匹配滤波器
最佳接收,目的是使错误概率达到最小,也就是误码率最小,而决定误码率的因素有信噪比(负相关)、码间串扰。匹配滤波器要实现
在抽样时刻,滤波器的输出信噪比最大。
常规的滤波器设计是采用
参数化设计,是一个不断优化参数的过程。而匹配滤波器是要
解出使信噪比最大的滤波器的方程。下面开始推导:
设时域确定性波形 ,经过一个恶心的信道,噪声是一个双边功率谱密度为
的高斯白噪声,则信噪比可以定义为
在
时刻抽样,现在要导出输出信噪比最大的 。其中输出波形 在 时刻为
噪声波形的功率
为
于是有 表达式如下:
量纲:
最终得到信噪比的最大值为 ,根据柯西……不等式取等条件有:
即为匹配滤波器的表达式。匹配滤波器实际上是原波形先翻转移位~而且可以发现,最大信噪比只与输入波形能量和噪声功率谱密度有关,与波形的形状无关!
那么波形的形状可以用来满足其它的要求,比如无码间串扰条件~
泊松分布
二项分布
令随机变量 表明在
次彼此独立的伯努利实验中成功的次数,其中每次伯努利实验的成功概率均为
,则可称变量 服从二项分布。记作 。
其中 的值为 的概率记作
的期望和方差分别为
当 非常大时,计算 比较麻烦,可以考虑当 时,简化表达式 ,
表达式的极限不存在,需要附加条件。可以考虑构造一个分布 ,其中的 随着 变化而变化,假定期望 为定值,设 ,且 ,此时
如果一个离散变量
服从这种分布,则称为 泊松分布,记作 ,
求解泊松分布的方差:
首先求 :
则方差
与二项分布的方差相比,少了一个 ,由于
则 最终趋向于 ,方差只剩下 .
参考资料
排队论基础