27.1 Informații generale
Esența recepției optime este de a folosi astfel de transformări ale oscilației primite la ieșirea canalului de transmisie pentru a izola semnalul transmis, sub care este asigurată cea mai mare imunitate la zgomot. Un set de astfel de transformări se numește recepție optimă algoritmică a unui semnal dat când este transmisă pe un canal dat.
În sistemele de comunicații digitale, de regulă, se folosește o recepție elementară. Recepția prin element (simbol după simbol) este o metodă de recepție în care decizia privind semnalul transmis este luată separat pentru fiecare semnal, indiferent de ceea ce a fost primit mai devreme.
În teoria recepției semnalului, se folosesc diferite criterii de optimitate. Criteriul de optimitate a recepției este un semn pe baza căruia evaluarea procesării semnalului recepționat este estimată ca fiind cea mai bună. Alegerea sa depinde de condițiile de muncă.
În transmiterea semnalelor discrete, criteriul unui observator ideal este utilizat pe scară largă (criteriul unui kotelnikov). Potrivit lui, acest receptor este considerat optim, ceea ce oferă un minim de probabilitate totală de eroare. Este scrisă sub forma:
Probabilitatea totală de eroare
,
unde
În practică, cel mai frecvent caz este transmiterea semnalelor binare primare prin semnale generate de metodele AMN, FSK și FMN într-un canal cu zgomot Gaussian aditiv.
Interferența aditivilor este un obstacol, ale cărui valori instantanee se adaugă la valorile instantanee ale semnalului. Gaussianul este un proces aleator ergodic staționar, cu o repartizare de probabilitate Gaussian (normală).
Tabelul 27.1 - Algoritmi de recepție optimi pentru zgomotul Gaussian aditiv.
Denumirile utilizate în tabel:
- semnalul primit și suma de interferență.
Acești algoritmi pot fi implementați în două moduri: bazate pe corelatoare, bazate pe filtre potrivite.
Correlator (filtru activ) - un dispozitiv format din trei blocuri: un multiplicator, un generator și un integrator - și folosit pentru a calcula produsul scalar al semnalelor
Prin urmare, schemele prezentate în Figura 27.1 sunt numite receptoare de corelare optime.
Figura 27.1 - Diagrame structurale ale receptoarelor coerente optime pe corelatoare: a - semnale AMN; b - semnale FSK; in - semnale FMn.
Schemele de receptoare a semnalelor cu AMN și FMN sunt un canal (au o ramură de procesare), cu FSK - cu două canale (au două ramuri de procesare). În RU, rezultatul integrării este comparat cu un prag egal cu jumătate din energia semnalului
Sincronizarea ceasurilor primite de la un dispozitiv special este utilizată pentru funcționarea generatoarelor, integratorilor și a unui dispozitiv de decizie. Aceste impulsuri determină începutul și sfârșitul intervalului de integrare și momentul luării deciziei cu privire la semnalul recepționat.
Filtrul de potrivire (SF) este un filtru pasiv liniar cu parametri constanți și răspuns impuls:
,
unde
Răspunsul la impuls este răspunsul unei rețele lineare cu patru porturi la un efect sub forma unui puls dreptunghiular foarte scurt, cu o amplitudine suficient de mare.
Răspunsul impuls al filtrului adaptat semnalului coincide cu imaginea în oglindă a acestui semnal, deplasat în direcția pozitivă de-a lungul axei timpului cu durata
Figura 27.2 - Răspunsul la semnal și la impuls al filtrului care se potrivește cu acesta când
Forma semnalului la ieșirea SF variază substanțial de la forma de undă a intrării. Raportul semnal-interferență la ieșirea SF este maxim posibil pentru filtrele liniare. SF furnizează valoarea maximă posibilă instantanee a semnalului la ieșire la momentul referinței la semnalul cu care este coordonată. Este numeric egal cu energia acestui semnal.
Figura 27.2 - Forma semnalelor la intrarea și ieșirea SF.
SF în circuitele receptoare sunt înlocuite cu generatoare, multiplicatori și integratori.
Figura 27.3 - Diagrame structurale ale receptoarelor coerente optime pe semnalele SF: a - AMN; b - semnale FSK; in - semnale FMn.