3.2.2. Реализация алгоритмов оптимального когерентного приема

Реализация полученных алгоритмов оптимального когерентного приема может быть представлена в виде функциональных схем, состоящих из  ветвей обработки входного напряжения  в соответствии с правилами (3.40) и (3.41) и устройств сравнения, определяющих номер -ой ветви в момент .

Функциональные узлы могут быть реализованы на аналоговой или цифровой элементной базе.

Генераторы опорных сигналов должны формировать сигналы, совпадающие с соответствующими реализациями сигналов, поступающих на вход демодулятора из линии связи.

Выполнение неравенства (3.40) означает, что принимаемое напряжение «ближе» всего к образцу сигнала . Функциональная схема оптимальной обработки в соответствии с правилом (3.40) называется схемой с квадраторами (рис.3.4). В момент окончания обработки  производится сравнение выходов m ветвей интегрирования квадратов разностей входного сигнала и образцов сигнала ,  и делается выбор номера k-й ветви по минимуму напряжения. Таким образом принимается решение о том, что передавался k-й сигнал и в момент времени  формируется соответствующее сообщение .

Функциональная схема оптимальной обработки в соответствии с правилом (3.41) объединяющая генератор опорного сигнала , перемножитель и интегратор называется схемой на корреляторах (рис. 3.5).

При корреляционном способе используются образцы сообщения, хранящиеся в памяти приемного устройства.

В соответствии с правилом (3.41) входное напряжение  в пределах интервала наблюдения  перемножается со всеми эталонными реализациями  и результат интегрируется на промежутке . В момент  из значений интегралов вычитаются слагаемые ,  и выбирается наибольший результат.

Наиболее трудно выполнимым требованием в рассмотренных алгоритмах приема сигналов является обеспечение точного фазирования опорных напряжений  и точного совпадения формы. В то же время есть возможность построения оптимального демодулятора с помощью замены коррелятора линейным фильтром с теми же свойствами. Напряжение на выходе любого линейного фильтра в момент времени  определяется интегралом Дюамеля [5, 39]:

,

(3.42)

где    – импульсная переходная характеристика фильтра.

Напряжение на выходе коррелятора

.

(3.43)

Сравнение (3.42) и (3.43) показывает, что напряжения  и  совпадают, если импульсная реакция фильтра удовлетворяет условию:

.

(3.44)

Линейный фильтр обладающий импульсной реакцией вида (3.44), называется фильтром согласованным с сигналом .

Таким образом, функциональная схема оптимальной обработки на корреляторах (рис. 3.5) заменяется схемой на согласованных фильтрах (рис. 3.6).

В отличие от схемы на корреляторах, в схеме на СФ не нужны генераторы опорных напряжений , точно сфазированные с приходящим сигналом. Однако в схеме на СФ должна обеспечена высокая точность выбора момента отсчета , что создает трудности для практической реализации.

Из-за неравномерности АЧХ и нелинейности ФЧХ форма напряжения на выходе СФ значительно отличается от формы входного сигнала. Однако при приеме дискретных сигналов возможная их форма заранее известна и требуется определить лишь номер переданной реализации.