3.5.2. Квазиоптимальные методы приема

Методы обработки сигналов, у которых энергетический проигрыш (3.64) относительно оптимальных не превышает нескольких единиц децибел, принято называть квазиоптимальными (подоптимальными, субоптимальными). Как правило, квазиоптимальные методы обработки отличаются тем, что вместо оптимальных фильтров применяют более простые полосовые фильтры а операция интегрирования заменяется фильтрацией.

В современных системах связи наибольшее применение находят схемы квазиоптимального приема, использующие сигналы ОФМн. Среди методов приема ОФМн сигналов наибольшее распространение получили методы сравнения фаз, обеспечивающие некогерентный прием, и методы сравнения полярностей при когерентном приеме.

Структурная схема демодулятора ОФМн сигналов по методу сравнения фаз представлена на рис. 3.18. В фазовом детекторе (ФД) производится сравнение фаз принятого  и предыдущего  сигналов. Формирование выходных сигналов  после ФД осуществляется так же, как и в схеме приема ФМн сигналов. Так как в этой схеме в качестве опорного напряжения для ФД используется принятый сигнал, то появление обратной работы принципиально исключается.

Демодулятор ОФМн сигналов по методу сравнения полярностей функционально состоит из двух частей: когерентного демодулятора ФМн сигналов и относительного декодера, или схемы сравнения полярностей (рис. 3.19). Принимаемый сигнал сначала обрабатывается когерентным демодулятором ФМн и, конечно, на его выходе наблюдается обратная работа. Однако относительный декодер (линия задержки (ЛЗ) и устройство сравнения (УС)) устраняет ее. Это происходит потому, что в УС сравниваются полярности настоящей и предыдущей посылок и вырабатывается выходной сигнал по следующему правилу: если полярности совпадают вырабатываются положительное напряжение; если полярности соседних посылок разные – отрицательное. Обратная работа изменяет полярность как настоящей, так и предыдущей посылок и поэтому не сказывается на полярности сигнала на выходе УС.

Отношение мощности сигнала к мощности шума на выходе полосового фильтра рассчитывается по формуле [6]:

,

где    - полоса пропускания фильтра. Поскольку на выходе оптимального фильтра отношение равно h2:

, то

энергетический проигрыш квазиоптимального метода

.

Чем уже полоса пропускания фильтра , тем меньше энергетический проигрыш квазиоптимальной схемы. Однако чрезмерное уменьшение ширины полосы пропускания фильтра приводит к увеличению длительности переходных процессов в устройстве; действие предыдущей посылки начинает сказываться на последующей. Вероятность ошибки увеличивается. Оптимальная с точки зрения помехоустойчивости ширина полосы пропускания . Поэтому энергетический проигрыш в лучшем случае составляет около 2 дБ.

Учитывая энергетический проигрыш , который получается при замене согласованных фильтров полосовыми фильтрами, получим следующие оценки вероятностей ошибок в подоптимальных схемах [6]

для АМн;
для ЧМн;        для ОФМн.

Сравнивая помехоустойчивость оптимального и квазиоптимального приема дискретных сигналов видим, что переход к квазиоптимальному приему сигналом ЧМн приводит к увеличению вероятности ошибки вследствие уменьшения  в  раз.