Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Оптимальный и квазиоптимальный прием



 

Полезный сигнал в шумах может быть обнаружен различными способами. Приемное устройство, обеспечивающее обнаружение сигналов на фоне помех и шумов с минимальной вероятностью ошибки, называется оптимальным приемником. Если учитывать не все шумы, а только принципиально неустранимые (квантовые тепловые, дробовые, модовые) и пренебречь остальными (шумы фонового излучения, шумы рассеяния интерференционные помехи и т. п.), то приемное устройство будет обеспечивать квазиоптимальный прием.

Рассмотрим структурную схему фотоприемного устройства (ФПУ) ПРОМ для оптимального или квазиоптимального приема и обработки сигналов оптического излучения ЦВОСП с модуляцией по интенсивности и прямым детектированием оптического излучения (рис. 21.7). Здесь Рос - мощность оптического сигнала на входе ФПУ; ФДет - фотодетектор, преобразующий оптический сигнал в электрический (фототок); ПУс - предварительный усилитель фототока; СООС - схема оптимальной (квазиоптимальной) обработки сигнала; РПУ - решающее пороговое устройство ретрансляционного регенератора ВОСП.

Для оценки качества ФПУ используют отношение правдоподобия:

,

где ω1[z1(t)], ω0[z0(t)] - условные вероятности приема сигнала z1(t), z0(t) при наличии сигнала, соответствующего передаче символов «1» и «0» соответственно. Принимаемый сигнал представляет смесь полезного сигнала S(t) и помехи (шума) п(t),т. е.

(21.4)

Здесь S1(t) и S0(t) - сигналы, соответствующие передаче символов «1» и «0»; п(t) - аддитивная помеха, включающая в себя собственные шумы, шумы дробовых и темновых токов ФПУ.

В (21.4) предполагается, что S1(t)=1(t), S0(t)=0(t) где S - чувствительность фотодетектора; Р1(t) и Р0(t) - мощности оптического излучения на входе ПРОМ при передаче символов «1» и «0».

При определении оптимального (квазиоптимального) приема полагаем, что в тракте отсутствуют линейные искажения, приводящие к интерференционным помехам, обеспечивается надежная тактовая синхронизация, известны амплитуда и длительность сигналов S1(t) и S0(t). В идеальном случае можно принять, что S0(t)=0.



Принятие решения о наличии сигнала в шумах основывается на определении отношения правдоподобия и сравнении его с некоторым допустимым пороговым значением. При допущении равновероятности символов «1» и «0», т. е. р(1) =р(0) =0,5, минимизация вероятности ошибки будет обеспечиваться, если решение будет осуществляться по алгоритму

Λ>1 при приеме «1»;

Λ<1 при приеме «0».

 

 




21.4. Оптимальный приемник на основе р-i-n-ФД

 

Основной вид шумов ПРОМ на основе р-i-n-ФД – собственные, подчиняющиеся нормальному распределению. Отношение правдоподобия:

.

где G0 - равномерная спектральная плотность собственных шумов в полосе частот не менее, чем В=п/2Т, п>>1

Алгоритм принятия решения будет иметь вид:

lnΛ>1 при приеме «1»;

lnΛ<1 при приеме «0».

Таким образом

.

С учетом , (Е – энергия принимаемого полезного сигнала, т.е. символа «1», Еп – пороговое значение)

.

Схема оптимального приемника приведена на рис. 21.7: сигнал с выхода ФДет, усиленный ПУс должен быть перемножен с сигналом φ(t), связанным с сигналом S1(t) соотношением вида φ(t)=ρS1(t), где ρ - весовой коэффициент:

. (21.5)

Далее результирующий сигнал подается на РПУ, где он сравнивается с пороговым значением Еп, т. е. выполняется условие (21.5).



Структурная схема, реализующая рассмотренный алгоритм приведена на рис. 21.8, где кроме ранее принятых обозначений есть следующие: Умн - умножитель с весовым коэффициентом ρ. ВТЧ - выделитель тактовой частоты; ГОС - генератор опорных сигналов φ(t); УТС - устройство тактовой синхронизации; Инт - интегратор.

Фотоприемное устройство, работающее по рассмотренному алгоритму, называется корреляционным приемником, так как в основе его функционирования лежит определение корреляционной функции сигналов z(t) и φ(t).

Реализация оптимального приемника корреляционного типа связана с большими трудностями, особенно для сигналов сложной формы. Есть методы приема, использующие более простые устройства.

Если параметры сигнала S(t) известны и его нужно выделить из смеси z(t), то можно применить оптимальный фильтр с передаточной функцией, однозначно связанной с параметрами сигнала. Такой оптимальный фильтр называется согласованным. (СФ).

Структурная схема ФПУ на основе СФ приведена на рис. 21.9.

Отношение С/Ш определится по формуле:

.

Таким образом, максимум отношения С/Ш зависит только от энергии входного сигнала, пропорциональной току фотодетектора ic=SPизл и спектральной плотности шума на входе СФ.

Даже для простейших практических случаев реализация СФ затруднительна, поэтому обычным способом оптимальной фильтрации является согласование полосы пропускания фильтра с полосой частот полезного сигнала, занимающей максимум его энергии. Такой фильтр называется квазиоптимальным.

Хорошо известна связь между шириной спектра сигнала (одиночного видеоимпульса) Δω и его длительностью τи, т. е. Δω∙τи = const. Для прямоугольного импульса длительностью τи ширина спектра Δω = 8,6/τи. и при использовании СФ с такой полосой пропускания отношение С/Ш снижается на 18%. что по сравнению с оптимальным соответствует снижению защищенности на 1 дБ. Для практических целей это вполне допустимо.



 

 


Просмотров 908

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!