通信原理教材配套课件－第8章.ppt

1、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

2、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

3、.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

4、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.

5、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*,8.5.1 m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

6、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）,8.6.2 r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