Глава 7. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ПЕРЕДАЧИ НЕПРЕРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ

7.1. ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПЕРЕДАЧИ НЕПРЕРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ

Структурная схема, предназначенная для иллюстрации основных особенностей определения помехоустойчивости передачи непрерывных сигналов, представлена на рис. 7.1. Модулирующий сигнал и сигнал-переносчик поступают на модулятор, в результате модуляции получается модулированный сигнал Все последующие преобразования этого сигнала в канале обозначены одним оператором этим преобразованиям относятся преобразования модулированных сигналов в многоканальных системах, линейные и нелинейные искажения модулированного сигнала и др. Передаваемый сигнал поступает в линию связи (она представлена сумматором), в которой он взаимодействует с аддитивной помехой Принимаемый сигнал

Для восстановления полезного сигнала в приемнике — получения, оценки необходимо отфильтровать помеху с помощью фильтра и выполнить демодуляцию копии модулированного сигнала.

Рис. 7.1. Структурная схема системы передачи непрерывных сигналов

Из (Структурной схемы рис. 7.1 видно, что особенности определения помехоустойчивости передачи непрерывных сигналов включают все основные особенности определения помехоустойчивости передачи дискретных сигналов (см. § 6.1). Как и прежде, основная особенность заключается в том, что наиболее полно изучены задачи оценки верности способов приема сигналов, когда способы передачи и характеристики каналов известны.

Наряду с этим оценка помехоустойчивости передачи непрерывных сигналов имеет ряд принципиально новых особенностей. Во-первых, оценивается верность решения самой сложной задачи приема — восстановления (фильтрации) неизвестного полезного сигнала из искаженного модулированного сигнала на фоне помех. Следовательно, качество фильтрации во многом определяет верность. Во-вторых, основными полезными преобразованиями непрерывных сигналов в процессе передачи являются модуляция и демодуляция, поэтому <по существу оценивается помехоустойчивость способа модуляции и модема. В-третьих, помимо модуляции и демодуляции, имеются и другие полезные и паразитные преобразования сигналов которые влияют на качество фильтрации. 43. В четвертых, требуется уметь определять степень сходства так как точное восстановление полезного сигнала невозможно. Следовательно, верность зависит от выбора метрики пространства сигналов, т. е. от того, как определяют расстояние между В-пятых, верность существенно зависит от того, какое расстояние считается малым, т. е. от того, какие сигналы можно считать близкими, например эпсилон-похожими (см. § 5.4). Наконец, в-шестых, выбор критерия верности существенно зависит от цели передачи сигналов, назначения системы и последующего использования принятых полезных сигналов

Все эти особенности определения помехоустойчивости передачи непрерывных сообщений приводят к тому, что существенно усложняется решение задачи в общем виде. Поэтому конкретные задачи ставят так, чтобы использовать накопленный опыт и результаты, полученные при определении помехоустойчивости дискретных систем. Основным методическим приемом является ортогональное разложение полезного сигнала для того, чтобы задачу получения оценки свести к задаче совместной оценки конечного числа случайных коэффициентов этого разложения. Этот прием лежит в основе определения потенциальной помехоустойчивости всех способов модуляции. Для оценки помехоустойчивости, как и ранее, удобно применять критерий максимального правдоподобия с последующим представлением оптимальных решений в виде, полезном для сравнительного анализа передачи непрерывных сообщений.

Рассмотрим достановку задачи оптимального приема. Если операторы известны, то функция правдоподобия

Отыскание максимума (7.2) по всем приводит к оптимальному алгоритму

В качестве оценки полезного сигнала принимается та, которая доставляет минимум среднеквадратической погрешности. Как и в случае приема дискретных сигналов, задача сводится к определению расстояния в гильбертовом пространстве между принятым сигналом и всеми возможными передаваемыми сигналами и выбору такою полезного сигнала, который соответствует минимальному расстоянию.

Непосредственно реализовать алгоритм (7.3) нельзя, так как неизвестны «возможные полезные сигналы». Рассмотрим, какие трудности это порождает. Раскрыв скобки в (7.3), получим

Первый интеграл в (7.4) характеризует энергию принятого сигнала, второй — взаимокорреляционную функцию переданного и принятого сигналов, третий — энергию передаваемого сигнала. Энергия принятого и передаваемого сигналов известны, неопределенность обусловлена тем, что сигнал точно неизвестен и найти взаимокореляционную функцию, как это делалось раньше, невозможно.

Рис. 7.2. Схема квазиоптимального приемника на согласованном фильтре с переменными параметрами

Поступают так. Располагая априорной информацией о способе модуляции и информационном параметре передаваемого сигнала, так обрабатывают принятый сигнал, чтобы дополучить недостающую часть информации об и найти оценку Эту оценку используют для оценки взаимокорреляционной функции получения Такая идея лежит в основе работы квазиоптимального следящего корреляционного приемника и квазиоптимального приемника на согласованном фильтре с переменными, параметрами.

Покажем, как работает квазиоптимальный приемник на согласованном фильтре с переменными параметрами (рис. 7.2). Структурная схема имеет основной информационный канала, который включает согласованный фильтр с переменными параметрами и демодулятор, на выходе которого получают оценку и а также канал обратной связи, который в зависимости от значения с помощью управляющего элемента (УЭ) обеспечивает такое изменение параметров фильтра, чтобы в любой момент времени достигалось оптимальное согласование фильтра с непрерывно изменяемым сигналом Вид демодулятора определяется способом модуляции. Следовательно, в таком приемнике в результате слежения за информационным параметром схема

автоматического согласования фильтра обеспечивает получение текущих оптимальных оценок максимального правдоподобия

Рассмотрение общей постановки оптимального приема показывает, что основной операцией является фильтрация — восстановление модулированного сигнала. Применяют непрерывную и дискретную фильтрацию. Рассмотрим сущность и основные особенности этих способов фильтрации.