Файл: Шумоподобные сигналы в системах передачи информации..pdf

бинарного ФМн шумоподобного сигнала обработка смеси элемента сигнала и помехи сводится к оптимальному распознаванию противо­ положных «сигналов»-элементов. Такая схема была рассмотрена в гл. 2

с нулевым порогом и устройства сброса напряжения интегратора, или из перемножителя, фильтра, согласованного с видеоимпульсом пря­ моугольной формы длительностью Тд, и схемы принятия решения.

Оптимальная схема РУ1 представлена на рис. 7.4.2, где обозначе­ ния аналогичны используемым выше, СПР — схема принятия реше­ ния. При положительном напряжении на выходе стробирующего кас-

нулевое напряжение, что соответствует ГЭ 2 - Иногда с целью упрощения РУ1 вместо фильтра, согласованного с элементом ШПС, используется квазиоптимальный фильтр, т. е. фильтр, у которого лишь полоса про­ пускания согласована с длительностью элемента ШПС.

Схема такого РУ1 приведена на рис. 7.4.3. Она состоит из квази­ оптимального фильтра на радиочастоте (УПЧ), перемножителя, схе­ мы стробирования (Стр) и ждущего мультивибратора, который выпол­ няет функции СПР и формирователя напряжения, пригодного для работы последующих устройств.

Второй частью дискретного согласованного фильтра является устройство отождествления сигнала. Оптимальная структура его может быть получена при помощи метода синтеза декодирующих уст­ ройств по критерию максимума отношения правдоподобия [7.1]. Приведем без вывода выражения, определяющие оптимальную струк­ туру УОС в случае распознавания ps ШПС с равными базами, энер­ гиями, вероятностями передачи, полученные в предположении неза­ висимости соседних решений по распознаванию элементов ШПС:

277

дают (кодовое расстояние в случае бинарных ШПС); ук — количество позиций, в которых последовательность решений ß совпадает с кодом

построения оптимальной схемы УОС. В первом случае она содержит

лении номера сигнала, которому соответствует максимум апостериор­ ной вероятности, должна функционировать следующим образом: если

ритм работы УОС определяется одним из выражений (7.4.1) и структу­ ра схемы имеет вид, изображенный на рис. 7.4.5. Отметим, что схемы УОС подобны по своей структуре соответствующим оптимальным ли­ нейным схемам.

Схемы, изображенные на рис. 7.4.4, 7.4.5, являются аналогами корреляционных схем при линейной фильтрации ШПС, в них последо­

ванного фильтра при линейной фильтрации ШПС). При этом последо-

278

вательность решений по распознаванию элементов ШПС ß должна запоминаться. В качестве «памяти» ДСФ может служить регистр сдвига, состоящий из Б 8 последовательно соединенных триггеров (Тг), на вход которого поступают решения, например импульсы со ждущего мультивибратора РУ1, которые продвигаются затем тактовыми импуль­ сами. Запись того или иного решения отображается одним из двух воз­ можных состояний триггера. Для сравнения последовательности запи­ санных решений с кодом ШПС можно использовать сумматор, входы которого подключены к соответствующим плечам триггеров регистра сдвига. Если все решения по распознаванию элементов сигнала при­ няты верно, то в момент времени, когда сигнал, отображенный последо­ вательностью решений, заполнит регистр сдвига, на выходе сумматора

xft)

Синхр.

Рис. 7.4.6.

будет наблюдаться выброс напряжения. В другие моменты времени со­ гласование последовательностей решений и порядка подключения вхо­ дов сумматора к триггерам регистра сдвига нарушается и на выходе сумматора будут наблюдаться боковые выбросы ФАК сигнала. Таким

мехи через ДСФ. При этом удобно полагать, что напряжение, снимае­ мое с триггеров на сумматор, принимает значения, равные единице или нулю, тогда значения отклика ДСФ Y (t) будут выражаться це­ лым числом.

При действии сигнала без помех РУ1 вырабатывает последова­ тельность решений, которая совпадает с кодом ожидаемого сигнала. Положим, что в начальный момент времени все триггеры регистра сдвига находятся в одном положении. Тогда, в связи с тем что в соот­ ветствии с кодом ШПС половина входов сумматора подключена к «ле­ вым» плечам триггеров регистра сдвига, а половина к «правым», напряжение на выходе ДСФ будет равно 0,5Б3 (строго говоря, оно отличается от 0,5Б3 на единицу, так как количество нулей и единиц в коде сигнала отличается на единицу). В момент появления сигнала

279

в регистр сдвига будут вводиться правильные решения и отклик ДСФ будет определяться ФАК сигнала, а также ФВК части сигнала и последовательности нулей или единиц, записанной в регистре сдвига в исходном состоянии. В момент, когда Б 8 правильных решений за­ пишется в регистр сдвига, на все входы сумматора будут поступать

При действии одной помехи напряжение на выходе фильтра РУ1 является случайной величиной, которая с равной вероятностью может принимать как положительное, так и отрицательное значение. По­ этому на выходе РУ1 в этом случае действует случайная последова­ тельность решений, никак не связанная с кодом сигнала. Она, запол­ няя регистр сдвига, приводит в случайное состояние его триггеры,

Если же на входе ДСФ действует смесь сигнала и помехи, то РУ1 вырабатывает тем больше ошибочных решений, чем меньше отношение сигнал/помеха на входе фильтра. Это приводит к тому, что последо­ вательность решений уже не соответствует коду сигнала. Напряжение на выходе ДСФ Yх имеет случайные отклонения относительно ФАК сигнала и наблюдается уменьшение основного выброса (рис. 7.4.7, в). Очевидно, что в ДСФ предусматривается использование нелинейных операций при обработке смеси сигнала и помехи, поэтому качествен­ ные показатели его работы отличаются от соответствующих характе­

детектировании. Действительно, при детектировании выделяется ин­ формация о сигнале, содержащаяся в амплитуде смеси сигнала и по­ мехи; информация, содержащаяся в фазе смеси, в этом случае никак не используется и уничтожается. Поскольку при детектировании про­ исходит подавление слабого сигнала, то схемам с амплитудным детек­ тором присущи пороговые свойства и функционирование их резко ухудшается при уменьшении отношения сигнал/помеха на входе де­ тектора. Это подтверждают результаты § 8.2.

Иначе работает первое решающее устройство ДСФ. В этом слу­ чае при принятии решения по распознаванию элементов ШПС исполь­ зуется информация о сигнале, содержащаяся в фазе и амплитуде смеси сигнала и помехи, поскольку величина напряжения на входе схемы принятия решения определяется как фазой, так и амплитудой. Одна­ ко при этом все же имеются потери информации. Они обусловливаются тем, что напряжение, действующее на выходе фильтра РУ1, квантует­ ся только на два уровня. Для уменьшения этих потерь необходимо

280