接收机性能分析

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1、接收机性能分析接收机是接受信号的设备，在无线通信系统中，接收机要完成以下功能：进 行载波调谐：其目的是选择出所要接受的信号；带通滤波：对于已接受到的已调信 号进一步带通滤波，仅通过所要接受的已调信号，滤除邻近信道的干扰信号；放 大：对接收到的信号放大，使得解调前的信号达到预定电平。由于噪声和码间串扰 的影响，接收机总会出现一些误码。我们希望降低误码率。接收机可以分为两大 类：相干接收和非相干接收。在接受设备中利用载波相位信息去检测信号的方法称 为相干检测或相干解调。目前主要接触到了 3 种接收机：相关接收机；匹配接收 机；低通滤波器接收机相关接收机将接收信号投影到线性加权正交分量fn（t）上，

2、在解调的时候，我们不知道传 输的是这几个分量中的哪一个，这时候，我们就需要将接受的信号通过一组并行的 N 个互相关器，这些相关器主要是为了计算输入信号在 N 个奇函数上的投影（即相 似度），相关解调器的基本框图如下接收信号相关解调器检测器输出判决l(t)信0r nr 2r 1f T ()dt0f T ()dtf T ()dt0接受f 2(t)f n(t)图1假设每一个波形在持续时间为 T 的符号间隔内传输，并且信道以高斯白噪声相加来恶化信号，则接受信号可以表示为：r(t) = s (t) + n(t)m0 t T(+、(f) = - N (W / Hz)nn表示具有功率密度谱nn 2 0的加性

3、高斯白噪声的样本函数。n r(t)f (t)dt 二 JT s (t) + n(t)f (t)dt则有： 0k0 mk其中上图中：rk二Smksmk=J Ts (t)f (t)dt0 m k(k = 1,2,n)=J Tn(t) f (t)dt0k(k = 1,2,n)因为信号 (t) 是确定的，所以信号分量也是确定的。噪声分量是高斯的，这是因为其每个分量可作为高斯噪声激励一个线性滤波器的输出抽样值，发送第m个信 号的条件下，相关器输出rk 是高斯随机变量，它具有均值(对所有n)是：E(r ) = E(s + n ) = skmk kmkc 2 =c 2 = N以及相等的方差：r n 2 0因

4、为噪声分量nk是不相关的高斯随机变量，所以它们也是统计独立的。所以在发 送第m个信号的条件下，相关器的输出 是统计独立的高斯变量。故有随机变量 72rN二r的条件PDF可简单的表示为：.NN 1 r (r - s )2P (r I s )=叶 P(r|s ) I】exp k mk mk mk訂兀NNk=1- k=100(m = 1,2, M )(k = 1,2, M)最后由最大似然估计方法，可以判断出发送端的信息。此种调制方法必须用到大量的乘法器和加法器。实现起来比较困难。匹配滤波器匹配滤波器是使滤波器输出信噪比在某一特定时刻达到最大，解调器中抽样判 决以前各部分电路可以用一个匹配滤波器来等效

5、。由数字信号的判决原理我们知 道，抽样判决器输出数据的正确与否，与滤波器输出信号波形和发送信号波形之间 的相似程度无关，也即与滤波器输出波形的失真程度无关，而只取决于抽样时刻信 号的瞬时功率与噪声平均功率之比。信噪比越大，错误判决的概率就越小；反之， 信噪比越小，错误判决概率就越大。图2匹配滤波器框图匹配滤波器的单位冲激响应为:h(t) = Ks(t0 -t)，匹配滤波器的单位冲激响应h (t)是输入信号s(t)的镜像 函数，1为输出最大信噪比时刻。对于一个物理可实现的匹配滤波器，其输入信号 s(t)必须在它输出最大信噪比的时刻1之前结束，也就是说必须满足10 - T，若输入 信号为s(t),

6、则匹配滤波器的输出信号为S (t)二 s(t)* h(t)二0Js s(T )h(t T)dTgss(T )s(T + t t)dT0为输入信号s(t)的自相关函数。因此匹配滤波器可以看成是一个计算输入信号自相关函数的相关器, 也就是说在某些特定的时刻，匹配滤波器和低通滤波器是等价的。在通过了高斯白噪声恶化的信道之后，接收到的信号可展开成一系列线性加权正 交基函数fn(t)。假设该N个基函数构架信号空间，那么可能发送信号集 sm,1 m M 中每一个信号可表示成(t)的加权线性组合。落在信号空间之 外的噪声项与信号的检测是无关的。假设接收信号通过一组并行的N个互相关器，这些互相关器主要是计算r(t)在N个基函数fn(t)上的投影，如图二所示:叙比j II携收信号亠。4皿匚一心!图3相关解调器因此f r(t)f (t)dt = fs (t) + n(t)f (t)dtkmk0 0k mk ks = f s (t) f (t)dtmkmk0=f n(t) f (t )dtk信号可由具有分量mk (k =,N)的向量Sm表示，它们的取值决定于M个信号 中哪一个被发送。nk分量是随机变量，它们由加性噪声的存在引起。将在0 t 2/T o相比较而言，在加性白高斯噪声干扰下，匹配滤波器性能要好于低通滤 b波器的性能，即前者平均误比特率较小。