通信原理A第八8章.pptVIP

§ 8.1 引言 一个通信系统的优劣在很大程度上取决于接收系统的性能。这是因为，影响信息可靠传输的不利因素（信道特性的不理想及信道中存在噪声等）将直接作用到接收端，对信号接收产生影响。 从接收角度看，可以采用最佳接收理论，使接收效果达到最佳。 最佳接收理论是以接收问题作为自己的研究对象，研究从噪声中如何最好地提取有用信号。 最好或最佳并不是绝对的概念，它是在某个准则下的一个相对概念。 在某个准则下最佳的接收机，在另一准则下不一定是最佳的。 因此，最佳准则的确立至关重要。 § 8.2 数字信号的最佳接收准则 在数字通信系统中，最直观且最合理的准则是“最小差错概率”准则。由于在传输过程中，信号会受到畸变和噪声的干扰，发送信号si(t)时不一定能判为ri出现，而是判决空间的所有状态都可能出现。这样将会造成错误接收，我们期望错误接收的概率愈小愈好。 最小差错概率准则是数字通信系统最常采用的准则。 由于影响接收端差错概率的因素有多个，所以数字信号最佳接收的准则也有多个。 1. 最大后验概率准则 若条件概率P(s1/y)P(s2/y) ，则判决为s1， P(s1/y)P(s2/y) ，则判决为s2 该种判决最为理想 最大后验概率准则的变换 实际情况下，计算后验概率存在困难，而利用概率乘法定理可以进行变换。 概率乘法定理 P(s1/y)P(y)=P(y/s1)P(s1) P(s1/y) =P(y/s1)P(s1)/P(y) 或P(s1/y) =f(y/s1)P(s1)/f(y) 同理P(s2/y) =f(y/s2)P(s2)/f(y) 这里P(s1) ,P(s2)为先验概率，由最大后验概率准变为另一种准则:似然比准则。 4. 最大输出信噪比准则 由于信道信噪比r大小直接影响接收机误码率Pe， r增加， Pe减小；若 r达到最大，则Pe达到最小，最终实现最佳接收。这就是最大输出信噪比准则。 实验证明，在接收机中加入匹配滤波器（MF)，MF能在某时刻给出最大输出信噪比。 § 8.3 确知信号的最佳接收机 关于匹配滤波器的特性 在数字通信系统中，滤波器是其中重要部件之一， 滤波器特性的选择直接影响数字信号的恢复。在数字信号接收中， 滤波器的作用有两个方面，第一是使滤波器输出有用信号成分尽可能强；第二是抑制信号带外噪声，使滤波器输出噪声成分尽可能小，减小噪声对信号判决的影响。  匹配滤波器满足： H(ω)=KS*(ω)e-jωt0 匹配滤波器举例 例：设输入信号如图 所示，试求该信号的匹配滤波器传输函数和输出信号波形。  总结 1、在数字基带传输系统误码率性能分析中我们知道， 双极性信号的误码率低于单极性信号，其原因之一就是双极性信号之间的互相关系数ρ=-1，而单极性信号之间的互相关系数ρ=0。 2、数字频带传输系统误码性能分析中，2PSK信号能使互相关系数ρ=-1，因此2PSK信号是最佳信号波形；2FSK和2ASK信号对应的互相关系数ρ=0, 因此2PSK系统的误码率性能优于2FSK和2ASK系统；2FSK信号是等能量信号， 而2ASK信号是不等能量信号，因此2FSK系统的误码率性能优于2ASK系统。 3、增加信号之间的距离可以提高通信系统的抗干扰能力。 4、另外，相干解调接收机抗噪性能优于非相干解调，因为相干解调接收机结构类似于最佳接收机结构（相关式）。  相干解调接收机结构与最佳接收机结构的比较 四、 最佳接收机与实际接收机性能比较 多进制确知信号的最佳接收机 1、相关式： § 8.6 最佳基带传输系统 本章小结 数字信号的最佳接收准则（最小差错概率-最大后验概率、似然比、最大输出信噪比） 最佳接收机结构（相关检测式、匹配滤波式） 匹配滤波器：冲激响应、输出、最大输出信噪比 最佳接收机的性能 收放惮蒂处磨峭钝培咆与肪林戴五毖挑撤诞蔓挚逮隐岭斩某话羊矿罩暗雅通信原理A第八8章通信原理A第八8章 S2(t) 0 T t 2 T A 2 T 0 T t A S1(t) 举例：设到达接收机输入端的二进制信号码元 ， 的波形如图， 输入高斯白噪声的单边功率谱密度为n0(W/Hz), S2(t) S1(t) 1、画出匹配滤波器形式的最佳接收机结构图； 2、确定匹配滤波器的单位冲击响应及最大输出信噪比； 3、求系统的误码率。 筷馆屁造勇肇镁炭贫陛村幼灿买握烘进毁阴盾源卓疫屎帜驴底休愚扦去笨通信原理A第八8章通信原理A第八8章 BPF s 2PSK ( t ) a c LPF d b e 抽样 判决器 输出 cos w c t 定时 (b) 相干解调接收机 (a)