通信原理课件2最佳接收.pptVIP

第八章 数字信号的最佳接收 引 言 通信系统中信道特性不理想及信道噪声的存在，直接影响接收系统的性能， 而一个通信系统的质量优劣在很大程度上取决于接收系统的性能。 8.1 匹 配 滤 波 器 8.1 匹 配 滤 波 器 8.1 匹 配 滤 波 器 8.1 匹 配 滤 波 器 8.1 匹 配 滤 波 器 8.1 匹 配 滤 波 器 8.1 匹 配 滤 波 器 8.1 匹 配 滤 波 器 8.1 匹 配 滤 波 器 8.1 匹 配 滤 波 器 8.1 匹 配 滤 波 器 8.1 匹 配 滤 波 器 匹配滤波器的实现 8.2 数字信号接收的统计表述 带噪声的数字信号的接收，实质上是一个统计接收问题，也可以说数字信号接收过程是一个统计判决过程。 从统计学的观点来看，数字信号接收可以用一个统计模型来表述. 8.3 关于最佳接收的准则 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 8.4 确知信号的最佳接收 8.4.1 二进制确知信号最佳接收机 二进制确知信号最佳接收机简化结构 匹配滤波器形式的最佳接收机 8.4.2 二进制确知信号最佳接收机的性能 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。 8.5 最佳接收机性能比较 表 8-1 误码率公式一览表 8.6 最佳基带传输系统 8.6.1最佳基带传输系统的组成 8.6.2最佳基带传输系统的误码性能 8.6.2最佳基带传输系统的误码性能 图8-18 误码率Pe与信噪比 的关系曲线 例题讲解----匹配滤波器 【例8-2】设到达接收机输入端的二进制信号码元s1(t)及s2(t)的波形如下图(a)、(b)所示，输入高斯噪声功率谱密度为n0/2 (W/Hz)。 (1) 画出匹配滤波器形式的最佳接收机结构； (2) 确定匹配滤波器的冲激响应； (3) 求系统误码率； (4) 设信息代码为101100，1码对应波形为s1(t)，0码对应波形为s2(t)，画出匹配滤波器形式的最佳接收机各点波形。 解 ：(1) 匹配滤波器形式的最佳接收机结构如下图所示。 (2) 由题意得 h1(t)=s1(T-t)=s2(t) h2(t)=s2(T-t)=s1(t) h1(t)波形如左上图(b)所示，h2(t)波形如左上图(a)所示。 (3) 所以系统的误码率为 (4) 当y(t)=s1(t)或s2(t)时，a(t)、b(t)的波形如下图(a)、(b)、(c)、(d)所示。 根据匹配滤波器对s1(t)、s2(t)的响应，可得当信息代码为101100时，最佳接收机各点波形，如下图所示。 二进制随相信号最佳非相干接收机 【例8-2】设二进制FSK信号为 式中，φ1及φ2为均匀分布的随机变量，ω2=2ω1=8π/Ts，s1(t)和s2(t)等可能出现。 (1) 构成包络匹配滤波器形式的最佳接收机； (2) 设信息代码为10100，画出各点波形； (3) 若接收机输入高斯噪声功率谱密度为n0/2 (W/Hz)，试求系统的误码率。 解： (1) 包络匹配滤波器形式的最佳接收机方框图如下图(a)所示。 (2) 当信息代码为10100时，最佳接收机各点波形如上图(b)所示。 (3) s1(t)、s2(t)的相关系数ρ=0，每比特信号能量 ，所以系统的误码率为 8.4.3 二进制确知信号的最佳形式 定义信号s1(t) 和 s2(t) 的相关系数ρ为 E1、 E2分别是s1(t) 和 s2(t) 在0≤t ≤T 内的能量 其取值范围为(-1,1) 当E1 ＝ E2 ＝ Eb时 先验等概时极限性能 Pe 可表示为 当ρ＝－1时， Pe有最小值，此值为: 当ρ＝0时， Pe为: 当ρ＝1时， Pe有最大值，此值为: 结论 二进制确知信号的最佳形式即为使ρ＝－1的形式 使ρ＝1 或越接近1的信号形式，其接收性能就越差，以至通信无效 。 在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。 我们采用一般相干解调和非相干解调的方法，得到了2ASK、2FSK、2PSK等系统的误码率性能，下