加性高斯白噪声信道的最佳接收机设计与仿真
加性高斯白噪声信道的最佳接收机
加性高斯白噪声具有连续的功率 谱密度，且功率谱密度与频率无 关，具有恒定的幅度和随机相位 。
信噪比
定义
信噪比（SNR）是指信号功率与噪声 功率的比值，用于衡量信号在传输过 程中受到的干扰程度。
影响
信噪比是影响通信系统性能的重要参 数，信噪比越高，信号质量越好，通 信系统的误码率越低。信号的传输方式 Nhomakorabea05
CATALOGUE
最佳接收机的实现方式
基于模拟信号的处理方式
模拟滤波器
通过设计一个匹配滤波器，使其输出信号的频谱与发送信号的频谱相匹配，从而最大化信号的信噪比 。
相干解调
利用发送信号的相位信息进行解调，需要知道发送信号的调制方式和载波频率。
基于数字信号的处理方式
数字滤波器
通过数字信号处理技术设计一个滤波器，对 接收到的信号进行滤波处理，以减小噪声的 影响。
最大似然解调
最大似然解调是一种基于概率统计的解调方法，它通过最大 化接收信号与可能的发送信号之间的似然函数来恢复原始信 息。在加性高斯白噪声信道中，最大似然解调能够最小化误 码率，达到最佳接收效果。
最大似然解调通过比较接收信号与所有可能的发送信号，选 择具有最大概率的发送信号作为解调结果。这种方法在信噪 比较高时具有较好的性能，但在低信噪比情况下性能下降。
率。
理论值计算
在加性高斯白噪声信道下，最佳接 收机的误码率可以通过香农定理计 算得出，为$2^{-N}$，其中N为 信道容量。
实际应用
在实际应用中，由于信道条件和传 输系统的限制，误码率可能会高于 理论值。
信噪比性能
1 2
信噪比
衡量信号与噪声功率之比，表示信号质量的好坏 。
最佳接收机性能
加性高斯白噪声原理与仿真
通信系统设计(1)一.加性高斯白噪声信道1. AWGN原理2. awgn(x, snr)2. awgn(x, snr, sigpower)3. awgn(x, snr, 'measured')4. 课后作业1. clear;2. t =(0:0.1:10)'; %设置自变量3. x1 = sin(t); %正弦波4. x2 = sawtooth(t);%锯齿波5.6.7. % 加入加性高斯白噪声并画图8.9. subplot(2, 1, 1) %子画图110. y1= awgn(x1,10,'measured'); % 加入加性高斯白噪声AWGN11. plot(t, [x1 y1]) %画正弦波+AWGN图12. legend('原信号','加入AWGN后信号')13.14. subplot(2, 1, 2) %子画图215. y2= awgn(x2,10,'measured'); % 加入加性高斯白噪声AWGN16. plot(t, [x2 y2]) %画锯齿波+AWGN图17. legend('原信号','加入AWGN后信号')awgn_example.m 结果为：为信噪比，定义为：1. clear;2. t=(0:0.001:10)'; %注意t为(x1, x2,...xn)'的形式3. x=sin(2*pi*t);%x为原始正弦信号4. snr=20;%噪声信噪比为-20，但是设置参数时要设为205. y=awgn(x, $snr$);%y为加入AWGN的正弦信号，其中噪声信噪比为-20，设置为206.7. subplot(211);8. plot(t,x,'LineWidth',1);%'LineWidth'为设置线的粗细程度9. axis([010-22]);%axis([xmin xmax ymin ymax])设置当前坐标轴x轴和y轴的限制范围10. subplot(212);11. plot(t,[x, y]);12. axis([010-22]);13.14. z = y - x;15. var(z)%噪声功率，var为求方差16. var(y)%加入AWGN后的信号的方差，但不是其功率17. var(x)%原信号的方差，但不是其功率c4ex1.m 结果为：1. >> c4ex12.3. ans =4.5. 0.00996.7.8. ans =9.10. 0.509611.12.13. ans =14.15. 0.5000以上面的例题为例，若信号的功率为，即，且为，即1. clear;2. t=(0:0.001:10)'; %注意t为(x1, x2,...xn)'的形式3. x=sin(2*pi*t);%x为原始正弦信号4. $snr$=20;%噪声信噪比为-20，但是设置参数时要设为205. y=awgn(x, $snr$,10);%y为加入AWGN的正弦信号，其中噪声信噪比为-20，设置为20，且输入信号功率为10dBW=10W6.7. subplot(211);8. plot(t,x,'LineWidth',1);%'LineWidth'为设置线的粗细程度9. axis([010-22]);%axis([xmin xmax ymin ymax])设置当前坐标轴x轴和y轴的限制范围10. subplot(212);11. plot(t,[x, y]);12. axis([010-22]);13.14. z = y - x;15. var(z)%噪声功率，var为求方差16. var(y)%加入AWGN后的信号的方差，但不是其功率17. var(x)%原信号的方差，但不是其功率c4ex2.m 结果为：1. >> c4ex22.3. ans =4.5. 0.10056.7.8. ans =9.10. 0.612011.12.13. ans =14.15. 0.5000可以看出相对于c1ex1，本例子中噪声的方差(即功率)增加了一倍；为什么呢？因为虽然没有了变化，但是原始1. clear;2. t=(0:0.001:10)'; %注意t为(x1, x2,...xn)'的形式3. x=sin(2*pi*t);%x为原始正弦信号4. $snr$=20;%噪声信噪比为-20，但是设置参数时要设为205. y=awgn(x, $snr$,'measured');%注意'measured'意味着信号功率为实际信号功率，而不是最大信号功率6.7. subplot(211);8. plot(t,x,'LineWidth',1);%'LineWidth'为设置线的粗细程度9. axis([010-22]);%axis([xmin xmax ymin ymax])设置当前坐标轴x轴和y轴的限制范围10. subplot(212);11. plot(t,[x, y]);12. axis([010-22]);13.14. z = y - x;15. var(z)%噪声功率，var为求方差16. var(y)%加入AWGN后的信号的方差，但不是其功率17. var(x)%原信号的方差，但不是其功率c4ex3.m 结果为：1. >> c4ex32.3. ans =4.5. 0.00496.7.8. ans =9.10. 0.505411.12.13. ans =14.15. 0.5000注意实际的信号功率为最大功率的一半，即为；又因为，即实际信号功率为噪声功率的倍，。
