Пестряков Б.В. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации (1973) (1151884), страница 57
Текст из файла (страница 57)
?зкв. будет наблюдаться выброс напряжения. В другие моменты времени согласование последовательностей решений и порядка подключения входов сумматора к триггерам регистра сдвига нарушается и на выходе сумматора будут наблюдаться боковые выбросы ФАК сигнала. Таким образом, действие ДСФ в некоторой степени подобно работе аналогового согласованного фильтра, так как в нем также осуществляется запоминание и накопление сигнала и отклик характеризуется видом ФАК. В тоже времяДСФ,имеют и существенные отличия от линейных фильтров, на описании которых остановимся ниже. Функциональная схема ДСФ изображена на рис.
?.4.6. Рассмотрим прохождение сигнала, помехи и смеси сигнала и помехи через ДСФ. При этом удобно полагать, что напряжение, снимаемое с триггеров на сумматор, принимает значения, равные единице или нулю, тогда значения отклика ДСФ )' (7) будут выражаться целым числом. При действии сигнала без помех РУ! вырабатывает последовательность 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 соответствии с кодом ШПС половина входов сумматора подключена к «левым» плечам триггеров регистра сдвига, а половина к «правым», напряжение на выходе ДСФ будет равно 0,5Б, (строго говоря, оно отличается от 0,5Б, 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 нлн единиц, записанной в регистре сдвига в исходном состоянии.
В момент, когда Б, правильных решений запишется в регистр сдвига, на все входы сумматора будут поступать единицы, и отклик фильтра равен Б,. Характер изменения отклика ДСФ для случая действия ШПС с Б, = 15, дан на рис. 7.4.7, а, где у, — отклик фильтра РУ1, 1?а — последовательность импульсов, отображающая последовательность решений, 1', — отклик ДСФ на сигнал без помех.
При действии одной помехи напряжение на выходе фильтра РУ1 является случайной величиной, которая с равной вероятностью может принимать как положительное, так и отрицательное значение. Поэтому на выходе РУ1 в этом случае действует случайная последовательность решений, никак не связанная с кодом сигнала. Она, заполняя регистр сдвига, приводит в случайное состояние его триггеры, что обусловливает случайность выходного напряжния ДСФ.
Одна из возможных реализаций отклика фильтра РУ1 на помеху у„, соответствующая ей последовательность решений !), а также отклик ДСФ на помеху !'„приведены на рис. ?.4.?, б. Прн действии помехи математическое ожидание напряжения на выходе ДСФ равно 0,5Б„ а дисперсия — 0,25 Б,.
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. Зто приводит к тому, что последовательность решений уже не соответствует коду сигнала. Напряжение на выходе ДСФ У„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 качественные показатели его работы отличаются от соответствующих характеристик оптимальных линейных схем. Отметим, что эта нелинейность в принципе отличается от той, которая имеет место при амплитудном детектировании. Действительно, при детектировании выделяется информация о сигнале, содержащаяся в амплитуде смеси сигнала и помехи; информация, содержащаяся в фазе смеси, в этом случае никак не используется и уничтожается.
Поскольку при детектировании происходит подавление слабого сигнала, то схемам с амплитудным детектором присущи пороговые свойства и функционирование их резко ухудшается при уменьшении отношения сигнал/помеха на входе детектора. Зто подтверждают результаты 88.2. Иначе работает первое решающее устройство ДСФ. В этом случае при принятии решения по распознаванию элементов ШПС используется 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. Однако при этом все же имеются потери информации.
Они обусловливаются тем, что напряжение, действующее на выходе фильтра РУ1, квантуется только на два уровня. Для уменьшения этих потерь необходимо 280 использовать такую схему РУ1, в которой использовалось бы квантование не на два, а на большее количество уровней. При этом более полно используется информация о сигнале, но усложняется устройство отождествления сигнала. Такие более сложные ДСФ представляются перспективными, особенно в случае действия негауссовых помех. Все сказанное выше относилось к случаю известной фазы и задержки сигнала. В реальных условиях они случайны и необходимо, чтобы ДСФ, предназначенный для таких сигналов, обладал свойствами инвариантности к фазе и задержке сигнала.
