MATLAB+FPGA匹配接收机的研究与实现(2)
5.3 本章小结 27
6 匹配滤波器的优化设计 28
6.1 匹配滤波器的参数设计 28
6.2 简单匹配滤波器 28
6.3 带过采样匹配滤波器 29
6.4 并行匹配滤波器 31
6.5 优化性能分析35
6.6 本章小结 36
结论 37
致谢 38
参考文献39
1 引言
1．1 研究的意义与背景
匹配接收机是输出信噪比最大的接收机，在数字无线通信中有着很重要的意义，只要在输出端获得最大信噪比，就可以最佳的判断信号的出现，匹配接收机的性能对数字无线通信系统的性能有着直接而重要的影响。
传输数字信息是数字通信系统的最主要任务，发端将数字信息变换成合适信道传输的信号，接收端根据收到的信号判决出原数字信息。由于噪声、干扰的存在，接收机在判决时会发生错误，产生误码。不同的接收方法有不同的误码性能（如2ASK相干解调的误码率就不同于包络解调的误码率)。能使误码率最小的接收方式称为最佳接收，相应的接收机称为最佳接收机。匹配接收机，又叫做匹配滤波接收机，是最佳接收机的一种，它的特点是具有最大的信噪比SNR，在信号与噪声同时存在的情况下，获取有价值的信号，在数字通信系统中扮演着极为重要的角色，其性能对整个通信系统的通信质量有着直接而重要的影响。
早在二十世纪七十年代，匹配滤波器的早期理论就已经形成，声表面波延迟线和集成电路工艺的突破让这一概念在实际生产中得以运用。但在那个时期，局限于其用途与构造，匹配滤波器的功能也仅仅局限于抗干扰等具体的情况，其价格也十分高昂。九十年代以后，西方国家纷纷展开直接序列宽带扩频芯片的研发工作。码分多址技术的突破使得匹配滤波码捕获技术得以飞速发展，并在全球的数字通信领域得到了非常广泛的应用，极大地推进了这一领域相关技术的研究与发展，即便是在第三代移动通信宽带码分多址的发展过程里，这一技术依旧发挥了决定性的作用。
匹配滤波法具有如捕获时间短等诸多优点,因而广泛地应用于扩频通信。扩频通信具有很多优点，如抗干扰强,保密性好等等,这使得它在军事、导航等众多方向都得到了大范围的运用。作为其中最终要的技术,同步技术所要实现的是使本地的与接收到的伪随机码在频率与相位上都达到一致，即“同步”的表面含义。同步包括搜捕和跟踪。匹配滤波法是搜捕的主要方法之一，匹配滤波器在扩频接收机中得到了大规模的运用。
1．2 研究前景与设计趋势
1.2.1 接收机功能的广泛数字处理实现
先进的集成电路的开发已经使数字逻辑功能的实现变得相当廉价和可靠，已可在一个芯片上构成完整的微处理系统。这一发展只是通信接收机中的模拟电路广泛地被数字处理电路替代，滤波、变频、解调、纠错及其他多种功能的实现技术都得以发展。数字处理许多固有的优点是模拟处理所不及的。数字电路的高精度和稳定性减小了由于温度、湿度、压力及电源电压变化所带来的误差，长时间存储信号抽样值的能力，可以对相同的数据灵活地进行重复处理以实现精确的检测和解调。小尺寸、大规模数字实现的经济性已使曾是人们梦想的、实用而最佳的检测和解码技术成为现实。本文中QPSK信号接收机的实现、匹配滤波器的优化等，其目的都是更好地完成FPGA实现，能在相关集成电路硬件平台上更好地实现其具体的功能。
1.2.2 扩频
扩展频谱（即扩频）技术可以利用宽信号频带的方法来获得传输传带来的好处。这种技术最初是用于军事的，但它们的特性使其迅速转成为通用技术。使用扩频可以实现的某些特性如下：
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