检测,统计检测理论概貌(第三章),.,21,匹配滤波器理论随机过程的正交级数展开高斯白噪声中确知信号波形的检测高斯白噪声中随机参量信号波形检测高斯有色噪声中确知信号波形的检测复信号波形的检测,统计检测理论概貌(第四章),.,22,在每个T区间包括一个参数和Ai对应,可为振幅,频率.接收机的任务是要判决Ai多大在T时间内,即对r(t)=S(tAi)+u(t)加工,估计i,经过低通滤波器后即得(t).,第3节信号估计理论概述,.,23,情况1:确知信号的参数估计,若参数已知,没有噪声,估计完全准确;若参数已知,有噪声噪声中已