Инвариантность ДСФ по отношению к фазе сигнала аналогично тому, как это имеет место в видеочастотных согласованных фильтрах ШПС, достигается при использовании квадратурной схемы, которая приведена на рис. 7.5.2. Инвариантность ДСФ по отношению к задержке сигнала также может быть обеспечена. Не будем здесь рассматривать этот вопрос, поскольку он подробно рассмотрен ниже. Таким образом, ДСФ могут быть выполнены для сигналов с неизвестной фазой и задержкой.
К достоинствам этих фильтров следует отнести то, что они не обладают пороговыми свойствами при действии шумовой помехи, реализация их хорошо согласуется с возможностями микроэлектроники, что позволяет создавать надежные и компактные фильтры для сигналов с большими базами. 7.5. Потери в достоверности при использовании схем дискретной обработки ШПС Потери в достоверности или энергии сигнала при использовании ДСФ неизбежны и определяются особенностями его работы. Определим этн потери в случае распознавания и обнаружения ШПС при действии нормальной шумовой помехи.
Действие других видов помех будет рассмотрено отдельно. 7.5.!. Распознавание противоположных ШПС Правило оптимальной дискретной обработки ШПС для этого случая может быть получено из (7.4.!), функциональная схема приведена на рис. 7.5.1, где РС (Б,) — регистр сдвига, С-Д вЂ” сумматор- дешифратор сигнала з. Случай приема (распознавания) сигналов с известной фазой и задержкой редко встречается в практике, однако рассмотрение его представляет методический интерес. Анализируя характеристики схемы, будем полагать, что моменты окончания действия элементов ШПС известны и ГТИ синхроннзирован так, что принятие решений в РУ! происходит в эти моменты времени. Это допущение является идеализацией, однако исследование такого случая необходимо, поскольку позволяет выявить потенциальные возможности ДСФ.
В дальнейшем (см. э" 7.6) будут рассмотрены свойства ДСФ при отсутствии синхронизации ГТИ и специальные схемы асинхронных ДСФ. Для определения вероятности ошибочного приема ШПС необходимо знать вероятность правильного распознавания элемента сигнала р, = Р (Г„!э,) = Р (Г...!э.,). 282 Рпс.
7.5.1. Поскольку объем анализируемой последовательности решений равен Б, и сами решения в этой последовательности независимы, то вероятность того, что последовательность решений совпадает с кодом ШПС в йпр позициях, определяется биномиальным законом Р(й ) — ~ ) Р пр(! Рп) п пр (7.5.2) пр ! и вероятность ошибочного распознавания противоположных ШПС определяется выражением Р, = Р(Гм(зп)=-Р(Г„(з,)= и, йв~ рп а а ~йпр~ пр Суммирование ведется в пределах от А р — — 0 до йпр — — 0,5Б„так как порог распознавания равен 0,5Б„как это видно из рис. 7.5.1. Значение уровня 0,5Б„определяется особенностями работы ДСФ и не зависит от энергии сигнала и мощности помех подобно нулевому порогу распознавания в линейных схемах.
В тех случаях, когда Б, велико, целесообразно воспользоваться формулой Муавра — Лапласа; тогда (7.5.2) примет вид Р(Л ) ехр ! ( пп — ( пп)) 1 (7 54) 3/2л и (апр] 1 2а' (Рпр) (7.5.3) где ш (Уп) = /и (Апр) = Бярп' о' (йпр) = и' (~'и) = Бзрэ (1 — Рэ). При действии одной помехи т (Гп) = 0,5Б„о~ ()'и) = 0 25Бв Полагая, что РУ! содержит фильтр, согласованный с элементом ШПС, и имея в виду, что элементы ШПС можно рассматривать как противоположные «сигналы», с учетом (2.3.14) получим Рп =- Р [) 2Ч!) Ч' =.
Еп'Ж,; (7.5.1) при действии одной помехи д, = 0 и р, = 0,5. Напряжение на выходе ДСФ пропорционально количеству позиций, в которых совпадают последовательность решений, вырабатываемая РУ1, и код сигнала, Поэтому, как и раньше, величину выходного напряжения ДСФ будем определять числом этих совпадений. Поскольку численно отклик ДСФ )' равен количеству правильных решений й„р, то (7.5.4) дает распределение и для У. Минимальная погрешность приближения соответствует значению р, = 0,5 и равна 1/Б,. С учетом (7.5.3) и (7.5.4) вероятность ошибочного приема может быть получена интегрированием нормального закона и равна (?.5.5) или, используя (7.5.4), получаем где У = )' — 0,5Б„ т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
