对于高斯白噪声中多元确知信号的检测,如果已知假设的先验概率、代价因子和似然函数,常采用贝叶斯准则;如果已知假设的先验概率和似然函数,而不知道代价因子,常采用最大后验概率准则,即相当于错误判决的代价相等,正确判决不付出代价;如果已知似然函数,而不知道假设的先验概率和代价因子,则采用最大似然准则。本节以最大似然准则为代表,讨论高斯白噪声中多元不相关确知信号的检测。
(一)检测算法
多元信号检测的最大似然准则是:若p(x | Hk)最大,则判定假设Hk 为真。
在理想高斯白噪声中,假设Hk 下接收信号x(t)的似然函数为
因为似然函数随着指数中积分项的减小而增大,因而最大似然准则等效的判决规则为:若最小,则判定假设Hk 为真。积分项表示为
由于本式中第一和第二项的积分与选择哪个假设为真无关,所以选取检测统计量为
因此,最大似然准则最终等效的判决规则:若Gk 最大,则判定假设Hk 为真。对应的最佳检测系统如图4-12 所示。(www.daowen.com)
图4-12 元确知信号的最佳检测系统
(二)检测性能分析
一般来说,要确定错误概率是很困难的,这是因为:如果M-1 个检测统计量中的任何一个超过与真实假设有关的那一个,就会发生一个错误。另外,其他M-1 个检测统计量中最大的一个超过真实的那一个就会发生错误。对于不是独立的检测统计量,求其中最大一个检测统计量的概率密度是一个不易处理的问题。如果检测统计量是高斯随机变量,并且是不相关的,从而是统计独立的,则分析错误概率就比较容易。
设M 个确知信号互不相关,即
从而保证检测统计量Gk(k =1,2,…,M)互不相关。为了方便,假定M 个确知信号的能量相等,即E1= E2=…=EM=E。假定各类假设的先验概率和各种错误判决的代价相等,因此,各类假设的错误判决概率相等,且平均错误概率等于某一类假设的错误判决概率。
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