加性高斯白噪声信道的最佳接收机设计与仿真
加性高斯白噪声信道的最佳接收机设计与仿真摘要在数字通信系统中，在接收机端接收的信号往往受加性高斯白噪声信号的恶化，因此研究加性高斯白噪声信道的最佳接收机具有一定的实用性意义。
最佳接收机主要由信号解调器和检测器组成，信号解调器有相关解调器和匹配滤波器解调器两种实现方法，检测器主要由最大后验概率准则和最大似然准则两大准则。
本设计主要对4PSK调制方式的信号，利用MATLAB的m文件进行最佳接收机的设计与仿真。
对输入的叠加噪声的4PSK调制信号进行接收，利用相关解调器来实现信号解cos和调，及最大似然准则来实现检测器。
在相关解调器中，接收信号分别与基函数()tω()tωsin相乘再积分。
在检测器中，利用相位来判断输出，从而最终得到接收的数据。
采用随机二进制数通过4PSK调制后叠加高斯白噪声再对设计的接收机进行测试，从测试的结果可看出，在信噪比大于-8dB时，误码率为0，说明该接收机较好的实现了抗噪声性能。
关键词信号解调器；检测器；四进制相移键控；信噪比；误码率Design and Simulation Of Optimum Receiver in AdditiveGaussian White Noise ChannelABSRACTIn the digital communication system, the received signal is often deteriorated by additive Gaussian white noise signal at the receiver side. Therefore, researched Optimum Receiver in Additive Gaussian White Noise Channel has a certain practicality best significance. Optimum receiver contain signals demodulator and detector, However, the signal demodulation has two methods of the related demodulator and the match filter demodulator , the detector by the MAP and ML for two major principles composition.The design mainly design and simulation optimum receiver use of MATLAB m-files based on 4PSK signal modulation.Superposition of noise on the input signals received 4PSK modulation, use of relevant signal demodulation demodulator and ML principles detection to achieve. In the relevant demodulator, the received signal, respectively multiplying the base functions and then integration. The detector, the use of phase to determine the output, and ultimately obtain the receiving data. Adopted random binary pass through 4PSK modulate that Superposition of Gaussian white noise, then Tested the design of the receiver. the results can be seen from the test, the error rate is 0 when the signal to noise ratio is greater than -8dB, indicating that the receiver is more Achieve good noise performance.Key words: demodulator;detector;4PSK;signal-noise; error rate目录1绪论 (1)1.1课题背景及目的 (1)1.2国内外发展状况 (1)1.3论文构成及研究内容 (2)2 AGWN最佳接收机的原理 (3)2.1 受加性高斯白噪声恶化信号的最佳接收机 (3)2.2最佳解调器 (3)2.2.1相关解调器 (4)2.2.2匹配滤波器解调 (5)2.3最佳检测器 (7)3 4PSK最佳接收机的设计 (9)3.1 4PSK的最佳接收机工作原理 (9)3.2 4PSK的最佳接收机的功能 (10)3.3 4PSK的最佳接收机设计的流程图 (10)3.4 4PSK的最佳接收机的仿真 (12)4测试结果及性能分析 (14)4.1测试数据的生成 (14)4.2测试的结果及分析 (15)5总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)附件1开题报告 .........................................................................................错误!未定义书签。
现代数字通信-第2章-AWGN信道下的最佳接收机
N0 σ = 2
2 n
∴
⎡ ( r − s )2 ⎤ 1 m ⎥ f ( r sm ) = exp ⎢ − N0 ⎥ ⎢ π N0 ⎣ ⎦
2009-09-24
8
匹配滤波器
滤波器输入： r ( t ) = s ( t ) + n ( t )
■
s ( t ) ⇔ S (ω )
r (t )
信号检测器的任务：根据接收矢量r对发送信号做出判 决，并使正确判决的概率最大.
