通信原理--第 10 章 数字信号的最佳接收

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1、第10章数字信号的最佳接收LOGO10.1数字信号的统计特性10.2数字信号的最佳接收10.3确知数字信号的最佳接收机10.4确知数字信号最佳接收的误码率10.5随相数字信号的最佳接收10.6起伏数字信号的最佳接收10.7实际接收机和最佳接收机的性能比较10.8数字信号的匹配滤波接收法10.9最佳基带传输系统通信原理第10章数字信号的最佳接收Page#1Copyright©2010DyNEAllrightsreserved10.0最佳接收的概念本章研究：•在加性高斯白噪声(AWGN)信道传输的情况下，如何更好地从接收的

2、信号中恢复出发送的信息最佳接收：•最佳是一个相对概念。它是在某种准则下的最佳，并非100%地恢复原始信息才叫最佳•考虑到数字通信的信源是离散信源这一特点，最佳接收是按某种准则判决接收信号属于信源的哪个状态常用的准则：•最大输出信噪比准则AWGN•最小差错概率准则通信原理第10章数字信号的最佳接收Page#2Copyright©2010DyNEAllrightsreserved10.8数字信号的匹配滤波接收法一、数字通信系统中滤波器的作用发送端：•基带信号频谱成形，例：基带发送滤波器接收端：•限制白噪声，均衡二、最大输出信噪比准则：要求：接收端

3、在某时刻t（通常就是判决时刻），0线性滤波器的输出端有最大的信号瞬时功率与噪声平均功率的比值匹配滤波器MF(MatchingFilter)通信原理第10章数字信号的最佳接收Page#3Copyright©2010DyNEAllrightsreserved10.8数字信号的匹配滤波接收法匹配滤波器原理三、匹配滤波器原理：h(t)s(t)s(t)oH(f)输入：x(t)=s(t)+n(t)n(t)n(t)oFF•s(t)¬S(f)，n(t)¬功率谱密度为P(f)=n/2n0输出：•线性滤波器：y(t)=s(t)+n(t)=[s(t)+n(t)]*h

4、(t)oo•信号：•信号瞬时值：•信号瞬时功率：S=s2(t)，视作单位电阻上的电压oo0•噪声功率谱密度：P(f)=P(f)⋅

5、H(f)

6、2non•噪声功率：通信原理第10章数字信号的最佳接收Page#4Copyright©2010DyNEAllrightsreserved10.8数字信号的匹配滤波接收法匹配滤波器原理输出信噪比r：o求使r最大的H(f)o•施瓦兹不等式(Cauchy-Schwarz)：¥2且当f(x)=k⋅f*(x)时，等式成立。Sf()df12ò-¥E:信号能量时，等式成立。通信原理第10章数字信号的最佳接收Page#5Copyr

7、ight©2010DyNEAllrightsreserved10.8数字信号的匹配滤波接收法匹配滤波器原理s(t):实信号重要结论：•系统函数：H(f)=K⋅S*(f)⋅e-j2pft0滤波器特性与信号对•冲激响应：h(t)=K⋅s(t-t)应，故称匹配滤波器0•滤波输出：y(t)=K⋅R(t-t)s0输出是输入信号的自•最大瞬时信噪比：r=2E/n相关，可视作相关器o0通信原理第10章数字信号的最佳接收Page#6Copyright©2010DyNEAllrightsreserved10.8数字信号的匹配滤波接收法匹配滤波器的分析及实现四、匹配滤波器

8、的分析及实现1.物理可实现性•要求当t<0时，h(t)=0当t<0时，s(t-t)=00•结论：当t>t0时，s(t)=0s(t0+

9、D

10、)=0•即：输出最大信噪比的时刻t一定是在输入信号结束后0例：基带矩形脉冲，宽度0~Ts，通常选择t0=Tss(t)s(t)tttTt12ss(-t)h(t)-t2-t1tt0th(t)=s(t-t)y(t)0t0t0-t1tt0t通信原理第10章数字信号的最佳接收Page#7Copyright©2010DyNEAllrightsreserved10.8数字信号的匹配滤波接收法匹配滤波器的分析及实现2.实现方法：•

11、注意：不同的信号，匹配滤波器不同。这是上例的实现+积减•当K=1，t=T时0s分法器Ts-器s(t)s(t)TtTtssòs(t)h(t)tttT0sy(t)y(t)Ttt0ts通信原理第10章数字信号的最佳接收Page#8Copyright©2010DyNEAllrightsreserved10.8数字信号的匹配滤波接收法匹配滤波器的分析及实现2.实现方法：•注意：不同的信号，匹配滤波器不同。这是上例的实现+积减•当K=1，t=T时0s分法器Ts-器•连续的输入：输入：1011010MF输出：猝熄脉冲t0+判决：•在判决时刻t之后，0结果：101101

12、匹配滤波器可清零，以免影响后续码元。通信原理第10章数字信号的最佳