Различение двух детерминированных радиосигналов

 

Простейшие двоичные радиосигналы с основными видами манипуляции представлены на рис.2.9.

В системах передачи дискретных сообщений обычно в качестве несущего колебания (переносчика) используют гармонический сигнал. В этом случае в зависимости от манипулируемого параметра несущего колебания различают сигналы с амплитудной манипуляцией (АМн), частотной манипуляцией (ЧМн) и фазовой манипуляцией (ФМн). На рис.2.9. приведены осциллограммы сигналов для этих основных видов манипуляции, соответствующие двоичному первичному сигналу q(t). При АМн символу 1 соответствует передача несущего колебания в течение времени Т (посылка), символу 0 – отсутствие колебания (пауза). При ЧМн передача несущего колебания с частотой f₁ соответствует символу 1, а передача колебания с частотой f₂  соответствует 0. При ФМн меняется фаза несущей на 180⁰ при каждом переходе от 1 к 0 и от 0 к 1.

В приемном устройстве переданное сообщение обычно восстанавливается в такой последовательности. Сначала в приемнике сигнал x(t) демодулируется (обычно в приемнике демодулятору предшествуют усилители и преобразователи частоты, здесь  они не рассматриваются и предполагаются известными из курса устройств приема и преобразования сигналов). В результате демодуляции принятое колебание преобразуется в оценку первичного сигнала , т.е. в последовательность кодовых символов (0 и 1). Затем эта последовательность в декодере преобразуется в последовательность элементов сообщения (букв, цифр, знаков препинания и т.д.), которая выдается получателю. Это преобразование называется декодированием.

Не следует думать, что демодуляция и декодирование – это просто операции, обратные модуляции (манипуляции) и кодированию, выполняемые над пришедшим из канала сигналом. В результате различных искажений и воздействия помех пришедший сигнал может существенно отличаться от переданного и восстановленное сообщение может не совпадать с исходным. Поэтому одной из основных задач приемника (демодулятора) дискретных сообщений является принятие решения о том, какой кодовый символ (0 или 1) действительно передавался источником. Та часть демодулятора, которая принимает решение о переданном символе, называется решающим устройством (РУ).

В простейшем случае РУ представляет собой пороговое устройство в форме реле, триггера, работающих по принципу «да» или «нет». Если принятый элемент сигнала выше порога, выдается один символ кода (например, 1), если ниже – другой (0).

В некоторых случаях роль решающего устройства выполняет полностью или частично человек. Так, например, при приеме телеграфных сигналов на слух оператор решает, какой сигнал («точка» или «тире») был передан. Он же выполняет и операцию декодирования.

Для принятия решения о том, какое сообщение передавалось, необходимо проанализировать пришедший сигнал x(t). Для этого он подвергается различным преобразованиям, которые называют обработкой сигнала. Одной из задач теории связи является отыскание правил оптимальной обработки сигнала, при которой решение о переданном сообщении оказывается наиболее точным (достоверным). Эти правила зависят от свойств канала и методов передачи (кодирования и манипуляции).

Методы решения задач оптимального приема цифровых сигналов, в том числе двоичных, развиты в теории различения сигналов.

Вспомним формулировку задачи различения. Принятое колебание  представляет собой некоторую функцию от помехи  и только одного из нескольких возможных сигналов ,…,  с известными априорными вероятностями. Нужно по принятой реализации  вынести оптимальное решение — какой из сигналов присутствует в ней.

Оптимальный приём АМ сигналов можно рассматривать в рамках более простой задачи – задачи обнаружения. Вначале рассмотрим алгоритм работы оптимального обнаружителя

.

Как было уже показано, такой алгоритм может быть реализован с помощью коррелятора или согласованного фильтра.

При различении двух детерминированных сигналов решающее правило можно представить в виде

.

На рис. 2.10 представлены два варианта реализации этого алгоритма: с использованием согласованных фильтров и корреляторов.