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MAP准则(最大后验概率准则) ML准则(最大似然准则)
17
最大后验概率(MAP)准则
先验概率(a priori probability)：事件未发生就预先知道的发生概率
P sm , m = 1,… , M
k =1
E ⎡ n ' ( t ) rk ⎤ = E ⎡ n ' ( t ) smk ⎤ + E ⎡ n ' ( t ) nk ⎤ = E ⎡ n ' ( t ) nk ⎤ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦
N ⎧⎡ ⎤ ⎫ ⎪ ⎪ = E ⎨ ⎢ n ( t ) − ∑ n jφ j ( t ) ⎥ nk ⎬ = j =1 ⎪ ⎪ ⎦ ⎭ ⎩⎣ N N = 0 φk ( t ) − 0 φk ( t ) = 0 2 2
φ1 ( t ) = 2 T , 0 ≤ t ≤ T 2
φ2 ( t ) = 2 T , T 2 ≤ t ≤ T
s1 ( t ) * h1 ( t )
s1 ( t ) * h2 ( t )
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15
匹配滤波器型解调器
y1 s ( t ) = s1 ( t ) * h1 ( t ) =
【2019年整理】第五章加性高斯白噪声信道的最佳接收机
（a）相关解调器 将接收信号和噪声分解成N维向量 接收信号和噪声可展开成线性加权正交基函数 { f n (t )} 可能发送信号集 {sm (t ),1 m M } 中的每一个信号可 表示成 { f n (t )}的加权线性组合。 在有噪声的情况下，{ f n (t )}不构建噪声空间。
是不相关的。 n' (t ) 与N个相关器输出{rk }
j 1
0
j k
哪一个信号波形被发送，n' (t ) 不包含与判决有 关的任何信息。 所以：有关的信息全部包含在相关器的输出{rk } 中。
（b）匹配滤波器 3. 最佳检测器 根据每个信号间隔中向量r的观测值对该间隔内 的发送信号作出判决，并使正确判决概率最大。 后验概率计算判决规则，后验概率定义为：
第五章 加性高斯白噪声信道的 最佳接收机
主要内容： 1. 最佳接收机的实现 2. 最佳接收机性能 3. 最佳接收机（无记忆调制、CPM信号、 随机相位信号）
主要概念：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 加性高斯白噪声 相关解调器 匹配滤波解调器 最大似然序列检测器 MAP检测器 M元正交信号 错误概率 性能
k 1 k 1 N k 1
N
N
n' (t ) n(t ) nk f k (t )
k 1
N
—— 零均值高斯噪声过程
表示原噪声过程 n(t )与 n(t )在基函数{ f k (t )} 上 投影的相应部分之差。
对于噪声：均值 E(nk ) 0 1 1 N0 m k E ( n n ) N 协方差 k m 2 0 mk 2
的不相关的高斯随机变量。 对于信号：在发送第m个信号的条件下，相关器输 出{rk } 是高斯随机变量。
第五章加性高斯白噪声信道的最佳接收机
综合
{nk } 不相关 统计独立 发送第m个信号的条件下， 相关器输出{rk }是统计独立的高斯变量。
r [r1r2 rN ]的条件PDF可简单表示为：
p(r | sm ) N p(rk | smk ) (m 1,2,, M )
k 1
p(rk | smk )
r(t)在N个基函数{ fn (t)}上的投影。
T
T
0 rk (t) fk (t)dt 0 [sm (t) n(t)] fk (t)dt
rk smk nk (k 1,2,, N )
T
smk 0 sm (t) fk (t)dt
T
nk 0 n(t) fk (t)dt
(N0 )N
2
N
exp[
k 1
(rk
smk )2 N0
]
取自然对数：
ln ln
p(r p(r
| |
1
sm ) 2
sm )最大
N
ln(N0 )
N
1 N0
N
(rk
k 1
(rk smk )2最小
smk )2
k 1
使欧氏距离最小的信号 sm
D(r , sm )
对于一维向量 g(t) b
r s1 n b n
p(r | s1)
1
e(r b )2 N0
N0
p(r | s2 )
1
N0
均值为零且方差为
2 n
e(r b )2 N0
1 2
N
的加性高斯噪声分量
0
基于相关量度
C (r,
最新[工学]第五章 加性高斯白噪声信道的最佳接收机ppt课件
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2 ,
m1,2,..,M
n ' t 和 rk的 相关性
E n ' t rk E n ' t sm ,k nk E n ' t sm ,k E n ' t nk
E n ' t nk
E
n
t
N
n
j
f
j
t
nk
j 1
T 0
D 'r,sm 2rsm sm2
C r,sm D' r,sm
2r s m s m 2
T
2 0
r
t
sm
t
dt
m
m sm 2
2
T 0
r
t
sm
t
dt
1 2
m
m1,2,...,M
最大相关度量准则
sˆmargmaxCr,sm
m1,2,...M
6.最佳AWGN接收机的另一个实现方法
当发送信号是有记忆的，检测算法：最大似然序列检测算法、 最大后验概率算法
N 0
N0
1 2
2b
N0 exp
x2 2
d
x
1
y2
2
2b
N0
exp
2
dy
r x
b
N 0 /2
y x
Q
2b N0
高斯Ｑ函数：
Pe
s2
Q
2b
N0
Q(x)
1
2
xexpy22dy
Pb P e s1 P ( s1 ) P e s 2 P ( s 2 )
