有色噪声的 BER 性能

信息处理 matlab 过滤器 信号检测
2022-02-19 19:36:28

我使用自回归模型(通过求解 Yule-walker 方程)从高斯白噪声中生成了有色噪声。我用来生成有色噪声的协方差矩阵是 [1 0.2;0.2 1]。

它表明白噪声和有色噪声的方差(功率)相同。因此,如果我不对有色噪声进行白化,则白噪声和有色噪声的 BER 性能应该相同,因为两种噪声的功率相同(在这种情况下为 1)。

但仿真表明,与白噪声相比,有色噪声的 BER 性能降低了近 1.4 dB。似乎协方差项 (0.2) 导致了这种 BER 退化。

谁能解释一下为什么会这样?在这两种情况下,我都使用匹配滤波器作为原始脉冲形状。这会影响性能吗?

我正在考虑我的阈值:如果匹配滤波器输出信号间隔 > 0,则传输位 1,否则传输位 0。

1个回答

即使噪声的方差相同,噪声的功率谱密度也发生了变化。因此,通过匹配滤波器的噪声功率部分发生了变化。如果方差保持不变,但更多的噪声功率集中在匹配滤波器的带宽之外,则性能可能会提高,因为信号带宽内的噪声功率已经降低。如果方差保持不变,但更多的噪声功率集中在匹配滤波器的带宽内,则 BER 性能可能会降低,因为信号带宽内的噪声功率已增加。

当噪声不是白色时,与脉冲形状匹配的滤波器不再使 SNR 最大化。维基百科关于匹配滤波器的文章解决了这种情况,并显示新的匹配滤波器与成比例,其中是噪声协方差矩阵,是信号向量。使用与维基百科文章相同的符号,如果您保持滤波器与原始脉冲形状匹配,您的信号分量将是,您的噪声分量将是,和信噪比将是Rv1sRvssαsHsαsHv

(sHs)2sHRvs=sHss¯HRvs¯=Ess¯HRvs¯

这里是每个符号的能量,是归一化为单位能量的信号。这只是将我们已经得出的结论表达为一个等式:SNR 将取决于与信号相关的噪声相关性(或功率谱密度)。Ess¯=ssHs

如果您应用了噪声白化滤波器,则返回到缩放的单位矩阵,但您现在已经引入了符号间干扰。Rv