实验--最佳接收机(匹配滤波器)实验

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1、电子科技大学通信学院最佳接受机实验指引书最佳接受机(匹配滤波器）实验 班 级 学 生 学 号 教 师 最佳接受机（匹配滤波器)实验指引书 最佳接受机(匹配滤波器）实验一、 实验目的 1、运用MATLB软件工具，仿真随机数字信号在通过高斯白噪声污染后最佳的恢复的措施。2、研究有关解调的原理与过程。理解匹配滤波器的工作原理。3、理解高斯白噪声对系统的影响。4、理解如何衡量接受机的性能，即瀑布图。二、实验原理通信系统的质量优劣重要取决于接受机的性能。这是由于,影响信息可靠传播的不利因素直接作用在接受端。通信理论中一种重要的问题:最佳接受或信号接受最佳化。最佳接受理论研究从噪声中如何最佳地提取有用信号

2、。“最佳”或“最佳”的概念是在某个准则意义下说的一种相对概念。这就是说,在某个准则下是最佳的接受机，在另一准则下就并非一定是最佳的。数字通信系统中,接受机观测到接受波形后，要无误地断定某一信号的到来是困难的。因素是：1、哪一种信号被发送，对受信者来说是不拟定的;、信号在传播过程中也许发生多种畸变。因此可以说，带噪声的数字信号的接受过程是一种记录判决的过程。可以给出数字通信系统的记录模型为:xrysn判决规则+消息空间信号空间噪声空间观测空间判决空间观测空间: y（t)（t)+(t）。当发出信号为s()时，接受信号y(t）为随机过程,其均值为s(t）， 其概率密度函数为：fsi(y)称为似然函数

3、，它是信号记录检测的根据。按照某种准则，即可对y(t)作出判决,使判决空间中也许浮现的状态1, 2, , m与信号空间中的各状态s， s2, sm相相应。在二进制数字通信系统中,只发送两种信号s1和s2,先验概率分别为()和(s),错误概率为: PeP(s1)P(2/s)(s2)P(r1/s) P(2s1)(r1/s2）为错误转移概率。以使Pe最小为目的，导出最佳接受的准则。 把观测空间的取值域y划提成1域和A2域，一旦接受机被构成后,则这个划分就被规定。该域的几何表达如图1所示。Y中的每个点代表着y（t)的一种实现。落在A域的实现判为r；A2域中的实现判为r2。因此Pe可写成:Pe=P(s1

4、)P(2/1）+P(）(s2)对的判决的概率为 Pc=1e=P(1)P（A1/s1)（2)P（A2/2)这里改写为:为使c最大，应当使,在积分域A内,同理,在积分域A内,应当是即得,若，则判为r1。若,则判为2。上式称为似然比准则。若（1)P(s），则似然比准则简化为：若,则判为r1;若,则判为r。设达到接受机的两个也许信号为s(t)和s2(t）,它们的持续时间为（,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0。观测到的波形y（t)可表达为:（t)=s1（t) 或（) +n(t)。若，则判决收到1（),于是判决收到s1()的条件成为:不等式两边取对数，简化为:其

5、中：当P(s)=P(s)时,条件成为:相应的接受机构造称为“有关接受机”。简化后的有关接受机:三、实验系统构成本实验是运用MLA软件的集成开发工具IMULIK来实现数字信号在通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同参数的设立或更改,理解高斯白噪声对接受机的影响,理解最佳接受的过程。实验系统构成：andoBiary And Clo Geeror:随机二进制信号和时钟发生器AWGN chnne:加性高斯白噪声信道Integao (reset）:积分清零模块Samping d Exeuing ubsysm: 取样判决模块Eor Calculator(1/2）：误码率计算模块四、实验

6、内容及环节1、开机进入Windows桌面。 、双击Match_filte.ml文献，进入仿真实验界面。3、双击WG chnnel 模块,在/No栏中填入1。4、单击Starimlat 按钮，开始仿真。5、仿真进行一段时间后(最佳等发送00个比特），单击暂停按钮。分别记录Error ra 模块和Errrrae模块中的数字。6、双击Scope模块,观测对比各路信号的波形。7、返回环节3,在s/No栏中填入的数字加1,依次进行。直到Eo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SNRs/N（d)匹配滤波器直接采样判决器传播比特数错误比特数误码率传播比特数错

7、误比特数误码率02345689120五、实验及报告规定1、熟悉理解实验系统的各模块构成框图及功能。 2、理解各个子系统的基本参数设立。3、整顿记录实验所规定记录的实验数据和波形。4、根据记录的数据,画一种描述接受机性能的瀑布图，横坐标轴为EsN，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、瀑布图的曲线阐明什么?3、最佳线性滤波器的设计有两种准则：(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期刻达到最大。本实验中的匹配滤波器所用的是那一种准则?为什么?七、参照文献 1、数字通信原理徐台松、李在铭编,电子工业出版社,19年8月。2、现代通信原理曹志刚、钱亚生编,清华大学出版社,199年8月。、MATAB语言精要及动态仿真工具SIMLINK施阳等编,工业大学出版社，199年4月。