现代通信原理第8章最佳接收机.ppt

现代通信原理 第8章 最佳接收机 本章学习要求： 掌握数字通信系统中接收机实现各个特定准则下最佳接收方式； 掌握最大输出信噪比准则； 掌握最小均方误差准则； 掌握最小错误概率准则； 掌握最大后验概率准则； 了解上述相应的最佳接收机模型。 本章主要介绍数字通信系统中，为提高接收机性能，在相同输入信噪比的条件下，使接收机实现各个特定准则下的最佳接收方式。由于数字通信中常用的接收准则有最大输出信噪比准则、最小均方误差准则、最小错误概率准则和最大后验概率准则等，因此，我们将分别介绍这些准则及其相应的最佳接收机模型。 8.1 最大输出信噪比准则和匹配滤波接收机 8．1．1 最大输出信噪比准则 因此滤波器输出噪声 的功率谱密度将为: = 8．1．3 匹配滤波器的输出波形 图8－2所示电路能实现匹配滤波器的功能，但它比传统的匹配滤波器适应性更好。 该电路的实现关键并非产生相同波形的本地，而是本地与输入信号的准确同步问题，即两个信号必须同频同相。只要二者能够同步，其性能是相当好的。 8．1．4滤波器构成最大输出信噪比接收 利用匹配滤波器作接收滤波器，能获得最大输出信噪比，因此，通常利用匹配滤波器构成最大输出信噪比接收机。 M元（M≥2）数字信号的最大信噪比接收机的方框图如图8—4所示。 8．2 最小均方误差接收机 1.所谓最小均方误差原则，就是指在输出信号与各个可能发送信号的均方差值中，与实际发送信号的均方差值最小。 2.二元数字通信系统中，设发送端发送0、1信号的脉冲函数分别 为 、 ，经过信道传输，接收机收到含噪声干扰的信号 为 ，则 、 与接收信号 的均方误差 和 分别为： = = 3.按照使均方误差最小的原则，则有如下所示判决准则： 4.满足该最小均方误差判决准则的接收机就是最小均方误差接收机，其相应的框图如下图7—8所示。 图8—6 最小均方误差接收机框图 5.按照最小均方误差准则建立起来的最佳接收机实质上就是一个相关接收机，其框图如下图所示。 8.3最大后验概率准则 1.通信中的后验概率是指接收端根据收到的信息来判断发送端发送的是某个信元的概率。 2.最大后验概率准则就是指根据各个后验概率的大小，判决其中最大概率所对应的发送码元为发端的发送信码。 3.在二元传输系统中，设收到信息为 ,发送端发出的码元是 、 ，其相应的后验概率就是 最大后验概率准则与最小错误概率准则等效。综上所述，对于高斯白噪声而言，按最大信噪比准则、最小均方误差准则、最小错误概率准则以及最大后验概率准则构成的接收机其结构相同，性能也相同。即该四种准则对干扰为高斯白噪声的通信系统来说，其最佳接收是完全一样的。 在一定的等效条件下，三种最佳接收机准则所建立的最佳接收机制均为等效。它们的等效条件为：1.信道均为高斯白噪声信道；2.假定信号的先验概率相等，信号能量是相等的。3.在各个准则中之所以能够达到最佳，其主要原因是：信号设计时使各发送信号之间具有正交性。 8.2 确知信号的最佳接收 经信道传输到达接收机输入端的信号可分为两大类：一类称为确知信号，另一类称为随机信号。确知信号所有参数（幅度、频率、相位、到达时间等）都确知。 对于确知信号，未知的只是信号出现与否。 8.3 随相信号的最佳接收 随相信号指相位参数未知、其他参数确知的信号。 8.4 起伏信号的最佳接收 起伏信号指振幅服从瑞利分布、相位服从均匀分布的信号，它可以看成数字信号通过瑞利衰落信道后的信号形式。 处理起伏信号的最佳接收问题，其原理和方法与随相信号没有什么两样 。 8.5 普通接收机与最佳接收机的性能比较 1.实际接收系统的信噪比与带通滤波器特性有关。理想带通滤波器能使有用信号顺利通过，滤除带外噪声，仅让通带内的噪声输出。 2.由于实际的带通滤波器带宽B总是大于或等于 ，故在相同的输入条件下，普通接收系统的性能总是比最佳接收系统的差。 本章小结 习题7 一．填空 1.最小均方误差原则指在输出信号与各个可能发送信号的均方差值中，与（ ）的均方差值最小。最大后验概率准则就是指根据各接收符号的后验概率大小，判决其中（ ）所对应的码元为发端的发送信码。实际上，对于高斯白噪声而言，按最大信噪比准则、（ ）准则、（ ）准则以及最大后验概率准则构成的接收机是（ ）