第7章 数字信号最佳接收

(5) 三种最佳接收系统性能分析。

知识点层次

(1) 掌握匹配滤波器全部特点、参数、计算及特例；

(2) 掌握相关接收数学模型及相关接收通用误比特率公式；

(3) 了解理想接收思路；

(4) 理解误比特率计算方法；

(5) 掌握与的异同点；

(6) 理解在高斯信道条件下三种最佳接收的等效关系。

7.1 最佳接收准则

任何一种接收设备的根本任务，就是要在接收到遭受各种干扰和噪声破坏的信号中将原来发送的信号无失真地复制出来。但是在数字通信系统中，由于所传送的信号比较简单，例如在采用二元调制的情况下，它就只有两种状态，即信号1或信号0，因此接收机的任务也就简化为正确地接收和判决数字信号，使得发生判决错误（信号1被判为0，或者信号0被判为1）的可能性最小。

数字通信系统也和信号检测系统一样，接收机要想在强噪声中，将信号正确地提取出来，就必须提高接收机本身的抗干扰性能。按照最佳接收准则来设计的最佳接收机就具有这样的性能。

下面首先简单介绍数字通信系统常用的几个基本最佳接收准则。匹配滤波 相关接收

7.1.1 最大输出信噪比准则

传统的滤波方法，只能是在有用信号与噪声具有不同频带的条件下才能实现．20世纪40年代，n．维纳和a．h．柯尔莫哥罗夫把信号和噪声的统计性质引进了滤波理论，在假设信号和噪声都是平稳过程的条件下，利用最优化方法对信号真值进行估计，达到滤波目的，从而在概念上与传统的滤波方法联系起来，被称为维纳滤波。调制后的信号s t 为 接收端天线上感应的信号经过高放和混频得到以下几部分信号:有用信号si t 、信道噪声ni t 、干扰信号ji t 和其他网的扩频信号sj t 等，即收到的信号（经混频）后为ri t si t +ji t +ni t +sj t 接收端的伪随机码产生器产生的伪随机序列与发送端的相同，但起始时间和初始相位可能不同，为c' t 。干涉仪输出信号经过探测器接收后首先进入乘法模块10，分别与正弦信号发生器产生的信号及其二倍频信号相乘后得到两路信号，这两路信号同时进入低通滤波模块2 q ，经过低通滤波器后进入归化模块30，消除光功率的影响后，进入微分交叉相乘模块40，并将交叉相乘后的两路信号通过减法器，得到的差值进入积分高通滤波模块5 0 ，最终输出解调结果如上所述的乘法模块1 0 ，其特征在于包含两个乘法祖 益第 一 乘法器1 0l将输入信号a与正弦信号发生现 益产生的信号b 1相乘得到信号c 1 ，第二乘法器1 0 2将输入信号a与正弦信号发生器产生信号的二 倍频信号b 2相乘得到信号c 2 。

滤波器输出端的信号瞬时功率与噪声平均功率的比值最大的线性滤波器.其滤波器的传递函数形式是信号频谱的共轭.因此匹配滤波器对信号做两种处理：一、滤波器的相频特性与信号相频特性共轭,使得输出信号所有频率分量都在输出端同相叠加而形成峰值.二、按照信号的幅频特性对输入波形进行加权,以便最有效地接收信号能量而抑制干扰的输出功率.即当信号与噪声同时进入滤波器时,它使信号成分在某一瞬间出现尖峰值,而噪声成分受到抑制.匹配滤波器广泛用于雷达、声纳和通信.其作用是：一、提高信噪比.毫不夸张地说,任何电子系统都有匹配滤波或近似匹配滤波的环节,目的是提高信噪比.二、对于大时间带宽积信号,匹配滤波等效于脉冲压缩.因此可以提高雷达或声纳的距离分辨率和距离测量精度.在扩频通信中,可以实现解扩.。在过去由于技术的限制，人们一直在走增加信号功率，减少噪声，提高信噪比的道路．即使到了7o年代，伪码技术已经出现，但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事．近几年，由于大规模集成电路的发展，几十兆赫兹，甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实，扩频通信获得极其迅速的发展．通信的发展史又到了一个转折点，由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代。由于信号在移动环境中传输时，经常受到干犹，噪声和多径衰落的影响，因而接收机在提取同步信息时，必须采取措施以减少由于干扰、噪声、衰落或误码引起的相位抖动，同时还要通过保护电路进行保护，防止因为偶然的原因使接收机失步，引起通信中断。