27 Optimális jelvétel

27.1 Általános információk

Az optimális vétel lényege, hogy a vett oszcilláció ilyen transzformációit használja az átviteli csatorna kimenetén annak érdekében, hogy elkülönítse a továbbított jelet, amelynél a legnagyobb zajelégtelenséget biztosítják. Az ilyen transzformációk egy csoportját egy adott jel algoritmus-optimális vételének nevezzük, amikor egy adott csatornán át továbbítjuk.

A digitális kommunikációs rendszerekben alapvetően elemes vételt használnak. Az elem-bölcs (karakter-a-szimbólum) vétel egy olyan vételi módszer, amelyben a továbbított jelről szóló döntés minden egyes jelre külön-külön történik, függetlenül attól, hogy mi kapott korábban.

A jelvétel elméletében különböző optimalitási kritériumokat alkalmaznak. A fogadás optimális kritériuma olyan jel, amely alapján a kapott jel feldolgozásának értékelése a legjobb. A választása a munkakörülményektől függ.

A diszkrét jelek továbbításakor az ideális megfigyelő kritériumát széles körben használják (kotelnikov kritérium). Elmondása szerint ez a vevő optimálisnak tekinthető, ami minimálisan a teljes hiba valószínűségét biztosítja. A következő formában van megfogalmazva:

.

A hiba teljes valószínűsége

az egyes primer jelek hiba valószínűségének matematikai elvárásaként számoljuk ki:

,

ahol

- a jelátvitel valószínűsége;

- az elsődleges jelek teljes száma.

A gyakorlatban a legáltalánosabb eset a bináris primer jelek átadása az AMN, FSK és FMN módszerek által generált jelekkel, egy additív Gauss-zajú csatornában.

Az adalék interferencia olyan akadály, amelynek pillanatnyi értékei hozzáadódnak a jel pillanatnyi értékeihez. A Gauss-zaj egy stacionárius ergodikus véletlenszerű eljárás, Gaussian (normál) valószínűségi eloszlással.

27.1. Táblázat - Optimális vételi algoritmusok az additív Gauss-zajhoz.

A táblázatban használt megnevezések:

- bináris elsődleges jelek, amelyek megfelelnek az "1" és a "0" szimbólumoknak;

- modulált időtartamú jelek különböző amplitúdókkal (AMN-vel), frekvenciákkal (FSK-vel) vagy fázisokkal (FMN-vel);

- kapott jelet és interferenciaösszeget.

Ezek az algoritmusok kétféle módon valósíthatók meg: a korrelátorok alapján, az illesztett szűrők alapján.

Korrelátor (aktív szűrő) - három blokkból álló eszköz: egy szorzó, egy generátor és egy integrátor - és a jelek skaláris termékének kiszámítására használják

. Abban az esetben használják, ha a jelek összetett alakúak.

Ezért a 27.1. Ábrán bemutatott sémákat optimális korrelációs vevőként nevezik.

27.1. Ábra - A korrelátorokra vonatkozó optimális koherens vevők szerkezeti ábrái: a - AMN jelek; b - FSK jelek; in - FMn jelek.

- referenciajel generátorok , amelynek formája megismétli az észlelt jelek formáját;

Az AMN-vel és az FMN-vel ellátott jelek vevőkészülékei egycsatornás (egy feldolgozóágat tartalmaznak), az FSK - kétcsatornás (két feldolgozási ág van). A RU-ban az integrációs eredményt összehasonlítjuk egy olyan küszöbértékkel, amely egyenlő a jel energiájának felével

az AMN esetében, és nulla az FMN-hez, vagy az integráció eredményeit összehasonlítják egymással az FSK-val. A reaktor kimenetén az egyenlőtlenség jele alapján az elsődleges jelek képződnek.

A speciális eszközről érkező órák szinkronizálását a generátorok, az integrátorok és a döntés eszköz működéséhez használják. Ezek az impulzusok határozzák meg az integrációs intervallum kezdetét és végét, valamint a kapott jelre vonatkozó döntés meghozatalának pillanatát.

Az illesztett szűrő (SF) egy passzív lineáris szűrő, állandó paraméterekkel és impulzusválaszral:

,

ahol

- önkényes arányossági együttható;

- jel időtartama , amelyhez a szűrő következetes;

- a szűrő késleltetése vagy a referenciaidő.

Az impulzus válasz egy lineáris négy portos hálózat hatása egy nagyon rövid, téglalap alakú impulzus formájában, amely elegendően nagy amplitúdóval rendelkezik.

A szűrőnek a jelhez illeszkedő impulzusválasz egybeesik e jel tükörképével, az idő tengely mentén a pozitív irányban eltolódik az időtartam

.

27.2. Ábra - A szűrő jel- és impulzusválaszai, amikor hozzá vannak illesztve

.

Az SF kimenetén a jel alakja lényegében a bemeneti jel formájától függ. Az SF kimenetén a jel-interferencia arány maximálisan elérhető lineáris szűrők esetén. Az SF biztosítja a jel maximálisan lehetséges pillanatnyi értékét a kimeneten az arra a jelre történő hivatkozás időpontjában, amellyel összehangolt. Ez numerikusan egyenlő a jel energiájával.

27.2 ábra - Az SF bemenetén és kimenetében lévő jelek formája.

SF a vevőkörökben generátorokkal, szorzókkal és integrátorokkal helyettesíthető.

27.3 ábra - Az SF: a - AMN jelek optimális koherens vevõinek szerkezeti diagramjai; b - FSK jelek; in - FMn jelek.