通信原理仿真之--匹配滤波器的升采样原因

发布时间 2023-04-20 16:06:22作者: 蕉太羊

在仿真通信链路时,我们会对信源信号进行数字调制,调制之后升采样,然后送入根升余弦匹配滤波器,滤波之后加噪,然后巴拉巴拉。
这里我就要提出一个问题:为什么要对匹配滤波前的信源升采样呢?
一切都要从模拟世界的离散化等效说起。
先看两幅图:
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这是著名绿皮书《离散时间信号处理》中模拟信号的离散处理章节的一幅图。
什么意思呢?如果想实现模拟滤波器,可以通过离散滤波器来实现。对于带限连续时间信号\(x_c(t)\)只要对模拟时间信号进行采样,得到\(x[n]\),然后通过离散时间滤波器\(h[n]=h_c(nT)\)得到\(y[n]=x[n]*h[n]\),随后对\(y[n]\)进行恢复,即可得到\(y_c(t)=x_c(t)*h_c(t)\).
呵呵,当然,上面的采样必须满足奈奎斯特采样定理。并且,在等效时,请注意,C/D,D/C,以及h[n]都具有相同的采样率。文中解释到这一点不是必要的(符合条件的内插和抽取仍可以无损恢复波形),通常来说,我们没必要改变采样率,我们采用相同的采样率处理。
接下来,我就要呈上通信原理中,关于匹配滤波器的介绍了:
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注意看,信源为冲击串,发送滤波器为根升余弦滤波器,接收滤波器为根升余弦滤波器,并且信源通过发送滤波器后的波形,仅仅为发送滤波器的延迟n个单位的响应,并赋予了an的加权幅度。这样,接受滤波器就是发送波形的匹配滤波器。

通信原理书本上的讲解都是基于连续时间讲解,我们仿真的过程,本质就是模拟信号的离散处理过程!

话不多说,先对输入信号\(x_c(t)=\sum{a_n\delta(t-nT_s)}\)进行采样,假定采样周期为\(T=1/3 *T_s\),也就是一个符号周期采样三个点,得到\(x[n]=[a_0\space0\space0\space a_1\space0 \space0...]\)
再对\(g(t)\)按照同样的采样率采样,得到\(g[n]=g(nT)\)....略去后面的处理步骤
显然,我们得到的就是上采样之后的数据!
那么,有人问,我的采样率就是1会怎么样呢?我就只采样一个点,当然可以,只是这样对h(t)的采样率会比较低。看下图,h(t)的带宽是要比信号带宽\(f_0\)宽一些的,至少要在一个时隙采样2个点比较合适。

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