19 Структурная схема оптимального когерентного приемника.
Реализация
полученных алгоритмов оптимального
когерентного приема может быть
представлена в виде функциональных
схем, состоящих из
ветвей
обработки входного напряжения
в
соответствии с правилами (3.40) и (3.41) и
устройств сравнения, определяющих номер
-ой
ветви в момент
.
Функциональные узлы могут быть реализованы на аналоговой или цифровой элементной базе.
Генераторы опорных сигналов должны формировать сигналы, совпадающие с соответствующими реализациями сигналов, поступающих на вход демодулятора из линии связи.
Выполнение
неравенства (3.40) означает, что принимаемое
напряжение «ближе» всего к образцу
сигнала
.
Функциональная схема оптимальной
обработки в соответствии с правилом
(3.40) называется схемой с квадраторами
(рис.3.4). В момент окончания обработки
производится
сравнение выходов m ветвей интегрирования
квадратов разностей входного сигнала
и
образцов сигнала
,
и
делается выбор номера k-й ветви по
минимуму напряжения. Таким образом
принимается решение о том, что передавался
k-й сигнал и в момент времени
формируется
соответствующее сообщение
.
Функциональная
схема оптимальной обработки в соответствии
с правилом (3.41) объединяющая генератор
опорного сигнала
,
перемножитель и интегратор называется
схемой на корреляторах (рис. 3.5).
При корреляционном способе используются образцы сообщения, хранящиеся в памяти приемного устройства.
В
соответствии с правилом (3.41) входное
напряжение
в
пределах интервала наблюдения
перемножается
со всеми эталонными реализациями
и
результат интегрируется на промежутке
.
В момент
из
значений интегралов вычитаются слагаемые
,
и
выбирается наибольший результат.
Наиболее трудно выполнимым требованием в рассмотренных алгоритмах приема сигналов является обеспечение точного фазирования опорных напряжений и точного совпадения формы. В то же время есть возможность построения оптимального демодулятора с помощью замены коррелятора линейным фильтром с теми же свойствами. Напряжение на выходе любого линейного фильтра в момент времени определяется интегралом Дюамеля [5, 39]:
|
(3.42) |
,
где
–
импульсная переходная характеристика
фильтра.
Напряжение на выходе коррелятора
|
(3.43) |
.
Сравнение
(3.42) и (3.43) показывает, что напряжения
и
совпадают,
если импульсная реакция фильтра
удовлетворяет условию:
|
(3.44) |
.
Линейный фильтр обладающий импульсной реакцией вида (3.44), называется фильтром согласованным с сигналом .
Таким образом, функциональная схема оптимальной обработки на корреляторах (рис. 3.5) заменяется схемой на согласованных фильтрах (рис. 3.6).
В отличие от схемы на корреляторах, в схеме на СФ не нужны генераторы опорных напряжений , точно сфазированные с приходящим сигналом. Однако в схеме на СФ должна обеспечена высокая точность выбора момента отсчета , что создает трудности для практической реализации.
Из-за неравномерности АЧХ и нелинейности ФЧХ форма напряжения на выходе СФ значительно отличается от формы входного сигнала. Однако при приеме дискретных сигналов возможная их форма заранее известна и требуется определить лишь номер переданной реализации.