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  <name>Performance Analysis of Binary Antipodal Signals with Matched Filters</name>

  <metadata>
  <md:version>2.11</md:version>
  <md:created>2001/06/28</md:created>
  <md:revised>2005/09/20 11:32:46.378 GMT-5</md:revised>
  <md:authorlist>
      <md:author id="aaz">
      <md:firstname>Behnaam</md:firstname>
      
      <md:surname>Aazhang</md:surname>
      <md:email>aaz@ece.rice.edu</md:email>
    </md:author>
  </md:authorlist>

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      <md:firstname>Dinesh</md:firstname>
      
      <md:surname>Rajan</md:surname>
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      <md:firstname>Mohammad</md:firstname>
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      <md:surname>Ha</md:surname>
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      <md:surname>Stewart</md:surname>
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    <md:maintainer id="aaz">
      <md:firstname>Behnaam</md:firstname>
      
      <md:surname>Aazhang</md:surname>
      <md:email>aaz@ece.rice.edu</md:email>
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  </md:maintainerlist>
  
  <md:keywordlist>
    <md:keyword>analysis</md:keyword>
    <md:keyword>antipodal</md:keyword>
    <md:keyword>binary symbol</md:keyword>
    <md:keyword>bit-error</md:keyword>
    <md:keyword>bit-error probability</md:keyword>
    <md:keyword>correlator</md:keyword>
    <md:keyword>error</md:keyword>
    <md:keyword>matched filter</md:keyword>
    <md:keyword>orthogonal</md:keyword>
    <md:keyword>receiver</md:keyword>
    <md:keyword>signal</md:keyword>
  </md:keywordlist>

  <md:abstract>Bit-error analysis for an antipodal signal set by using a matched filter receiver.</md:abstract>
</metadata>

  <content>
    <section id="s1">
      <name>Matched Filter receiver</name>

      <para id="para1">
        Recall
        <m:math>
          <m:apply>
            <m:eq/>
	    <m:ci>
	      <m:msub>
		<m:mi>r</m:mi>
		<m:mi>t</m:mi>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:plus/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msub>
		    <m:mi>s</m:mi>
		    <m:mi>m</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>N</m:mi>
		  <m:mi>t</m:mi>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	    </m:apply>
          </m:apply>
        </m:math>
        where
        <m:math>
          <m:apply>
            <m:eq/>
	    <m:ci>m</m:ci>
	    <m:cn>1</m:cn>
          </m:apply>
        </m:math>
        or
        <m:math>
          <m:apply>
            <m:eq/>
	    <m:ci>m</m:ci>
	    <m:cn>2</m:cn>
          </m:apply>
        </m:math>
        and
        <m:math>
          <m:apply>
            <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">
		<m:msub>
		  <m:mi>s</m:mi>
		  <m:mn>1</m:mn>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:minus/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msub>
		    <m:mi>s</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
          </m:apply>
        </m:math> (see <cnxn target="fig1"/>).
      </para>

      <figure id="fig1">
        <media type="image/png" src="Figure4-34_2.png"/>
      </figure>

      <para id="para2">
        <equation id="eq01">
          <m:math display="block">
            <m:apply>
              <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msub>
		    <m:mi>Y</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>T</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:plus/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>E</m:mi>
		    <m:mi>s</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>ν</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:apply>
            </m:apply>
          </m:math>
        </equation>

        <equation id="eq02">
          <m:math>
            <m:apply>
              <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msub>
		    <m:mi>Y</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>T</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:plus/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>E</m:mi>
		      <m:mi>s</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		</m:apply>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>ν</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:apply>
            </m:apply>
          </m:math>
        </equation>

        since
        <m:math>
          <m:apply>
            <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">
		<m:msub>
		  <m:mi>s</m:mi>
		  <m:mn>1</m:mn>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:ci>t</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:minus/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msub>
		    <m:mi>s</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>t</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
          </m:apply>
        </m:math>
        then
        <m:math>
          <m:ci>
            <m:msub>
              <m:mi>ν</m:mi>
              <m:mn>1</m:mn>
            </m:msub>
          </m:ci>
        </m:math>
        is
        <m:math>
          <m:apply>
	    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#normaldistribution"/>
            <m:cn>0</m:cn>
            <m:apply>
              <m:times/>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>N</m:mi>
		    <m:mn>0</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:cn>2</m:cn>
	      </m:apply>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>E</m:mi>
		  <m:mi>s</m:mi>
		</m:msub>
	      </m:ci>
            </m:apply>
          </m:apply>
        </m:math>.
        Furthermore
        <m:math>
          <m:apply>
            <m:eq/>
	    <m:ci>
	      <m:msub>
		<m:mi>ν</m:mi>
		<m:mn>2</m:mn>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:minus/>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>ν</m:mi>
		  <m:mn>1</m:mn>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	    </m:apply>
          </m:apply>
        </m:math>.
        Given
        <m:math>
          <m:ci>
            <m:msub>
              <m:mi>ν</m:mi>
              <m:mn>1</m:mn>
            </m:msub>
          </m:ci>
        </m:math>
        then
        <m:math>
          <m:ci>
            <m:msub>
              <m:mi>ν</m:mi>
              <m:mn>2</m:mn>
            </m:msub>
          </m:ci>
        </m:math>
        is deterministic and equals
        <m:math>
          <m:apply>
            <m:minus/>
	    <m:ci>
	      <m:msub>
		<m:mi>ν</m:mi>
		<m:mn>1</m:mn>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
          </m:apply>
        </m:math>.  Then 
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn"><m:msub>
		  <m:mi>Y</m:mi>
		  <m:mi>2</m:mi>
		</m:msub></m:ci>
	      <m:ci>T</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:minus/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn"><m:msub>
		    <m:mi>Y</m:mi>
		    <m:mi>1</m:mi>
		  </m:msub></m:ci>
		<m:ci>T</m:ci>
	      </m:apply>
	    </m:apply>
	  </m:apply>
	</m:math> if 
	<m:math>
	  <m:apply>
	    <m:ci type="fn"><m:msub>
		<m:mi>s</m:mi>
		<m:mi>1</m:mi>
	      </m:msub></m:ci>
	    <m:ci>t</m:ci>
	  </m:apply>
	</m:math> is transmitted.
      </para>

