实验-最佳接收机(匹配滤波器)实验

1、实验一最佳接收机（匹配滤波器）实验电子科技大学通信学院最佳接收机实验指导书最佳接收机（匹配滤波器）实验班级学生学号教师I=J佳接收机（匹配滤波器）实验指导书最佳接收机（匹配滤波器）实验1运用MATLAB软件工具，仿真随机数字信号在经过高斯白噪声污染后最佳的恢复的方法。2、研究相关解调的原理与过程。理解匹配滤波器的工作原理。3、了解高斯白噪声对系统的影响。4、了解如何衡量接收机的性能，即瀑布图。二、实验原理通信系统的质量优劣主要取决于接收机的性能。这是因为，影响信息可靠传输的不利因素直接作用在接收端。通信理论中一个重要的问题：最佳接收或信号接收最佳化。最佳接收理论研究从噪声中如何最好地提取有用信

2、号。“最好”或“最佳”的概念是在某个准则意义下说的一个相对概念。这就是说，在某个准则下是最佳的接收机，在另一准则下就并非一定是最佳的。数字通信系统中，接收机观察到接收波形后，要无误地断定某一信号的到来是困难的。原因是：1、哪一个信号被发送，对受信者来说是不确定的；2、信号在传输过程中可能发生各种畸变。因此可以说，带噪声的数字信号的接收过程是一个统计判决的过程。可以给出数字通信系统的统计模型为：消息空间信号空间观察空间y:判*决噪声空间观察空间y:y(t)=s(t)+n(t)。当发出信号为si(t)时，接收信号y(t)为随机过程，其均值为si(t)，其概率密度函数为：fsia汨寸-丄f2-I滋；

3、fsi(y)称为似然函数，它是信号统计检测的依据。按照某种准则，即可对y(t)作出判决，使判决空间中可能出现的状态r1,r2,，rm与信号空间中的各状态s1,s2,sm相对应。在二进制数字通信系统中，只发送两种信号si和s2,先验概率分别为P(s1)和P(s2)，错误概率为：Pe=P(s1)P(r2/s1)+P(s2)P(r1/s2)P(r2/s1)=P(r1/s2)为错误转移概率。以使Pe最小为目标，导出最佳接收的准则。把观察空间的取值域y划分成A1域和A2域，一旦接收机被构成后,则这个划分就被规定。该域的几何表示如图1所示。Y中的每个点代表着y(t)的一个实现。落在A1域的实现判为ri;A

4、2域中的实现判为r2。因此Pe可写成：Pe=P(s1)P(A2/s1)+P(s2)P(A1/s2)正确判决的概率为Pc=1-Pe=P(s1)P(A1/s1)+P(s2)P(A2/s2)这里AT1)=J】令404/as)=L兀乜(_F)如改写为：Pc=Fg)+JJF(近)几(y)-P(s2为使Pc最大，应该使，在积分域A2内，Pg)人心)-卩)人1(y)o同理，在积分域A1内，应该是(y)-p(s2)fsi(y)即得，若人1W人丁)几)V心刃，则判为r1。若，则判为r2o上式称为似然比准则。若P(s1)=P(s2)，则似然比准则简化为：若/W几门,则判为r1；若匚m加门，则判为r2。设到达接收机

5、的两个可能信号为s1(t)和s2(t),它们的持续时间为(0,T)。且有相等的能量。n(t)是高斯白噪声，其均值为零、单边功率谱密度为nO。观察到的波形y(t)可表示为：y(t)=s1(t)或s2(t)+n(t)。s2(t)2dt若X)；v1，则判决收到s1(t),于是判决收到s1(t)的条件成为：PG”-*：用)-珂(。滋0(厂)exp-+了曲)-%(切滋不等式两边取对数，简化为：DOSO伺諭為|匸！!01|卜|NormalTrigg-s-rsdTriggered8Libsyst-Em4Sub-s.ystem.2.Vfrl三、实验系统组成同参数的设置录好:组数据。本实验是运用MATLAB软件

6、的集成开发工具SIMULIK来实现数字信号在经过高斯白噪声污染后最佳的恢复。实验者可以在系统上进行不或更改，了解高斯白噪声对接收机的影响，了解最佳接收的过程。s:-RandomBinaryAndClockGenerator：随机二进制信号和时钟发生器AWGNchannel：加性高斯白噪声信道Integrator（reset）：积分清零模块SamplingandExecutingSubsystem:取样判决模块ErrorCalculator（1/2）：误码率计算模块四、实验内容及步骤1、开机进入Windows桌面。2、双击Match_filter.mdl文件，进入仿真实验界面。3、双击AWGNc

7、hannel模块，在Es/No栏中填入1。4、单击StartSimulation按钮，开始仿真。5、仿真进行一段时间后（最好等发送1000个比特），单击暂停按钮。分别记录Errorrate模块和Errorrate1模块中的数字。6、双击Scope模块，观察对比各路信号的波形。7、返回步骤3,在Es/No栏中填入的数字加1,依次进行。直到Es/No为20为止。记录好12组数据及波形。表1匹配滤波器2与直接采样判决器误码性能测试输入SNREs/N0（dB）匹配滤波器直接采样判决器传输比特数错误比特数误码率传输比特数错误比特数误码率0五、实验及报告要求1、熟悉了解实验系统的各模块组成框图及功能。2、

8、了解各个子系统的基本参数设置。3、整理记录实验所要求记录的实验数据和波形。4、根据记录的数据，画一个描述接受机性能的瀑布图，横坐标轴为Es/No,纵坐标轴为实验所记录的误码率（两组）。画两条曲线。5、回答思考题。六、思考题1、对于匹配滤波器，“匹配“两字的涵义是什么？2、瀑布图的曲线说明什么？3、最佳线性滤波器的设计有两种准则：古开贻|空潘窗强巴摄住接收机2|是捷孤徴门户|竺|实验摄隹接收机(1)使输出的信号波形与发送信号波形的均方误差最小。使输出信噪比在某一特定时刻达到最大。JOutlTirig-g&riSubsyst-em4TriggsredSubsystem?本实验中的匹配滤波器所用的是那一种准则？为什么?七、参考文献1、数字通信原理徐台松、