Пестряков Б.В. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации (1973) (1151884), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Исследование ДСФ с двумя уровнями квантования является начальным этапом изучения цифровых фильтров, чему и посвящены последующие параграфы этой главы. Следует отличать указанные фильтры от цифровых фильтров выделения сигнала. Согласованные фильтры как аналоговые, так и дискретные, предназначенные для обнаружения или распознавания сигналов в помехах, в процессе обработки значительно изменяют (искажают) форму сигнала. Фильтры выделения сигнала из помех имеют совершенно другое назначение и должны обеспечить минимальное искажение сигнала.
Эти фильтры также могут быть как аналоговыми, так и цифровыми (дискретными). Принципы построения„ анализ и синтез таких цифровых (дискретных) фильтров требуют отдельного рассмотрения и здесь совершенно не затрагиваются. 275 7.4. Принципы построения схем дискретной об- работки ШПС Применительно к ШПС (дискретно-модулнрованным) суть дискретной обработки заключается в том, что сначала производится отождествление принятой смеси элемента сигнала и помехи с одним из возможных элементов сигнала з, о (1), а поскольку каждому элементу ШПС соответствует свой символ кода с(о, то при этом происходит также и отождествление смеси элемента сигнала и помехи с одним из р, символов кода ШПС. В результате этой операции последовательность случайных элементов смеси хм (Г), х„(1), ..., х,х (7) преобразуется в случайную последовательность решений о символах, соответствующих принятым элементам сигнала р-+ р,, ..., рп ..., ~,с .
Эта последовательность решений в общем случае за счет действия помех не совпадает ни с одной из последовательностей символов элементов '(и Рис. 7.4Л. с(,-э Йц, 4„..., с(ьчм которые использовались при формировании сигналов. Поэтому следующим шагом при дискретной обработке ШПС является отождествление случайной последовательности решений р с кодом одного из используемых сигналов с(1. Существенной особенностью описанной процедуры приема является то, что решение по приему ШПС осуществляется на основе анализа случайной последовательности решений, а не непосредственного анализа реализаций смеси сигнала и помехи, как это имеет место в оптимальных линейных схемах, Таким образом, схема приема должна содержать две основные части: устройство отождествления элемента сигнала (УОЭ) или первое решающее устройство (РУ1) и устройство отождествления сигнала (УОС) (рис.
7.4.1). Схемы дискретной обработки ШПС могут быть созданы как для сигнала с известными параметрами (фазой и задержкой), так и со случайными. Считаем полезным рассмотреть принцип действия и процессы, происходящие в схеме ДСФ, для случая, когда осуществляется прием ШПС, фаза и задержка которого известны; при этом удобно полагать их равными нулю. Рассмотрение этого случая необходимо потому, что реальные схемы дискретной обработки ШПС строятся на основе комбинаций ДСФ, позволяющих вести обработку сигнала с известными параметрами. Как уже отмечалось, ДСФ должен содержать устройство отождествления элемента сигнала, задача которого состоит в том, чтобы, оптимально обработав смеси элемента сигнала и помехи, выдать решение о том, какой элемент ШПС действовал.
В распространенном случае 276 бинарного ФМн шумоподобного сигнала обработка смеси элемента сигнала и помехи сводится к оптимальному распознаванию противоположных <сигналов»-элементов. Такай схема была рассмотрена в гл. 2 (см. рис. 2.3.5), где было установлено, что она должна состоять из перемножителя, на который поступает смесь и опорное напряжение с нулевой начальной фазой, интегратора, схемы принятия решения с нулевым порогом и устройства сброса напряжения интегратора, или из перемножителя, фильтра, согласованного с видеоимпульсом прямоугольной формы длительностью 7'„и схемы принятия решения. Оптимальная схема РУ1 представлена на рис. 7.4.2, где обозначения аналогичны используемым выше, СПР— схема принятия решения.
При положительном напряжении на выходе стробирующего кас- Рис. 7.4.3. Рис. 7,4.2. 1и! и = 27,— ан — — ум — у„, 1и 1Р»!(1 — Рэ)1 1п !ы = — 27„— а;» =- ум — уэд, )и (Рэ!11 — Рэй (7.4.1) 1И 1Гйэ )и 1Р»!11 Рэ)1 277 када (Стр) СПР выдает нормированный импульс, что соответствует Г„, при отрицательном и равном нулю — на выходе СПР действует нулевое напряжение, что соответствует Г,<.
Иногда с целью упрощения РУ1 вместо фильтра, согласованного с элементом ШПС, используется квазиоптимальный фильтр, т. е. фильтр, у которого лишь полоса пропускания согласована с длительностью элемента ШПС. Схема такого РУ1 приведена на рис. 7.4.3. Она состоит из квази- оптимального фильтра на радиочастоте (УПЧ), перемножителя, схемы стробирования (Стр) и ждущего мультивибратора, который выполняет 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 устройств по критерию максимума отношения правдоподобия 17.1). Приведем без вывода выражения, определяющие оптимальную структуру УОС в случае распознавания р, ШПС с равными базами, энергиями, вероятностями передачи, полученные в предположении независимости соседних решений по распознаванию элементов ШПС: где 1ы — отношение правдоподобия, записанное для пары эь 8»; асп — количество позиций, в которых коды сигналов гч и э» не совпадают (кодовое расстояние в случае бинарных ШПС); у„— количество позиций, в которых последовательность решений р совпадает с кодом А-го ШПС (с(») в тех позициях, в которых он не совпадает с кодом 1-го ШПС (с(;); ум — число позиций, в которых совпадают последовательность решений () и код 1-го ШПС; р, — вероятность правильного распознавания элемента ШПС.
Из приведенных выражений следуют два возможных варианта построения оптимальной схемы УОС. В первом случае она содержит р, — 1 каналов, в каждом из которых вычисляется величина 27„— — ац, (1 < /г < р„й ~ 1), и решающую схему, которая при опреде- бс Рис. 7.4.8. Рис. 7.4.4. ленин номера сигнала, которому соответствует максимум апостериорной вероятности, должна функционировать следующим образом: если 27» — аг» ) О для всех А ~ 1, то принимается гипотеза Гм, если же 27„— а» ( О хотя бы для одного значения А, то принимается гипотеза о действии й-го ШПС, где А — номер того ШПС, для которого ! 27„— аг» ~ максимален, причем А выбирается из тех значений его, при которых 27» — а;» ( О.
Во втором случае оптимальная схема УОС (рис. 7.4.4) содержит р,, каналов, в каждом из которых вычисляется значение ус» (1 < Й ( < р,), выходы этих каналов в момент окончания действия сигнала должны поступать на схему отбора максимума, которая определяет номер канала, для которого значение у,» максимально.
Для расйространеиного случая распознавания двух ШПС алгоритм работы УОС определяется одним из выражений (7.4.1) и структура схемы имеет вид, изображенный на рис. 7.4.5. Отметим, что схемы УОС подобны по своей структуре соответствующим оптимальным линейным схемам. Схемы, изображенные на рис. 7.4.4, 7.4.5, являются аналогами корреляционных схем при линейной фильтрации ШПС, в них последовательность решений р и коды ожидаемых сигналов поэлементно сравниваются с помощью схем совпадения (СС), количество совпадений в каждом канале фиксируется счетчиком, выходы каналов подаются затем на схему отбора максимума.
Оптимальная схема УОС может быть пассивной (аналог согласованного фильтра при линейной фильтрации ШПС). При этом последо- 2?8 вательность решений по распознаванию элементов ШПС р должна запоминаться. В качестве «памяти» ДСФ может служить регистр сдвига, состоящий из Б, последовательно соединенных триггеров (Тг), иа вход которого поступают решения, например импульсы со ждущего мультивибратора РУ!, которые продвигаются затем тактовыми импульсами.
Запись того или иного решения отображается одним из двух возможных состояний триггера. Для сравнения последовательности записанных решений с кодом ШПС можно использовать сумматор, входы которого подключены к соответствующим плечам триггеров регистра сдвига. Если все решения по распознаванию элементов сигнала приняты верно, то в момент времени, когда сигнал, отображенный последовательностью решений, заполнит регистр сдвига, на выходе сумматора Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