      <para id="para3">
        If 
        <m:math>
          <m:apply>
            <m:ci type="fn">
              <m:msub>
                <m:mi>s</m:mi>
                <m:mn>2</m:mn>
              </m:msub>
            </m:ci>
            <m:ci>T</m:ci>
          </m:apply>
        </m:math>
        is transmitted

        <equation id="eq03">
          <m:math>
            <m:apply>
              <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msub>
		    <m:mi>Y</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>T</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:plus/>
		<m:apply>
		  <m:minus/>
		  <m:ci>
		    <m:msub>
		      <m:mi>E</m:mi>
		      <m:mi>s</m:mi>
		    </m:msub>
		  </m:ci>
		</m:apply>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>ν</m:mi>
		    <m:mn>1</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:apply>
            </m:apply>
          </m:math>
        </equation>

        <equation id="eq04">
          <m:math>
            <m:apply>
              <m:eq/>
	      <m:apply>
		<m:ci type="fn">
		  <m:msub>
		    <m:mi>Y</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>T</m:ci>
	      </m:apply>
	      <m:apply>
		<m:plus/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>E</m:mi>
		    <m:mi>s</m:mi>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>ν</m:mi>
		    <m:mn>2</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
	      </m:apply>
            </m:apply>
          </m:math>
        </equation>

        <m:math>
          <m:ci>
            <m:msub>
              <m:mi>ν</m:mi>
              <m:mn>1</m:mn>
            </m:msub>
          </m:ci>
        </m:math>
        is
        <m:math>
          <m:apply>
	    <m:csymbol definitionURL="http://cnx.rice.edu/cd/cnxmath.ocd#normaldistribution"/>
            <m:cn>0</m:cn>
            <m:apply>
              <m:times/>
	      <m:apply>
		<m:divide/>
		<m:ci>
		  <m:msub>
		    <m:mi>N</m:mi>
		    <m:mn>0</m:mn>
		  </m:msub>
		</m:ci>
		<m:cn>2</m:cn>
	      </m:apply>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>E</m:mi>
		  <m:mi>s</m:mi>
		</m:msub>
	      </m:ci>
            </m:apply>
          </m:apply>
        </m:math>
        and
        <m:math>
          <m:apply>
            <m:eq/>
	    <m:ci>
	      <m:msub>
		<m:mi>ν</m:mi>
		<m:mn>2</m:mn>
	      </m:msub>
	    </m:ci>
	    <m:apply>
	      <m:minus/>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>ν</m:mi>
		  <m:mn>1</m:mn>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	    </m:apply>
          </m:apply>
        </m:math>.
      </para>

      <para id="para4">
        The receiver can be simplified to (see <cnxn target="fig2"/>)

	<figure id="fig2">
	  <media type="image/png" src="Figure4-35.png"/>
	</figure>

        If
        <m:math>
          <m:apply>
            <m:ci type="fn">
              <m:msub>
                <m:mi>s</m:mi>
                <m:mn>1</m:mn>
              </m:msub>
            </m:ci>
            <m:ci>t</m:ci>
          </m:apply>
        </m:math>
        is transmitted
        <m:math>
          <m:apply>
            <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">
		<m:msub>
		  <m:mi>Y</m:mi>
		  <m:mn>1</m:mn>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:ci>T</m:ci>
	    </m:apply>
	    <m:apply>
	      <m:plus/>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>E</m:mi>
		  <m:mi>s</m:mi>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	      <m:ci>
		<m:msub>
		  <m:mi>ν</m:mi>
		  <m:mn>1</m:mn>
		</m:msub>
	      </m:ci>
	    </m:apply>
          </m:apply>
        </m:math>.
      </para>

      <para id="para6">
        If
        <m:math>
          <m:apply>
            <m:ci type="fn">
              <m:msub>
                <m:mi>s</m:mi>
                <m:mn>2</m:mn>
              </m:msub>
            </m:ci>
            <m:ci>t</m:ci>
          </m:apply>
        </m:math>
        is transmitted
        <m:math>
          <m:apply>
            <m:eq/>
	    <m:apply>
	      <m:ci type="fn">
		<m:msub>
		  <m:mi>Y</m:mi>
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          </m:math>
        </equation>

        This is the exact bit-error rate of a <cnxn document="m10152">correlation receiver</cnxn>.  For a
	bit-error analysis for orthogonal signals using a matched
	filter receiver, refer <cnxn document="m10155">here</cnxn>.
      </para>

    </section>

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