通信原理_教学课件_20

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1、通信原理第10章数字信号的最佳接收(10.8~10.9)1复习--确知数字信号的最佳接收机M进制通信系统的最佳接收机结构上面的最佳接收机的核心是由相乘和积分构成的相关运算，所以常称这种算法为相关接收法。r(t)SM(t)S0(t)S1(t)比较判决积分器积分器积分器210.4确知数字信号最佳接收的误码率最佳接收性能特点误码率仅和Es/n0以及相关系数有关，与信号波形及噪声功率无直接关系。码元能量Es与噪声功率谱密度n0之比，实际上相当于信号噪声功率比Ps/Pn。若系统带宽B等于1/Ts，则有310.4确知数字信号最佳接收的误码率

2、能消除码间串扰的奈奎斯特速率传输基带信号所需的最小带宽为(1/2Ts)Hz。对于已调信号，若采用的是2PSK或2ASK信号，则其占用带宽应当是基带信号带宽的两倍，即恰好是(1/Ts)Hz。所以，在工程上，通常把(Es/n0)当作信号噪声功率比看待。410.4确知数字信号最佳接收的误码率相关系数对于误码率的影响当两种码元的波形相同，相关系数最大，即=1时，误码率最大。这时的误码率Pe=1/2。因为这时两种码元波形没有区别，接收端是在没有根据的乱猜。当两种码元的波形相反，相关系数最小，即=-1时，误码率最小。这时的最小误码率等于

3、510.4确知数字信号最佳接收的误码率当两种码元正交，即相关系数等于0时，误码率等于若两种码元中有一种的能量等于零，例如2ASK信号，则610.4确知数字信号最佳接收的误码率误码率为比较以上3式可见，它们之间的性能差3dB，即2ASK信号的性能比2FSK信号的性能差3dB，而2FSK信号的性能又比2PSK信号的性能差3dB。710.4确知数字信号最佳接收的误码率多进制通信系统若不同码元的信号正交，且先验概率相等，能量也相等，则其最佳误码率为：810.4确知数字信号最佳接收的误码率由于一个M进制码元中含有的比特数k等于log2M，

4、故每个比特的能量等于每比特的信噪比为910.4确知数字信号最佳接收的误码率误码率曲线由此曲线看出，对于给定的误码率，当k增大时，需要的信噪比Eb/n0减小。当k增大到时，误码率曲线变成一条垂直线；这时只要Eb/n0等于0.693(-1.6dB)，就能得到无误码的传输。Pe0.693Eb/n010相干2ASK信号非相干2ASK信号相干2FSK信号非相干2FSK信号相干2PSK信号差分相干2DPSK信号同步检测2DPSK信号实际接收机和最佳接收机的性能比较实际接收机的Pe最佳接收机的Pe11第10章数字信号的最佳接收10.1数字信号

5、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10.8数字信号的匹配滤波接收法10.9最佳基带传输系统主要内容1210.8数字信号的匹配滤波接收法使输出信号在某一时刻（判决时刻）的瞬时功率对噪声平均功率之比达到最大。使输出信噪比最大的最佳滤波器的传递函数和冲激响应？最大信噪比准则1310.8数字信号的匹配滤波接收法什么是匹配滤波器？用线性滤波器对接收信号滤波时，使抽样时刻上输出信噪比最大的线性滤波器称为匹配滤波器。假设条件：接收滤波器的传输函数为H(f)，冲激响应为h(t)

6、，滤波器输入码元s(t)的持续时间为Ts，信号和噪声之和r(t)为1410.8数字信号的匹配滤波接收法输出电压假定滤波器是线性的，根据线性电路叠加定理，当滤波器输入电压r(t)中包括信号和噪声两部分时，滤波器的输出电压y(t)中也包含相应的输出信号so(t)和输出噪声no(t)两部分h(t)r(t)y(t)1510.8数字信号的匹配滤波接收法输出噪声平均功率输出信噪比在抽样时刻t0上，输出信号瞬时功率与噪声平均功率之比为1610.8数字信号的匹配滤波接收法匹配滤波器的传输特性：当且仅当时，等号成立。1710.8数字信号的匹配滤波接

7、收法且当时，上式的等号成立，即得到最大输出信噪比2E/n0。H(f)就是最佳接收滤波器传输特性。它等于信号码元频谱的复共轭（除了常数因子外）。故称此滤波器为匹配滤波器。1810.8数字信号的匹配滤波接收法匹配滤波器的冲激响应函数：匹配滤波器的冲激响应h(t)就是信号s(t)的镜像s(-t)，但在时间轴上（向右）平移了t0。匹配滤波器1910.8数字信号的匹配滤波接收法图解实例0tt1t2s(t)0t-t1-t2s(-t)0tt2-t1h(t)T2010.8数字信号的匹配滤波接收法实际的匹配滤波器一个实际的匹配滤波器应该是物理可实现

8、的，其冲激响应必须符合因果关系：即要求满足条件或满足条件2110.8数字信号的匹配滤波接收法接收滤波器输入端的信号码元s(t)在抽样时刻t0之后必须为零。通常选择在码元末尾抽样，即选t0=Ts。故匹配滤波器的冲激响应可以写为2210.8数字信号的匹