ОСНОВЫ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ

ЧАСТЬ 1

 

 

Редактор Т. С. Паршикова

 

***

 

Подписано в печать 06.2005 Формат 60 ´ 84 1/16.

Бумага офсетная. Плоская печать. Усл. печ. л. 1,5. Уч.-изд. л. 1,7.

Тираж 250 экз. Заказ

 

**

 

 

Редакционно-издательский отдел ОмГУПСа

Типография ОмГУПСа

 

*

 

644046, г. Омск, пр. Маркса, 35

При равенстве априорных вероятностей p(S₁) и p(S₀) условие (2.2) будет несколько упрощено:

 

. (2.3)

 

Поскольку функции правдоподобия нами найдены (2.1), то условие (2.3) при работе приемника будет таким:

 

. (2.4)

 

Здесь необходимо сделать следующее замечание. Так как сигналы y и S_i являются функциями времени, их сравнение возможно произвести только в определенный момент времени t₀. Такой метод называется приемом по одному отсчету. Вместо экспонент можно сравнивать их показатели и тогда

. (2.5)

 

Если же усреднить по времени левую и правую части (2.5) и разделить на 2σ², то неравенство принимает следующий вид:

, (2.6)

 

где q(S_i) – взаимная корреляция между принимаемым сигналом у и передаваемым S_i, а Е_Si– энергия передаваемого сигнала.

Если использовать значения входящих в (2.6) выражений q(S_i) и Е_Si, то можно установить структурную схему оптимального приемника.

Так как при непрерывной обработке

 

, (2.7)

 

структура оптимального приемника должна содержать звенья, с помощью которых получается две функции (2.7) для каждого сигнала. Далее должно быть решающее устройство, которое определяет, по какой из ветвей обработки имеется максимальный результат, и тому сигналу отдается предпочтение в решении. Это положение иллюстрируется на рис. 2.1.

 

 

 

 

Рис. 2.1. Структурная схема оптимального приемника

 

Более определенный вид оптимального приемника будет зависеть от вида принятых сигналов.

В качестве примера рассмотрим демодулятор амплитудно-модулированных сигналов: S₀ = 0, S₁ = A₀×cos w₀t (см. рис. 2.2).

Рис. 2.2. Сигналы при амплитудной модуляции

Так как S₀ = 0, то энергия этого сигнала Е₀ = 0; взаимная корреляция q(S₀)=0. Таким образом, результат обработки по верхней ветви рис. 2.1 будет равен 0. По нижней ветви результат будет таким:

 

. (2.8)

 

В итоге получается так, что оптимальный приемник должен анализировать неравенство, которое следует из (2.6):

 

0 (2.9)

 

или

. (2.10)

 

В результате анализа схема рис. 2.1 упрощается и принимает вид, показанный на рис. 2.3

 

 

Первые два блока приемника – это коррелятор; полученное значение взаимной корреляции сравнивается с порогом , после чего принимается решение. Отметим, что для оптимальной обработки требуется знать параметры передаваемого сигнала S₁: амплитуду А₀, частоту w₀ и фазу (). Такой способ приема сигналов при полностью известном передаваемом (а в приемнике – ожидаемом) сигнале называется когерентным.

Разберем структуру частотного демодулятора: S₀ = S×cоsw₀t; S₁ = S×cоsw₁t (см. рис. 2.4).

Так как энергии сигналов равны (Е₀ = Е₁), то неравенство (2.6) упрощается и критерий проверки сводится к сравнению двух функций корреляции:

 

 

. (2.11)

 

Смысл функции корреляции состоит в оценке статистической связи между сигналами. Естественно, с каким из двух сигналов «теснее» связан принимаемый сигнал, тому и должен отдать предпочтение приемник. На рис. 2.5 показана структурная схема оптимального приемника.

Таким образом, на этих двух примерах мы выяснили, что структура приемника зависит от системы применяемых сигналов. Но их вид в системе связи определяет не только это, но и помехоустойчивость связи. Различить при приеме два сигнала S₀ = 1 В и S₁ = 1,1 В приемнику сложнее, чем сигналы S₁ = 1 В и S₀ = -1 В.

Вероятность ошибки как основная характеристика помехоустойчивости будет зависеть не только от интенсивности помех, но и от вида сигналов. Прежде чем сделать какое-то заключение, проведем анализ вероятности ошибки оптимального приемника.

При определении вероятности ошибки примем допущение о том, что линия связи канала не дает искажений сигнала и имеет постоянные параметры передачи. Хотя природа сигнала, несущего информацию, случайна, будем считать, что он состоит из элементарных частиц – сигналов, имеющих детерминированный характер за время своего существования.

Обратимся к неравенству (2.6) и перепишем его в ином виде: