天津商业大学信息工程学院通信原理教案.pdf

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1、天津商业大学信息工程学院《通信原理》教案第八章数字信号的最佳接收8.1知识点结构框架本章的知识点结构框架如图2-1所示。数字信号最佳接收最佳接收概念最佳接收准则匹配滤波器研究对象统计模型确知信号随相信号起伏信号基本高斯白噪声最佳接收最佳接收最佳接收原理匹配滤波器图8-1知识点结构框图8.2教学要求（1）了解数字通信系统的统计模型和最佳准则；（2）熟悉确知信号、随机相位信号和起伏信号接收的模型结构和接收机性能；（3）掌握匹配滤波器的基本原理。8.3难点重点教学难点：确知信号、随相信号和起伏信号的最佳接收。教学重点：数字信号接收的统计表述；最佳接收准则；二进制确知信号的最佳接收原理

2、及抗噪声性能；二进制确知信号的最佳形式；匹配滤波器原理。8.4教学安排本章共分为8节，即最佳接收的概述、数字信号接收的统计表述、关于最佳接收准则确知信号的最佳接收、随相信号的最佳接收、起伏信号的最佳接收、普通接收机与最佳接收机的性能比较和匹配滤波器。讲授8学时，其安排见表8-1。讲授采用多媒体课件和板书相结合的方式。表8-1课时安排学时教学内容8.1最佳接收的概述；8.2数字信号接收的统计表述；8.3关于最佳接第一讲2收准则。第二讲28.4确知信号的最佳接收；8.5随相信号的最佳接收。第三讲28.6起伏信号的最佳接收；8.7普通接收机与最佳接收机的性能比较。第四讲28.8匹配滤

3、波器。181天津商业大学信息工程学院《通信原理》教案8.4.1第一讲安排（1）教学要求了解最佳接收的概念及研究意义，理解和熟悉数字通信系统的统计模型（消息空间，信号空间，噪声空间，观察空间，判决空间）及检测概率、漏报概率和虚警概率的含义，掌握最佳接收准则，即最小差错概率准则。（2）难点重点教学难点：检测概率、漏报概率、虚警概率的含义及计算。教学重点：统计模型的分析，四种概率的计算公式，最小差错概率准则的推导。（3）知识回顾本章是在前几章的基础上，研究如何从收到干扰的接收信号中恢复发送信号。（4）讲授提纲本章知识点结构8.1最佳接收的概述8.1.1影响信号可靠传输的因素8.1.2

4、最佳接收理论的研究对象8.2数字信号接收的统计表述8.2.1数字通信系统的统计模型8.2.2模型参数的统计描述8.3关于最佳接收的准则8.3.1二元接收信号判决8.3.2最佳接收准则具体内容见PPT课件。（5）板书提纲检测概率、虚警概率和漏报概率四种概率的计算公式，最小差错概率准则和最大似然准则的推导。（6）扩展知识1）最佳信号接收的发展历程最佳信号接收理论，即信号检测与估计理论自40年代问世以来，得到了迅速的发展和广泛的应用，其发展历程可以大致分为三个阶段。初创和奠基阶段：信号检测与估计理论是从40年代第二次世界大战中逐步形成和发展起来的。在整个40年代，美国科学家维纳（N.

5、Wiener）和苏联科学家（Α.Η.Иолмогоров）将随机过程及数理统计的观点引入通信和控制系统，揭示了信息传输和处理过程的统计本质，建立了最佳线性滤波器理论，即维纳滤波理论。这样，就把经典的统计判决理论和统计估计理论与通信工程紧密结合起来，为信号检测与估计理论奠定了基础。同时，在雷达技术的推动下，诺思（D.O.North）于1943年提出了以输出最大信噪比为准则的匹配滤波器理论。1946年，卡切尼科夫（В.А.ΚотелЬников）发表了“潜在抗干扰性理论”，用概率论方法研究了信号检测问题，提出了错误判决概率为最小的理想接收机理论，证明了理想接收机应在其接收端重现出后

6、验概率为最大的信号，即将最大后验概率准则作为一个最佳准则。1948年香农（Shannon）认识到对消息事先的不确定性正是通信的对象，并在此基础上建立了信息论的基础理论。1950年伍德沃德（P.M.Woodward）将信息量的概念应用到雷达信号检测中，提出了理想接收机应能从接收到的信号加噪声的混合波形中提取尽可能多的有用信号，即理想接收机应是一个计算后验概率的装置。迅猛发展阶段：在整个50年代，信号检测与估计理论发展迅速，密德尔顿（D.Middleton）等人用贝叶斯（Bayes）准则来处理最佳接收问题，并将各种准则统一到了风险理论，使检测理论发182天津商业大学信息工程学院《通

7、信原理》教案展到成熟阶段。成熟阶段：60年代，多部有关信号检测与估计理论的专著问世，范特理斯（H.L.VanTrees）陆续完成了他的三大巨著（H.L.VanTrees．Detection，Estimation，andModulationTheory．Wiley，NewYork，PartⅠ1968，PartⅡ1971，PartⅢ1971．中译本．《检测、估计和调制理论》，国防工业出版社，1983），是信号检测与估计理论代表作。【提示】：在讲授最佳信号的接收时补充。2）其他几个最佳接收准则最小