统计信号处理-最佳线形滤波-2012-1.ppt

1、统计信号处理, 课程内容,主 要 教 材,赵树杰等编著， 信号检测与估计理论，清华大学 出版社； 赵建勋编著， 信号检测与估计理论学习辅导与习 题解答，清华大学出版社 Steven M.Key著，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； 张明友等编著，信号检测与估计（第二版），电 子工业出版社；,引 言,信号处理理论的不断发展，使随机信号处理受到了广泛重视。随机信号属于随机过程，所以应采用数学上的统计方法进行处理。 随机信号的原因主要有：信号本身的不理想性；信号在传输过程中发生畸变(失真)；信号受到各种不可避免的外界干扰和内部干扰等。,引 言,我们所设计的信号，与系统实际

2、形成的信号之间会有一定的误差； 信号在信道传输过程中，会产生随机衰落； 自然界的电磁，各种电气设备产生的电磁波，气象等运动杂波和人为干扰等部分分量有可能进入系统，形成对信号的干扰; 系统电源、电子元器件的热噪声、信号处理中相幅不一致性、A/D变换器的量化噪声、运算中的有限字长效应等，形成对信号的内部干扰。,引 言,信号的滤波理论，是为了改善信号质量，研究在噪声干扰中恢复所感兴趣信号的问题，或估计信号在各离散时刻状态的问题。 信号统计检测理论，是研究在噪声干扰背景中，所关心的信号是属于哪种状态的最佳判决问题。 信号统计估计理论，是研究在噪声干扰背景中，通过对信号的观测，如何构造某些信号参数的估计

3、量的问题。,统计信号处理的例子,图 雷达系统工作示意图,教 学 要 求,教学要求：要求学生理解并掌握信号的最佳线性滤波、统计检测以及统计估计基本理论和方法，为在通信、雷达、声纳及自动控制领域深入研究信号检测与估计方法的实际应用打下良好基础。 前期课程：概率论，信号与系统，随机信号分析等。,课 程 内 容,最佳线性滤波 重点：匹配滤波器 假设检验 重点：最佳检验准则 确知信号检测 重点：最佳接收机 随机参量信号检测 重点：推导方法 信号参数估计 重点：估计量构造,统计信号处理, 最佳线性滤波,目标内容：最佳线性滤波的标准、匹配滤 波器的传递函数、物理意义和性质。,引 言（1）,检测问题 从混有干

4、扰的接收信号中 判断信号的有无，或判断信号的状态。,Transmitter,声信道,Channel,Receiver,噪声n(t),最佳线性滤波（1）,匹配滤波器 信噪比意义下最佳 维纳滤波器 均方误差意义下最佳,最佳线性滤波的标准：,在输入信噪比一定的条件下，使输出信噪比最大的滤波器，称为匹配滤波器（match filter）。,匹配滤波器（1）,输出信噪比定义：,假设 和 是输入信号和平稳白噪声（功率谱密度为 ）， 和 是滤波器对输入信号和噪声的响应。,线性滤波器,如何确定 ？,匹配滤波器（2） 传递函数,（ 为信号能量）,取等号条件：,匹配滤波器（3） 物理意义,幅频特性：匹配滤波器对输入信号较强的频率成分给与了较大加权。相频特性：输入信号各频率成分的相位 ，匹配滤波器的相频特性正好与输入信号的相频特性相反。,匹配滤波器（4）,（复信号情况）,脉冲响应函数,（实信号情况）,传递函数,匹配滤波器（5） 性质,1. 在功率谱密度为 的白噪声情况下，匹配滤波器可给出最大输出信噪比 ，它只与输入信号能量 和白噪声的功率普密度有关，而与输入信号的波形和噪声分布无关。2.观测时刻 至少应选择在输入信号的末尾 。,3、匹配滤波器对振幅和时延不