先验等概的2ASK最佳接收机.docx

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先验等概的2ASK最佳接收机

课程设计

数字

原理

课程设计报告

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

成绩：

电子与信息工程学院

通信工程系

先验等概的2ASK最佳接收机

目录

1简介……………………………………………………………………2

2系统原理………………………………………………………………2

2.1数字信号先验等概……………………………………………………………………2

2.2二进制确知信号最佳接收机结构……………………………………………………4

2.32ASK调制与解调原理…………………………………………………………………5

3系统仿真………………………………………………………………7

3.1系统图……………………………………………………………………7

3.2各部分参数设置…………………………………………………………7

3.2.1伯努利二进制随机数产生器……………………………………………………7

3.2.2（加性高斯白噪声信道）模拟加性高斯白噪声环境，使传输环境相同………7

3.2.3通带DSBAM调制器………………………………………………………………8

3.2.4通带DSBAM解调器………………………………………………………………9

3.2.5速率转换器………………………………………………………………………10

3.2.6开关switch……………………………………………………………………10

3.2.7相乘器……………………………………………………………………………10

4课程设计心得体会……………………………………………………11

参考文献..............................................................................................11

1简介

随着现代通信系统的飞速发展，计算机仿真已成为今天分析和设计通信系统的主要工具，在通信系统的研发和教学中具有越来越重要的意义。

仿真是衡量系统性能的工具，它通过仿真模型的仿真结果来判断原系统的性能从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参与。

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。

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。

2系统原理

2.1数字信号先验等概

判决规则

设在一个二进制通信系统中发送码元“1”的概率为P

（1），发送码元“0”的概率为P（0），则总误码率Pe等于

式中Pe1=P（0/1）－发送“1”时，收到“0”的条件概率；

Pe0=P（1/0）－发送“0”时，收到“1”的条件概率；

上面这两个条件概率称为错误转移概率。

按照上述分析，接收端收到的每个码元持续时间内的电压可以用一个k维矢量表示。

接收设备需要对每个接收矢量作判决，判定它是发送码元“0”，还是“1”。

由接收矢量决定的两个联合概率密度函数f0（r）和f1（r）的曲线画在下图中（在图中把r当作1维矢量画出。

）：

可以将此空间划分为两个区域A0和A1，其边界是r0，并将判决规则规定为：

若接收矢量落在区域A0内，则判为发送码元是“0”；

若接收矢量落在区域A1内，则判为发送码元是“1”。

显然，区域A0和区域A1是两个互不相容的区域。

当这两个区域的边界r0确定后，错误概率也随之确定了。

这样，总误码率可以写为

式中，P（A0/1）表示发送“1”时，矢量r落在区域A0的条件概率P（A1/0）表示发送“0”时，矢量r落在区域A1的条件概率

这两个条件概率可以写为：

将上两式代入

得到

即

并令导函数等于0，求出最佳分界点r0的条件：

即

当先验概率相等时，即P

（1）=P（0）时，f0（r0）=f1（r0），所以最佳分界点位于图中两条曲线交点处的r值上。

在判决边界确定之后，按照接收矢量r落在区域A0应判为收到的是“0”的判决准则，

若则判为0；

若则判为1。

在发送“0”和发送“1”的先验概率相等时，上两式的条件简化为：

若f0（r）>f1（r），则判为“0”

若f0（r）

这个判决准则常称为最大似然准则。

按照这个准则判决就可以得到理论上最佳的误码率，即达到理论上的误码率最小值。

2.2二进制确知信号最佳接收机结构

接收端原理图如图所示。

设到达接收机输入端的两个确知信号分别为s1（t）和s2（t），它们的持续时间为（0,T），且有相等的能量，即

噪声n（t）是高斯白噪声，均值为零，单边功率谱密度为n0。

要求设计的接收机能在噪声干扰下以最小的错误概率检测信号。

根据上一节的分析我们知道，在加性高斯白噪声条件下，最小差错概率准则与似然比准则是等价的。

在观察时间（0，T）内，接收机输入端的信号为s1（t）和s2（t），合成波为y（t）=s1（t）+n（t）,发送s1（t）时；y（t）=s2（t）+n（t）发送s2（t）时。

                   

其中比较器是比较抽样时刻t=T时上下两个支路样值的大小。

这种最佳接收机的结构是按比较观察波形y（t）与s1（t）和s2（t）的相关性而构成的，因而称为相关接收机。

其中相乘器与积分器构成相关器。

接收过程是分别计算观察波形y（t）与s1（t）和s2（t）的相关函数，在抽样时刻t=T，y（t）与哪个发送信号的相关值大就判为哪个信号出现。

如果发送信号s1（t）和s2（t）的出现概率相等，即P（s1）=P（s2），可得U1=U2。

此时，上图中的两个相加器可以省去，则先验等概率情况下的二进制确知信号最佳接收机简化结构如下图所示。

2.32ASK调制与解调原理

振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。

当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。

设发送的二进制符号序列由0、1序列组成，发送0符号的概率为P，发送1符号的概率为1-P，且相互独立。

二进制振幅键控信号时间波型如图1所示。

由图1可以看出，2ASK信号的时间波形e2ASK（t）随二进制基带信号s（t）通断变化，所以又称为通断键控信号（OOK信号）。

二进制振幅键控信号的产生方法如图2所示，图（a）是采用模拟相乘的方法实现，图（b）是采用数字键控的方法实现。

由图1可以看出，2ASK信号与模拟调制中的AM信号类似。

所以，对2ASK信号也能够采用非相干解调（包络检波法）和相干解调（同步检测法），其相应原理方框图如图3所示。

2ASK信号非相干解调过程的时间波形如图4所示。

图1二进制振幅键控信号时间波型

图2二进制振幅键控信号调制器原理框图

图3二进制振幅键控信号解调器原理框图

图42ASK信号非相干解调过程的时间波形

3系统仿真

3.1系统图

3.2各部分参数设置

3.2.1伯努利二进制随机数产生器

3.2.2（加性高斯白噪声信道）模拟加性高斯白噪声环境，使传输环境相同

3.2.3通带DSBAM调制器

3.2.4通带DSBAM解调器

3.2.5速率转换器

3.2.6开关switch

3.2.7相乘器

仿真如下：

4课程设计心得体会

通过本次课程设计，我们主解了要了2ASK调制与解调原理，特别是2ASK调制解调电路的MATLAB实现与调制性能分析，把本学期学的通信原理等通信类科目的内容应用到本课程设计中来，进一步巩固复习通信原理，运用学习成果把课堂上学的系统化的理论知识，尝试性的应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提高一些有真惰性的建议和设想，检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大差距，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，更边学习内容提供实践依据。

参考文献

【1】樊昌信，曹丽娜，通信原理，国防工业出版社，2008

【2】邵玉斌，Matlab/Simulink通信原理建模与仿真实例分析，清华大学出版社，2008

【3】桑林，郝建军，刘丹，数字通信，北京邮电大学出版社，2002

【4】张圣勤，MATLAB7.0实用教程，机器工业出版社，2006

【5】吴伟铃，庞沁华，通信原理，北京邮电大学出版社，2005

【6】苗云长等主编，现代通信原理及应用。

电子工业出版社，2005

【7】曹志刚，钱亚生，现代通信原理，清华大学出版社，1992