3.14. Оптимальные пороги решающего устройства при синхронном и асинхронном способах принятия решения при приеме сложных сигналов согласованным фильтром.
Задание:
Изобразить на одном чертеже выходные сигналы согласованного фильтра при поступлении на его вход сигналов, соответствующих передаваемым символам "1" и "0", показать пороговые уровни решающей схемы для случаев синхронного и асинхронного способов принятия решения.
Обосновать выбор и вычислить значения пороговых напряжений решающей схемы.
Привести и описать структурные схемы, поясняющие прием сообщений синхронным и асинхронным способами принятия решения в решающей схеме по выходному сигналу согласованного фильтра. Обосновать, какой из способов более целесообразен с точки зрения помехоустойчивости.
Выполнение:
Выходные сигналы согласованного фильтра при поступлении на его вход сигналов, соответствующих передаваемым символам "1" и "0", приведены на рис.6.
Для синхронного приема Uпор=0, в, т.к. значения побочных максимумов не влияют на выносимые решения.
Для
асинхронного приема Uпор1=
=(7+3)/2=5,
в,
а Uпор2=- Uпор1=-5, в. Т.к. при приеме асинхронным методом принятие решения происходит в любой момент времени, то используются два порога: один для приема символа 1 и второй для приема символа 0.
Структурная схема синхронного приемника.
S1
Z
СФ
РУ
(t)
Y(t)
S2
Синхро
СФ – согласованный фильтр.
РУ – решающее устройство.
Y(t) – сигнал на выходе СФ.
Р ешающее устройство в момент окончания сигнала на входе СФ проверяет фазу полученного после СФ сигнала и соответственно выносит решение в пользу S1 или S2.
Структурная схема асинхронного приемника.
S1
Z
СФ
РУ
S2
Uп1 Uп2
Решающее
устройство в любой момент времени
сравнивает полученный после СФ сигнал
с пороговым напряжением, если Y(t)
Uп1
,
если Y(t)
Uп2
,а
если не выполняется не одно из этих
условий, то решение не принимается.
Синхронный приемник обладает лучшей помехоустойчивостью, чем асинхронный, так как в синхронном приемнике мощность помехи меньше из – за (дискретного) принятия решения в момент окончания сигнала на входе СФ (когда сигнал на выходе СФ максимален).
3.15. Энергетический выигрыш при применении согласованного фильтра
Задание:
Определить энергетический выигрыш при приеме сигналов с использованием согласованного фильтра (пояснить, за счет чего и какой ценой достигается этот выигрыш).
Выполнение:
Согласованный фильтр обеспечивает при флуктуационной помехе в канале типа «белого шума», в момент окончания сигнала t0 = Тс, на своём выходе максимально возможное отношение пиковой мощности сигнала к мощности помехи. Выигрыш в отношении сигнал/шум на выходе СФ по сравнению со входом равняется базе сигнала (В = 2·Fс·Тс), т. е.
,
где Тс = NТ – длительность сигнала (N - число элементов в дискретной последовательности);
– ширина
спектра сигнала.
Таким образом, выигрыш q = (hвых)2 / (hвх)2, обеспечиваемый СФ при приёме дискретных последовательностей, составляет N раз. Следовательно, путём увеличения длины дискретных последовательностей, отображающих символы сообщений 1 и 0, можно обеспечить значительное повышение отношения сигнал/шум на входе решающей схемы приёмника и, соответственно, повышение помехоустойчивости передачи дискретных сообщений. Очевидно, что это будет приводить к снижению скорости передачи сообщений.
При приеме сложного сигнала оптимальным фильтром действует метод накопления , в результате чего энергетический выигрыш равен:
;
где N – количество элементарных сигналов в сложном сигнале.
;
;
энергетический выигрыш достигается ценой уменьшения скорости передачи информации.