1 2
其中D是延迟参数（超过信号的记忆），D≥L，L是信号中固有
实验六 最佳接收机
最佳接收机（匹配滤波器）实验指导书最佳接收机（匹配滤波器）实验一、实验目的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、熟悉匹配滤波器的工作原理。
3、研究相关解调的原理与过程。
4、理解高斯白噪声对系统的影响。
5、了解如何衡量接收机的性能及匹配滤波器参数设置方法。
二、实验原理对于二进制数字信号，根据它们的时域表达式及波形可以直接得到相应的解调方法。
在加性白高斯噪声的干扰下，这些解调方法是否是最佳的，这是我们要讨论的问题。
数字传输系统的传输对象是二进制信息。
分析数字信号的接收过程可知，在接收端对波形的检测并不重要，重要的是在背景噪声下正确的判断所携带的信息是哪一种。
因此，最有利于作出正确判断的接收一定是最佳接收。
从最佳接收的意义上来说，一个数字通信系统的接收设备可以看作一个判决装置，该装置由一个线性滤波器和一个判决电路构成，如图1所示。
线性滤波器对接收信号进行相应的处理，输出某个物理量提供给判决电路，以便判决电路对接收信号中所包含的发送信息作出尽可能正确的判决，或者说作出错误尽可能小的判决。
图1 简化的接收设备假设有这样一种滤波器，当不为零的信号通过它时，滤波器的输出能在某瞬间形成信号的峰值，而同时噪声受到抑制，也就是能在某瞬间得到最大的峰值信号功率与平均噪声功率之比。
在相应的时刻去判决这种滤波器的输出，一定能得到最小的差错率。
匹配滤波器是一种在最大化信号的同时使噪声的影响最小的线性滤波器设计技术。
注意：该滤波器并不保持输入信号波形，其目的在于使输入信号波形失真并滤除噪声，使得在采样时刻0t 输出信号值相对于均方根（输出）噪声值达到最大。
1.一般情况下的匹配滤波器匹配滤波器的一般表示式如图2所示。
s(t)： 匹配滤波器输入信号； n(t)： 匹配滤波器输入噪声； s 0(t)：匹配滤波器输出信号； n 0(t)：匹配滤波器输出噪声；h(t)或H(f)：匹配滤波器。
第3章(3.4)_重复以前的内容只不过在信号空间的角度来讲(课本第5章学习要点全)
3.4加性高斯白噪声信道的最佳接收机——课本第5章节学习要点●确知信号(5.1~5.3)●随相信号(5.4)内容：3.4.1受AWGN恶化信号的最佳接收机(5.1节学习要点)1. AWGN信道下最佳接收机2. 最佳接收准则与相关度量3.4.2无记忆调制的最佳接收机（5.2节学习要点）1. 二进制调制的错误概率(5.2.1)2. M元正交信号的错误概率(5.2.2)3. M元PAM的错误概率(5.2.6)4. M元PSK的错误概率(5.2.7)5. QAM错误概率(5.2.9)3.4.3 AWGN信道中随相信号的最佳接收机(5.4节学习要点)二进制随相信号的最佳解调(5.4.1)重复以前的内容,只不过在信号空间的角度来讲。
3.4.1受AWGN 恶化信号的最佳接收机 ——课本5.1节学习要点一、AWGN 信道下最佳接收机 1. 接收机的分析（1） 接收机的组成(实信号)M m T t t n t s t r m ,,2,1 ,0 ),()()( =≤≤+=(实信号)（2） 功能（从最佳接收原理－ML 准则分析）解调器 — 通过将)(t r 变换成N 维空间向量N T N R r r r ∈=],,,[21 r ，其中各个分量是)(t r 在N 维正交基N k k t f ,,2,1)}({ =上的投影分量，且相互统计独立。
从而将函数空间的处理，转化为N R 空间的处理。
从而将似然函数分解∏==Nk m k m s r p s p 1)()(r 。
其中，第k 个分量为 N k t f t r r k k ,,2,1 )),(),(( ==MFSK 信号：若以正交发送信号集（碰巧信号是正交的）1,2,...,{()}m m M s t =作为正交基N k k t f ,,2,1)}({ =，则N=M 。
即，似然函数()m p s r 分解成M 个相互独立的未知参数1,2,...,{}m m M s =的似然函数，再通过检测器比较它们的大小，即可得到最佳判决（最小P e ）。
AWGN信道设计与仿真
天津理工大学《扩频通信》实验报告AWGN信道设计与仿真姓名：范菲菲学号：143127311一、实验目得1、通过实验更加清楚得了解加性高斯白噪声信道(AWGN得产生与特性。
2、观察信号通过AWG信道后信号得变化。
二、实验原理高斯白噪声就是一种随机过程而且服从高斯分布,因此可以利用MATLAB^提供得函数randn得到正态分布得随机数作为AWG信道产生得干扰。
AWG信道得“加性”特性因其满足可加性，所以可以直接用合成序列加上加高斯白噪声，这样就得到了有噪信号,这样得波形就相当于传输信号通过了AWGNB道之后输出得波形。
三、仿真结果图1 I 路与Q 路信号图2合成序列与加入高斯噪声之后得波形图列序路Q 列 序 -1 -1 1 0.5 0 -0.5 0 12 3 4 5 6 7 81 0.5 0 -0.5 0 12345678 列序成合 -1 -1 1 0.5 0 -0.5 0 1 2 3 4 5 6 7-1 -1 形波的后声噪斯高加 四、源程序clear allclose all t=[-1:0、01:7-0、01];tt=length(t);x1=ones(1,800);for i=1:ttif (t(i)>=-1 & t(i)<=1) | (t(i)>=5& t(i)<=7);x1(i)=1;else x1(i)=-1;endend t1=[0:0、01:8-0、01]; t2=0:0、01:7-0、01;t3=-1:0、01:7、1-0、01;t4=0:0、01:8、1-0、01;tt1=length(t1);x2=ones(1,800);for i=1:tt1if (t1(i)>=0 & t1(i)<=2) | (t1(i)>=4& t1(i)<=8);x2(i)=1;else x2(i)=-1;endendf=0:0、1:1;xrc=0、5+0、5*cos(pi*f);y1=conv(x1,xrc)/5、5;y2=conv(x2,xrc)/5、5;n0=randn(size(t2));f1=1;i=x1 、*cos(2*pi*f1*t);q=x2、*sin(2*pi*f1*t1);I=i(101:800);Q=q(1:700);QPSK=sqrt(1/2)、*I+sqrt(1/2) 、*Q;QPSK_n=(sqrt(1/2)、*I+sqrt(1/2) 、*Q)+n0; n1=randn(size(t2));i_rc=y1 、*cos(2*pi*f1*t3);q_rc=y2、*sin(2*pi*f1*t4);I_rc=i_rc(101:800);Q_rc=q_rc(1:700);QPSK_rc=(sqrt(1/2)、*I_rc+sqrt(1/2) 、*Q_rc); QPSK_rc_n1=QPSK_rc+n1; figure(1)subplot(4,1,1);plot(t3,i_rc);axis([-1 8 -1 1]);ylabel('I 路序列');：（.1^-8 k］）S!xe!（|/u_oj_>iSdO,20lO|d!（t7，L，t7）iO|dqns ：（.陋自里呂）1西别尺血k8 ,］）S!xO（aT>isd0力）10|d：（U「曲O|dqns 乂陋自刼0）1西别心“ k8 ,］）S!x3（aTb切）io|d：（乙lt7）io|dqns。
高斯白噪声信道模拟器的设计与实现
高斯白噪声信道模拟器的设计与实现摘要本文设计了一个信道模拟器，用来模拟高斯白噪声信道。
整个系统采用DSP（数字信号处理器）作为核心处理器，另外加上A/D、D/A完成信号采集及数字加噪，输入信号经A/D数字化后，在DSP内叠加噪声，然后叠加有噪声的数字信号经D/A输出模拟信号，完成加噪过程。
高斯白噪声随机数由软件在DSP内部产生。
输出信噪比可调，可以通过外接键盘进行设置。
通过测试，该信道模拟器能够实时模拟高斯白噪声信道，完成加噪。
关键词信道模拟器高斯白噪声 DSP1．引言在无线通信系统设计中，为了使系统满足性能要求，经常需要对无线传输设备的性能进行测试。
一种方法是在实际通信环境中进行现场测试，另一种方法是在实验室条件下利用信道模拟器进行性能测试。
信道模拟器可以通过改变信道参数模拟多种典型信道环境，便于控制。
这样就可以随时进行多次重复试验，进而了解一种通信设备或通信手段在不同信道条件下的性能或在同一信道条件下，比较不同通信设备或通信手段的优缺点，缩短开发周期，降低开发费用。
现有的信道模拟器一般都是基于各种信道仿真模型，如Jake模型、Rummler模型、Suzuki 模型等。
在硬件上，随着数字信号处理技术和大规模集成电路的发展，大多使用DSP或FPGA作为核心器件。
本文中使用DSP作为核心器件，对信道的加性高斯白噪声特性进行模拟。
2．总体设计与实现该信道模拟器主要由核心处理模块、ADC模块、DAC模块和人机接口模块组成。
核心处理模块包括DSP和存储器，ADC模块包括滤波器和ADC，DAC模块包括DAC和滤波器，人机接口模块包括键盘和显示器。
系统框图如下：图1 总体方框图输入的已调信号经ADC模块直接采样，转变为数字信号。
核心处理模块产生高斯随机数并将其加到输入的数字信号上，然后输出。
输出数字信号经DAC模块变为模拟信号并最终输出。
2.1 核心处理模块核心处理器使用TMS320VC5509A。
由于这一型号DSP内部主要是易失性存储器，所以需要外接非易失性存储器，用来存储程序。
南邮801通信原理基础知识99题及对应答案--平界
南邮801通信原理基础知识99题及对应答案--平界南邮801通信原理基础知识99题1、数字通信系统的有效性主要性能指标是______或______；可靠性主要性能指标是______或______。
2、信源编码可提⾼通信系统的______；信道编码可提⾼通信系统的______。
3、⼀离散信源输出⼆进制符号，在______条件下，每个⼆进制符号携带的1⽐特信息量；在______条件下，每个⼆进制符号携带的信息量⼤于1⽐特。
4、消息所含的信息量与该信息的________有关，当错误概率任意⼩时，信道的_______称为信道容量。
5、⾹农公式标明______和______指标是⼀对⽭盾。
6、在t 秒内传输M 个N 进制的码元，其信息传输速率为______；码元传输速率为______。
7、某随机信号)(t m 的平均功率为0P ，则信号)(2t m A 的平均功率 ______。
8、使⽤⾹农公式时，要求信号的概率分布为______，信道噪声为______。
9、窄带平稳⾼斯随机过程的同相分量与正交分量统计特性______，且都属于______信号，它的同相分量和正交分量的分布是_______，均值为______，包络⼀维分布服从______分布，相位服从______分布，如果再加上正弦波后包络⼀维分布服从______莱斯分布______。
10、设某随机信号的⾃相关函数为)( R ，______为平均功率，______为直流功率，______为交流功率。
11、某信道带宽为3kHz ，输出信噪⽐为63，则相互独⽴且等概率的⼗六进制数据⽆误码传输的最⾼传码率为______。
12、随参信道的三个特点是：______、______和______。
13、由电缆、光纤、卫星中继等传输煤质构成的信道是______信道，由电离层反射、对流层散射等传输煤质构成的信道是______信道。
14、经过随参信道传输，单频正弦信号波形幅度发⽣______变化，单频正弦信号频谱发⽣______变化。
实验四 最佳接收机
