最佳接收機(jī)概述

1、模塊七十九 最佳接收機(jī)概述一、教學(xué)目標(biāo)：理解數(shù)字通信系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)模型二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)模型三、教學(xué)過程設(shè)計(jì)：1. 最佳接收機(jī)的結(jié)構(gòu)接收機(jī)有很多種.“最佳”是個(gè)相對(duì)概念，不同條件、不同要求下的最佳接收機(jī)是不同的。如白噪聲信道的最佳接收機(jī)在瑞利衰落信道中就不是最佳的。本章討論高斯白噪聲信道中二元數(shù)字信號(hào)的最佳接收機(jī)。在高斯白噪聲下，用匹配濾波器構(gòu)成的接收機(jī)能得到最小的誤碼率。發(fā)送段在任意一個(gè)碼元間隔內(nèi)發(fā)送兩個(gè)波形、中的一個(gè)，接收機(jī)上、下兩個(gè)支路的匹配濾波器分別對(duì)這兩個(gè)波形匹配，所以當(dāng)發(fā)送段發(fā)送波形時(shí)，上支路匹配濾波器在取樣時(shí)刻輸出最大值，當(dāng)發(fā)送端發(fā)送波形時(shí)下支路匹配濾波器在取

2、樣時(shí)刻輸出最大值，而與接收信號(hào)不匹配的濾波器在取樣時(shí)刻輸出的值小于。所以判決器的任務(wù)是根據(jù)上、下兩支路取樣值的大小進(jìn)行判決，如上支路取樣值打大，認(rèn)為接收到的信號(hào)為；如下支路取樣值大，認(rèn)為接收到的信號(hào)為。如下圖所示。所謂“匹配”是指接收濾波器與發(fā)送信號(hào)波形以其鏡像延遲相匹配，同時(shí)也將信道輸入的均勻譜AWGN改造為功率譜匹配結(jié)果，這種經(jīng)匹配輸出的信號(hào)與噪聲的“協(xié)調(diào)性”達(dá)到最大輸出信噪比從概念上不難理解。匹配濾波器接收屬于非相干，若接收已調(diào)載波信號(hào)，必須在濾波器之后進(jìn)行包絡(luò)檢測，再用抽樣清除。匹配濾波器是以抽樣時(shí)刻信噪比最大為標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)造接收機(jī)結(jié)構(gòu)。而在數(shù)字通信中，人們更關(guān)心判決輸出的數(shù)據(jù)正確率。因此

3、，使輸出總誤碼率最小的最小差錯(cuò)概率準(zhǔn)則，更適合于作為數(shù)字信號(hào)接收的準(zhǔn)則。為了便于討論最小差錯(cuò)概率最佳接收機(jī)，我們需首先建立數(shù)字信號(hào)接收的統(tǒng)計(jì)模型。2.數(shù)字信號(hào)接收的統(tǒng)計(jì)模型數(shù)字通信系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)模型如圖1所示。圖中消息空間、信號(hào)空間、噪聲空間、觀察空間、及判決空間分別代表消息、發(fā)送信號(hào)、噪聲、接收信號(hào)波形及判決結(jié)果的所有可能狀態(tài)的集合。圖1 數(shù)字通信系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)模型2.1消息空間統(tǒng)計(jì)特性在數(shù)字通信系統(tǒng)中，消息是離散的狀態(tài)，設(shè)消息的狀態(tài)集合為 (1-1)若消息集合中每一狀態(tài)的發(fā)送是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，第個(gè)狀態(tài)的出現(xiàn)概率為，則消息的一維概率分布為 (1-2)若消息各狀態(tài)出現(xiàn)的概率相等，則有 (1-3)2.2信號(hào)空間統(tǒng)計(jì)特性 消息是各種物理量，需要將消息變換為相應(yīng)的電信號(hào)，用參數(shù)來表示。設(shè)消息與信號(hào)()相對(duì)應(yīng)。這樣，信號(hào)集合也由個(gè)狀態(tài)所組成，即 (1-4)并且信號(hào)集合各狀態(tài)出現(xiàn)概率與消息集合各狀態(tài)出現(xiàn)概率相等，即同時(shí)也有 (1-5)若消息各狀態(tài)出現(xiàn)的概率相等，則有 (1-6)是描述信號(hào)發(fā)送概率的參數(shù)，通常稱為先驗(yàn)概率，它是