5.4. ОПТИМАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ В КАНАЛАХ С МСИ

При использовании в приемопередающем тракте типовых фильтров не удается удовлетворить условию (5.21) отсутствия МСИ. Если МСИ вызывает существенные потери энергетической эффективности, то следует использовать выравнивающий фильтр, компенсирующий МСИ в отсчетные моменты времени. Выравнивающий фильтр обычно выполняют В виде трансверсального фильтра — линии задержки с отводами и весовым сложением напряжений, снимаемых с отводов [120].

Полное устранение МСИ в отсчетах при одновременной минимизации дисперсии шума достигается, как показано в [108], если приемный фильтр состоит из каскадного соединения фильтра, согласованного с принимаемым сигналом, и трансверсального фильтра, содержащего бесконечное число отводов с весовыми коэффициентами которые можно найти как коэффициенты Фурье в разложении

Спектр определяется соотношением (5.18) и является действительным при выполнении условия (5.17).

Линия задержки имеет конечное число отводов и полного устранения МСИ не достигается. Оптимизация выравнивающего фильтра производится по критериям минимума пикового значения МСИ

или минимума среднеквадратичсского значения МСИ

При большом уровне МСИ оптимизация по критериям

дает близкие результаты [108], В общем случае оптимальный по указанным критериям выравнивающий фильтр не является оптимальным по критерию минимума вероятности ошибки, так как выравнивающий фильтр нарушает условие согласования приемного фильтра с сигналом.

Наряду с линейной обработкой сигнала для компенсации МСИ в отсчетные моменты времени используют и нелинейную обработку, в частности прием с обратной связью по решению [117, 119]. На основе решений о переданных сигналах и ведений об отклике тракта формируется сигнал, компенсирующий МСИ за счет предыдущих символов. Этому методу, как известно, свойственно явление размножения ошибок. Если последующие символы создают значительный уровень МСИ, то используется совместно линейная и нелинейная обработки [33].

Реализация устройства нелинейной обработки проще, так как выравнивающий фильтр может быть выполнен как двоичный трансверсальный фильтр (ДТФ). В таком фильтре линию задержки выполняют в виде регистра сдвига.

В системах, в которых параметры приемопередающего тракта неизменны во времени, линейный выравниватель в виде ДТФ целесообразно включать в модуляторе. В [112] приведены результаты машинного моделирования и экспериментальной проверки системы с сигналами при включении на передаче ДТФ, содержащего -отводный регистр сдвига. Полосы пропускания передающего и приемного фильтров на уровне 0,707 равны частоте Найквиста, что обеспечивает частотную эффективность, близкую к предельной. Энергетические потери Дрмс составили 0,2 и 0,5 дБ при использовании в тракте идентичных передающего и приемного фильтров Чебышева 5-го порядка и эллиптических 6-го порядка соответственно.

Если параметры тракта в процессе эксплуатации подвержены изменениям, то его характеристики должны периодически подстраиваться. Такая подстройка осуществляется использованием на приеме автоматической (адаптивной) коррекции тракта. Для этой пели могут использоваться линейные фильтры либо нелинейные корректоры.

Включение таких устройств в состав демодулятора усложняет аппаратуру, однако позволяет реализовать сохранять в процессе эксплуатации высокие показатели эффективности СПИ [8, 33, 119].

До сих пор рассматривалась проблема достижения предельной частотной эффективности, определяемой соотношением (5.23), при сохранении энергетической эффективности, достигаемой (при оптимальном поэлементном приеме сигналов. Соотношение (5.23) получено на основе предела Найквиста — оно определяет скорость, которой еще возможна передача без МСИ.

Возможна передача и с более высокими скоростями, чем определяемыми соотношением (5.23), но при этом МСИ в принципе становится неустранимой. Оптимальный прием сигналов в МСИ

можно осуществить, реализуя прием «в целом». При этом необходимое число корреляторсув либо согласованных фильтров равно где основание кода; — число переданных символов за сеанс связи. Ясно, что такой прием из-за сложности приемнике возможен только при весьма коротких сеансах связи .

Синтез приемника неэкспоненциальной сложности основан на предположении об ограниченной памяти канала и использует следующий подход. Отсчеты с выхода приемного фильтра (5.29] интерпретируются как выход марковского источника с конечным числом состояний, наблюдаемых на фоне аддитивного гаус совского шума. Задача сводится к оценке состояния марковской источника. Оптимальная обработка отсчетов (5.29) с целью по лучения оценок по критерию максимума апостериорной роятности не зависит от длины сообщения и основывается на горитме рекуррентного оценивания состояния дискретного Марков окого источника, наблюдаемого на фоне белого шума. Такой горитм был предложен Витерби.

Анализ характеристик демодулятора , реализующего алгоритм Витерби, показывает [118], что при частотной эффективное энергетическая эффективность лишь на хуже эффективности при поэлементном приеме сигналов без