电子科技大学通信学院《最佳接收机实验报告书》最佳接收机实验班级电工五班学生孙鹏学号2902105001教师饶力最佳接收机（匹配滤波器）实验指导书最佳接收机（匹配滤波器）实验一、实验目的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、熟悉匹配滤波器的工作原理。
3、研究相关解调的原理与过程。
4、理解高斯白噪声对系统的影响。
5、了解如何衡量接收机的性能及匹配滤波器参数设置方法。
二、实验原理对于二进制数字信号，根据它们的时域表达式及波形可以直接得到相应的解调方法。
在加性白高斯噪声的干扰下，这些解调方法是否是最佳的，这是我们要讨论的问题。
数字传输系统的传输对象是二进制信息。
分析数字信号的接收过程可知，在接收端对波形的检测并不重要，重要的是在背景噪声下正确的判断所携带的信息是哪一种。
因此，最有利于作出正确判断的接收一定是最佳接收。
从最佳接收的意义上来说，一个数字通信系统的接收设备可以看作一个判决装置，该装置由一个线性滤波器和一个判决电路构成，如图1所示。
线性滤波器对接收信号进行相应的处理，输出某个物理量提供给判决电路，以便判决电路对接收信号中所包含的发送信息作出尽可能正确的判决，或者说作出错误尽可能小的判决。
图1 简化的接收设备假设有这样一种滤波器，当不为零的信号通过它时，滤波器的输出能在某瞬间形成信号的峰值，而同时噪声受到抑制，也就是能在某瞬间得到最大的峰值信号功率与平均噪声功率之比。
在相应的时刻去判决这种滤波器的输出，一定能得到最小的差错率。
匹配滤波器是一种在最大化信号的同时使噪声的影响最小的线性滤波器设计技术。
注意：该滤波器并不保持输入信号波形，其目的在于使输入信号波形失真并滤除噪声，使得在采样时刻0t 输出信号值相对于均方根（输出）噪声值达到最大。
1.一般情况下的匹配滤波器匹配滤波器的一般表示式如图2所示。
s(t)： 匹配滤波器输入信号； n(t)： 匹配滤波器输入噪声； s 0(t)：匹配滤波器输出信号； n 0(t)：匹配滤波器输出噪声；h(t)或H(f)：匹配滤波器。
白噪声信道模拟实验报告
白噪声信道模拟实验报告一、实验目的本实验旨在通过模拟白噪声信道，研究其在无线通信系统中的性能影响。
通过对比分析白噪声信道与理想信道下的通信性能，进一步理解白噪声信道对通信系统性能的影响，为实际无线通信系统的设计和优化提供理论依据。
二、实验原理白噪声是一种具有特定统计特性的随机信号，其功率谱密度在整个频率范围内均匀分布。
在无线通信系统中，白噪声信道是常见的信道模型之一，它描述了信号在传输过程中受到的加性噪声。
白噪声信道模型有助于研究无线通信系统的性能极限和优化方法。
三、实验步骤1. 搭建实验平台：搭建一个包含发射机、接收机、白噪声信道和测量设备的实验平台。
2. 初始化参数：设置发射机参数，如调制方式、码率等；设置接收机参数，如解调方式、滤波器等；设置白噪声信道参数，如信噪比（SNR）等。
3. 发送数据：通过发射机发送数据信号，经过白噪声信道传输，被接收机接收。
4. 测量性能：通过测量设备对接收到的信号进行测量，记录误码率（BER）、频谱效率（SE）等性能指标。
5. 改变参数：改变白噪声信道的SNR，重复步骤3和4，记录不同SNR下的性能指标。
6. 数据分析：对实验数据进行处理和分析，绘制性能曲线，分析白噪声信道对通信系统性能的影响。
四、实验结果通过实验，我们获得了不同SNR下白噪声信道的性能指标。
在误码率（BER）方面，随着SNR的增加，误码率逐渐降低；在频谱效率（SE）方面，随着SNR的增加，频谱效率逐渐提高。
这些结果与理论分析一致，表明白噪声信道对通信系统性能存在一定的影响。
五、实验结论通过本次实验，我们验证了白噪声信道对通信系统性能的影响。
在无线通信系统中，白噪声信道是一种常见的信道模型，它描述了信号在传输过程中受到的加性噪声。
在设计和优化无线通信系统时，需要考虑白噪声信道的影响，以提高系统的性能和可靠性。
同时，本次实验也为后续研究提供了理论依据和实验基础。
加性高斯白噪声信道的最佳接收机设计与仿真
加性高斯白噪声信道的最佳接收机设计与仿真加性高斯白噪声信道是一种常用的信道模型，用于描述无线通信中的噪声干扰。
在设计和仿真加性高斯白噪声信道的最佳接收机时，需要考虑信噪比、误码率和接收性能等因素。
本文将介绍加性高斯白噪声信道最佳接收机的设计原理和仿真过程。
加性高斯白噪声信道模型假设接收机受到了信号传输过程中的高斯白噪声的干扰。
在设计最佳接收机时，首先需要选择合适的调制方式。
常见的调制方式有ASK、PSK和QAM等。
在选择调制方式时，需要考虑到信号传输的可靠性和带宽利用效率。
接下来，需要根据信噪比的大小来设计判决门限。
判决门限决定了接收机对于接收到的信号进行判决的标准。
对于不同的调制方式，判决门限的设计也会有所差异。
在进行仿真时，可以使用MATLAB等数学建模软件进行编程实现。
首先，需要生成发送信号，这可以通过随机生成数字信号进行模拟。
然后，通过加性高斯白噪声信道对发送信号进行干扰模拟。
最后，在接收端使用相应的接收机算法对接收到的信号进行解调和译码，得到最终的接收结果。
在进行仿真时，可以通过改变信道的信噪比、调制方式和判决门限等参数来观察接收性能的变化。
可以通过比较误码率、误比特率和比特错误率等指标来评估接收性能的优劣。
在进行加性高斯白噪声信道最佳接收机的设计和仿真时，还可以考虑使用其他技术来提高接收性能。
例如，可以采用信道编码和纠错码来增强信号的可靠性；还可以采用自适应调制和调制扩展等技术来适应不同信道条件下的传输需求。
总结起来，加性高斯白噪声信道的最佳接收机设计与仿真是一个复杂的过程，需要考虑多个因素并进行综合分析。
在设计和仿真过程中，需要选择合适的调制方式、设计判决门限以及进行信噪比等参数的调整。
通过实际的仿真实验，可以评估接收性能，并进一步优化设计。
5-1+受加新高斯白噪声恶化信号的最佳接收机
(5 1 57)
2
(5 1 58)
r k b 1 p(r | s2 ) exp 2 2 n 2 n
