27.1 Ощіе відомості
Сутність оптимального прийому полягає в тому, щоб для виділення переданого сигналу використовувати такі перетворення прийнятого коливання на виході каналу передачі, при яких забезпечується максимальна стійкість. Сукупність таких перетворень називають алгорітмомоптімального прийому даного сигналу при передачі його по даному каналі.
У цифрових системах зв'язку, як правило, застосовується поелементний прийом. Поелементний (посимвольного) прийом - спосіб прийому, при якому рішення про переданому сигналі приймається окремо для кожного сигналу, незалежно від прийнятого раніше.
В теорії прийому сигналів користуються різними критеріями оптимальності. Критерій оптимальності прийому - ознака, на підставі якого проводиться оцінка обробки прийнятого сигналу як найкраща. Його вибір залежить від умов роботи.
При передачі дискретних сигналів широко використовується крітерійідеального спостерігача (критерій котельникова). Згідно з ним той приймач вважається оптимальним, який забезпечує мінімум повної ймовірності помилки. Записується у вигляді:
Повна ймовірність помилки
,
де
На практиці найбільш часто зустрічається випадок передачі двійкових первинних сигналів сигналами, сформованими методами АМн, ЧМН і ФМн, в каналі з адитивним гауссовским шумом.
Аддитивна перешкода - перешкода, миттєві значення якої складаються з миттєвими значеннями сигналу. Гауссовский шум являє собою стаціонарний ергодичний випадковий процес з гауссовским (нормальним) розподілом ймовірності.
Таблиця 27.1 - Алгоритми оптимального прийому при аддитивном гауссовский шумі.
Використані в таблиці позначення:
- прийнята сума сигналу і перешкоди.
Наведені алгоритми можна реалізувати двома способами: на основі корреляторов, на основі узгоджених фільтрів.
Коррелятор (активний фільтр) - пристрій, що складається з трьох блоків: перемножителя, генератора і інтегратора - і використовується для обчислення скалярного твори сигналів
Тому наведені на малюнку 27.1 схеми отримали назву оптимальних кореляційних приймачів.
Малюнок 27.1 - Структурні схеми оптимальних когерентних приймачів на коррелятора: а - АМн сигналів; б - ЧМН сигналів; в - ФМн сигналів.
Схеми приймачів сигналів з АМн і ФМн одноканальні (мають одну гілку обробки), з ЧМН - двоканальні (мають дві гілки обробки). В РУ результат інтегрування порівнюється з порогом, рівним половині енергії сигналу
Для роботи генераторів, інтеграторів і вирішального пристрою використовуються синхронизирующие тактові імпульси, одержувані від спеціального пристрою. Ці імпульси визначають початок і кінець інтервалу інтегрування і момент винесення рішення про прийнятому сигналі.
Погоджений фільтр (СФ) - пасивний лінійний фільтр з постійними параметрами і імпульсною характеристикою:
,
де
Імпульсна характеристика - реакція лінійного чотириполюсника на вплив у вигляді дуже короткого прямокутного імпульсу з досить великою амплітудою.
Імпульсна характеристика узгодженого з сигналом фільтра збігається з дзеркальним зображенням цього сигналу, зрушеним в позитивному напрямку по осі часу на тривалість
Малюнок 27.2 - Сигнал і імпульсна характеристика узгодженого з ним фільтра при
Форма сигналу на виході СФ істотно відрізняється від форми сигналу на вході. Відношення сигнал-перешкода на виході СФ є максимально можливим для лінійних фільтрів. СФ забезпечує максимально можливе миттєве значення сигналу на виході в момент відліку на сигнал, з яким він узгоджений. Воно чисельно дорівнює енергії цього сигналу.
Малюнок 27.2 - Форма сигналів на вході і виході СФ.
СФ в схемах приймачів замінюють генератори, перемножителя і інтегратори.
Малюнок 27.3 - Структурні схеми оптимальних когерентних приймачів на СФ: а - АМн сигналів; б - ЧМН сигналів; в - ФМн сигналів.