确知数字信号的最佳接收机--辽宁资源共享课.PPT

Assignment#/Filename/Authors (Change via View, Header and Footer) 以二进制为例，利用似然比准则推导确知数字信号的最佳接收机结构--即相关器形式的最佳接收机。 主要内容： 确知信号与随参信号； 相关器形式的最佳接收机结构； 相关器形式的最佳接收机的设计实例； 相关器形式的最佳接收机的LabVIEW仿真。 确知信号的最佳接收机 由于已经假设两个码元的能量相同，即 上式进一步简化: X * 辽宁省精品资源共享课电子教案 communication principles 电子教案制作: 沈阳理工大学 信息科学与工程学院 李 环 lihuan9999@yeah.net QQ:1716448649 主要参考教材： 1.通信原理（第六版），作者：樊昌信 曹丽娜 国防工业出版社 2.通信系统仿真设计与应用，作者：李环 任波 华宇宁 电子工业出版社　　　　　　　　　　　　　　 第 九 章 数 字 信 号 的 最 佳 接 收 9.1 数字信号的统计特性和最佳接收 9.2 确知数字信号的最佳接收机 9.3 随相数字信号和起伏数字信号的最佳接收 9.4 数字信号的匹配滤波接收法 9.5 最佳基带传输系统 9.2 确知数字信号的最佳接收机 本知识点脉络： 利用似然准则，推导出确知信号的满足最小差错概率准则的最佳接收机的结构--即相关器形式的最佳接收机。给出最佳接收机的数学描述和组成原理框图、设计实例和系统仿真。 在数字通信系统中，根据其特性的不同，接收机输入信号可分为： 确知信号是指一个信号出现后，它的所有参数(如幅度、频率、相位、到达时刻等)都是确知的。 例如：在理想恒参信道中接收到的数字信号可以认为是确知信号。 随参信号是指一个信号出现后，它的某些参数(如幅度、频率、相位、到达时刻等)是随机的。 例如:经过多径传输的衰落信号。 确知信号与随参信号 随参信号又分为： 随相信号:相位是随机的; 随机振幅信号：幅度是随机的； 起伏信号:振幅和相位都是随机的。 例如:2FSK经过多径传输后的衰落信号，若幅度和相位不再是常数，而是瑞利分布和均匀分布的随机变量--则成为起伏信号。 本知识点讨论确知信号的最佳接收问题，下一知识点讨论随相信号和起伏信号的最佳接收问题。 以二进制为例，设：到达接收机输入端的两个确知信号分别为s0(t)和s1(t)，它们在码元持续时间(0, T)内且有相等的能量，即 设：噪声n(t)是高斯白噪声，均值为零，单边功率谱密度为n0。 要求的设计准则：最小差错概率准则。 根据上一节的分析我们知道，在加性高斯白噪声条件下，最小差错概率准则与似然比准则是等价的。因此，我们可以直接利用似然比准则对确知信号作出判决。 相关器形式的最佳接收机结构 在观察空间，在观察时间(0，T)内，接收机输入端的信号为： r(t)= s0(t)+n(t),发送s0(t)时 s1(t)+n(t),发送s1(t)时 当出现s0(t)或s1(t)时观察空间的似然函数分别为： 其似然比判决规则为： 判为r0(即s0) 判为r1(即s1) 当 时，判为s0； 反之判为s1 对上式两边取对数，不等式仍成立，于是： 式中： 在先验概率P(0)和P(1)给定的情况下， W0和W1都为常数。等概时：W0=W1 时，判为s0 根据上式所描述的判决规则，可得到最佳接收机的结构如下： 二进制确知信号最佳接收机原理框图--相关器形式的最佳接收机结构 相关器 接收过程是分别计算观察波形r(t)与s0(t)和s1(t)的相关函数，在抽样时刻t=T，r(t)与哪个发送信号的相关值大就判为哪个信号出现。 相关器 当P(0)= P(1)时，W0=W1，两个相加器可以省去，得到简化结构： 相乘器与积分器构成相关器。 这种最佳接收机的结构是按比较观察波形r(t)与s0(t)和s1(t)的相关性而构成的，因而称为相关器形式的最佳接收机或相关接收机。 抽样判决时刻：每一码周期的结束时刻，即t=T时刻。 判决规则：在最佳判决时刻t=T进行抽样，在比较器中，比较上、下两路抽样值的大小，哪路抽样值大就判为该路出现,并输出相应码。 若上路值大，就判为s0(t)出现，判为“0”码； 若下路值大，就判为s1(t)出现，判为“1”码。 积分器在每一码周期的结束时刻被采样，采样之后由猝息脉冲将积分器清零，在下一码元期间，积分器从0重新开始相关积分。 设有一个先验等概率确知2PSK信号： 求： （1）画出其相关接收法接收机原理方框图； （2）设接收机当前输入码元为s0(t)，画出方框图中各点可