2
p(r1 , r2 ,
, rK | s
k 1 K
( m)
( m) ) p(rk | sk k 1
r (t ) sm (t ) n(t ) (0 t T )
(5 1 1)
T
0
r (t ) f k (t )dt sm (t ) n(t ) f k (t )dt
T 0
rk smk nk (k 1,2,
, N)
(5 1 2)
式中
smk sm (t ) f k (t )dt (k 1,2,
(5 1 40)
D(r, sm ) (rk smk )2
k 1
N
(5 1 41)
2 D(r, s m ) rn 2 2 rn smn smn n1 n1 n1
N
N
N
(5 1 42)
r 2r s m s m
2
2
(m 1, 2,
0
T
s ( )e j 2 f e j 2 fT 0
T
(5 1 25)
S * ( f )e j 2 fT
ys (t ) Y ( f )e j 2 ft df
S ( f ) e j 2 fT e j 2 ft df
2
(5 1 26)
ys (t ) S ( f ) df s 2 (t )dt
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加性高斯白噪声信道的最佳接收机设计与仿真摘要在数字通信系统中，在接收机端接收的信号往往受加性高斯白噪声信号的恶化，因此研究加性高斯白噪声信道的最佳接收机具有一定的实用性意义。
最佳接收机主要由信号解调器和检测器组成，信号解调器有相关解调器和匹配滤波器解调器两种实现方法，检测器主要由最大后验概率准则和最大似然准则两大准则。
本设计主要对4PSK调制方式的信号，利用MATLAB的m文件进行最佳接收机的设计与仿真。
对输入的叠加噪声的4PSK调制信号进行接收，利用相关解调器来实现信号解cos和调，及最大似然准则来实现检测器。
在相关解调器中，接收信号分别与基函数()tω()tωsin相乘再积分。
在检测器中，利用相位来判断输出，从而最终得到接收的数据。
采用随机二进制数通过4PSK调制后叠加高斯白噪声再对设计的接收机进行测试，从测试的结果可看出，在信噪比大于-8dB时，误码率为0，说明该接收机较好的实现了抗噪声性能。
关键词信号解调器；检测器；四进制相移键控；信噪比；误码率Design and Simulation Of Optimum Receiver in AdditiveGaussian White Noise ChannelABSRACTIn the digital communication system, the received signal is often deteriorated by additive Gaussian white noise signal at the receiver side. Therefore, researched Optimum Receiver in Additive Gaussian White Noise Channel has a certain practicality best significance. Optimum receiver contain signals demodulator and detector, However, the signal demodulation has two methods of the related demodulator and the match filter demodulator , the detector by the MAP and ML for two major principles composition.The design mainly design and simulation optimum receiver use of MATLAB m-files based on 4PSK signal modulation.Superposition of noise on the input signals received 4PSK modulation, use of relevant signal demodulation demodulator and ML principles detection to achieve. In the relevant demodulator, the received signal, respectively multiplying the base functions and then integration. The detector, the use of phase to determine the output, and ultimately obtain the receiving data. Adopted random binary pass through 4PSK modulate that Superposition of Gaussian white noise, then Tested the design of the receiver. the results can be seen from the test, the error rate is 0 when the signal to noise ratio is greater than -8dB, indicating that the receiver is more Achieve good noise performance.Key words: demodulator;detector;4PSK;signal-noise; error rate目录1绪论 (1)1.1课题背景及目的 (1)1.2国内外发展状况 (1)1.3论文构成及研究内容 (2)2 AGWN最佳接收机的原理 (3)2.1 受加性高斯白噪声恶化信号的最佳接收机 (3)2.2最佳解调器 (3)2.2.1相关解调器 (4)2.2.2匹配滤波器解调 (5)2.3最佳检测器 (7)3 4PSK最佳接收机的设计 (9)3.1 4PSK的最佳接收机工作原理 (9)3.2 4PSK的最佳接收机的功能 (10)3.3 4PSK的最佳接收机设计的流程图 (10)3.4 4PSK的最佳接收机的仿真 (12)4测试结果及性能分析 (14)4.1测试数据的生成 (14)4.2测试的结果及分析 (15)5总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)附件1开题报告 .........................................................................................错误!未定义书签。
附件2英文原文及译文 . (37)1绪论1.1课题背景及目的随着通信技术的飞速发展，提高数字通信的可靠性已成为亟待解决的现实问题，尤其是数字计算机进入通信领域以后，进一步引起人们对数字通信差错控制的研究[1]。
长久以来，数字通信系统最佳接收机的设计一直是理论研究者最为关注的问题。
在无线与移动通信高数发展的今天，更加有效的利用各种系统资源是非常重要的问题，如无线频率、电源、传输时间等等[2]。
在数字通信系统中，接收端收到的发送信号往往是被噪声恶化后的信号，从而使得接收到的数据出现差错。
所以，一个通信系统的质量优劣在很大程度上取决于接收系统的性能[3]。
在随机噪声存在的条件下，使得接收机最佳的完成接收机和判决，这是最佳接收机的理论。
最佳接收机主要是从提高接收机性能的角度，使得正确接收信号的概率最大，而错误接收信号的概率减到最小[4]。
最佳接收机主要由最佳解调器与最佳检测器组成，并将概率论与数理统计的知识应用于信号接收。
最佳接收机的设计与性能分析，对通信技术的理论研究与实际应用都具有重要意义[5]。
1.2国内外发展状况长久以来，数字通信系统最佳接收机的设计一直是理论研究者最为关注的问题[6]。
在该研究领域中，最为重要的就是各种数字调制、解调、检测，信道编码、译码方案的研究。
在无线与移动通信高速发展的今天，更加有效的利用各种系统资源是非常重要的问题，如无线频率、电源、传输时间等等[7]。
为达到这些目的并获得较为满意的系统性能，必须依赖于复杂的通信信号处理算法。
传统的最佳接收机主要由解调器与检测器，解调器是将接收波形变换成n维向量，检测器是是根据向量r在M个可能信号波形中判定哪一个波形被发送，从而实现最佳接收。
因此，要想达到最佳接收，所以必须实现最佳解调器与最佳检测器，使得传输的误码率最小[8]。
通过长时间得理论研究，最佳接收机设计也得到一定的发展。
例如：DQPSK数字接收机的实现、IRUWB频域接收机的实现、差分调频信号最佳接收机的实现等等。
现在研究了一种新型的办法来实现最佳接收机，该方法通过对信道传输信号波形的特征参数测量,分析传输信号的成形方式,根据成形参数设计最佳接收滤波器,有效降低码间串扰和信道噪声对接收机性能的影响,并在噪声信道环境下进行了仿真研究,使用了采样统计方差、信噪比和眼图3种方法对接收机性能进行分析,结果表明,该方法能够有效提高接收机的性能。
可见对最佳接收机的研究有了突飞猛进的发展[9]。
当前通信系统发展的数字化、软件化趋势以及实现数字通信系统的方法发展。
未来移动通信将追求更高的传输速率，并不的断探索如何在日益复杂的通信环境下实现可靠、高效的通信，如在城市、郊区等环境中的陆地移动通信，以及对空等的远距离空间通信。
通过选用合适的调制方式、先进的抗衰落技术来应对复杂通信环境对通信信号的干扰，保障通信的质量就成为必然而迫切的需求。
从移动通信的现状及未来发展趋势着眼，分析了未来移动通信对宽带信号及高动态性能的需求，研究了宽带连续相位调制信号在移动信道条件下的最佳接收，并将重点放在同步与均衡两者上[10]。
在未来的空间通信系统和卫星通信系统中，数据传输率都将超过1Gb/s，这样的系统将使带宽和功率同时受限，因此研究具有高功率效率和高频谱效率的调制技术仍然是目前的研究热点[11]。
1.3论文构成及研究内容最佳接收机是无线通信终端的重要器件，通过该器件，接收端可从噪声背景中提取出有用信号。
最佳接收机包括信号解调器和检测器，解调器是将接收波形变换成n维向量，检测器是是根据向量r在M个可能信号波形中判定哪一个波形被发送，从而实现最佳接收。
本课题要求完成的内容是：(1)掌握加性高斯白噪声信道的最佳接收机的构成及工作原理；(2)利用MATLAB的m文件仿真最佳接收机，对输入的叠加噪声的调制信号进行接收：(3)对仿真结果进行分析和处理，并进行性能分析。
2 AGWN 最佳接收机的原理2.1 受加性高斯白噪声恶化信号的最佳接收机假设信道以高斯白噪声相加来恶化信号，如下图所示。
图2.1通过AWGN 信道的接收信号模型在T ≤≤t 0间隔内，接收信号可以表示为：()()()t n t s t m +=r （T ≤≤t 0） （2-1）其中n(t)表示具有功率密度谱()021f N =φ（W/Hz ）的加性高斯白噪声的样本函数。
将接收机划分为两个部分——信号解调器和检测器，信号的解调器的功能是将接收波形变换成N 维向量。
检测器的功能是根据向量r 在M 个可能信号波形中判定哪一个波形被发送[12]。
接收机的结构如图所示：图2.2接收机结构2.2最佳解调器解调器是为检测器提供判断依据的，没有最优的解调器设计，检测器设计得再好也不可能使整个接收机的性能达到最佳。
因此解调器的设计准则就是：从接收信号当中提取一切可以检测器所利用的信息，作为检测器的输入信号，从而尽可能使检测器不会因为判断依据不足而导致错误判断的发生。
信号解调器的功能是将接收波形变换成n 维向量r=[r1 r2 …rn],其中n 是发送信号波形的维数。