الهندسةهندسة الاتصالات

جهاز الاستقبال الخطي المثالي – Optimum Linear Receiver

اقرأ في هذا المقال
  • ما هو جهاز الاستقبال الخطي المثالي؟
  • ميزات جهاز الاستقبال الخطي المثالي
  • مستقبل الارتباط - correlation receiver

يتم تحديد مشكلة الاستقبال في الاتصالات الرقمية بعبارات عامة ويتم اشتقاق قاعدة القرار المثلى المقابلة التي تقلل من معيار أداء محدد، كما يسمى متوسط ​​الخسارة حيث الاستقصاءات العامة مخصصة لفئة من معايير الأداء تحتوي على رمز متوسط ​​ومتوسط ​​احتمال خطأ بتات كحالات خاصة، وذلك بافتراض أنّ الاتصال المتسلسل لجهاز الإرسال والقناة ويمكن نمذجة بعض الواجهة الأمامية للمستقبل كآلة احتمالية منفصلة للحالة المحدودة.

ما هو جهاز الاستقبال الخطي المثالي؟

جهاز الاستقبال الخطي المثالي: هو جهاز تم تصميمه لتقليل احتمالية حدوث خطأ في القرار حيث لا توجد بنية مستقبلية أخرى يمكن أن توفر احتمالية أقل للخطأ.

تم تطوير مستقبل خطي مثالي لأنظمة الإرسال الرقمي متعدد القنوات من أجل الحد الأدنى من (Pe) ولمعيار التأثير الصفري حيث يتم تعريف معيار (Nyquist) متعدد الأبعاد مع نظرية حول أمثلية خط تأخير متناهٍ ومتعدد النقرات، وعلاوة على ذلك يتم إعطاء خوارزمية لحساب إعدادات مفتاح الخط التأخير المتعدد النقر، حيث يتم تبسيط هذه الخوارزمية في الحالات التي تكون فيها الضوضاء صغيرة جداً بحيث يمكن إهمالها، كمثال يتم النظر في نقل البيانات الثنائية عبر كابل الذي يتكون من أربعة أسلاك متطابقة، وتقع بشكل متماثل داخل درع أسطواني.

ميزات جهاز الاستقبال الخطي المثالي:

يتم اشتقاق بنية المستقبل التي تقلل من متوسط ​​احتمال الخطأ بت من خلال اتخاذ القرارات المثلى على أساس تسلسل إدخال المستقبِل بالكامل والذي يحتوي فقط على تعقيد متزايد خطياً مع تزايد طول التسلسل، كما يتضح أنّ افتراض الآلة الاحتمالية يتم تحقيقه في مجموعة واسعة من حالات النقل المهمة عملياً ويتضح أيضاً أنه في بعض الحالات الخاصة، تكون البنية المثلى للمستقبل مستقلة عن طول التسلسل.

في أنظمة النطاق العريض الراديوي النبضي، قد يتسبب التأخير متعدد المسارات في تداخل النبضات المستقبلة مع بعضها البعض، كما يتسبب تداخل النبضات في حدوث تداخل بين النبضات (IPI) والذي قد يحد بشدة من أداء النظام خاصة في بيئات متعددة المسارات كثيفة.

يتم النظر في مشكلة تصميم مستقبل أمثل لنظام اتصالات ألياف الضوئية الرقمي مع إحصائيات إشارة بواسون وضوضاء غاوسية مضافة عندما تتداخل النبضات المستقبلة مع تشتت قناة الإرسال، وتكون نسبة إشارة القدرة إلى الضوضاء هي معيار التحسين، مثل معيار الحد الأدنى لمتوسط ​​الخطأ المربع كما ينتج عن هذا التحسين سلسلة من التصفية المسبقة والمرشح المستعرض مع مكاسب نقر معينة.

تختلف مكاسب النقر وفقاً لما إذا كان يتم البحث عن الحد الأدنى لمتوسط ​​الخطأ المربع أو الحد الأقصى لنسبة الإشارة إلى الضوضاء حيث توضح المقارنة العددية بين متوسط ​​معدلات الخطأ أنّ المرشح الأمثل هو أفضل نسبة إشارة إلى ضوضاء، كما يؤدي إلى تصميم مستقبِل بمتوسط ​​معدل خطأ أقل.

يتم تحديد مشكلة الاستقبال في الاتصالات الرقمية بعبارات عامة ويتم اشتقاق قاعدة القرار المثلى المقابلة التي تقلل من معيار أداء محدد، يسمى متوسط ​​الخسارة، وإنّ الاستقصاءات العامة مخصصة لفئة من معايير الأداء تحتوي على رمز متوسط ​​ومتوسط ​​احتمال خطأ بتات كحالات خاصة، وبافتراض أنّ الاتصال المتسلسل لجهاز الإرسال والقناة وربما يمكن نمذجة بعض الواجهة الأمامية للمستقبل كآلة احتمالية منفصلة للحالة المحدودة.

يتم اشتقاق مستقبل الاحتمال الأقصى الأمثل لتقدير تسلسل المعلومات الذي يمر عبر مشفر تلافيفي والقناة بجزء ذاكرة محدود معروف متبوعاً بجزء صاخب بلا ذاكرة باستخدام المفاهيم النظرية للتحكم حيث تم تصميم المشكلة على أنّها مشكلة تحكم منظم حيث يكون المصنع قيد الدراسة عبارة عن آلة حالة محدودة برموز المعلومات كمدخلات.

إنّه في شكل يمكن من خلاله تطبيق البرمجة الديناميكية للحصول على حل عام حيث يتم تحليل حالة إرسال إشارات معدلة بسعة النبضة (PAM) عبر قناة خطية مع ضوضاء غاوسية بيضاء مضافة بالتفصيل ويتم اشتقاق الحدود العليا والسفلى لمعيار الأداء واحتمال حدوث خطأ في تسلسل المعلومات.

تم اشتقاق نموذج إحصائي لمخرجات الكشف البصري، مع الأخذ في الاعتبار هذا التمييز الكمي والضوضاء الحرارية في نظام دارة المستقبل والتيار المظلم في الكاشف البصري والتضاعف الضوئي العشوائي، علاوة على ذلك يعتبر نظام الكشف البصري نظام تكامل مثالي حيث يتم التعبير عن ناتج الكشف البصري باستخدام متجه قيمة العينة المعتمدة على الوقت.

مستقبل الارتباط – correlation receiver:

مستقبل الارتباط (correlation receiver): هو مستقبل علم الفلك الراديوي الذي يتم فيه تقسيم قدرة الضوضاء من هوائي واحد ومضاعفتها بنفسه أو قدرة الضوضاء من ذراعي مقياس التداخل حيث تُعطي الإشارات غير المترابطة مخرجات يكون متوسط ​​قيمتها صفراً عند ضربها معاً، ومع ذلك فإنّ الإشارات المرتبطة تنتج مكونات بالقرب من الصفر تردد تعطي انحرافاً ثابتاً في نواتج المضاعف، وبالإضافة إلى استخدامها في قياس التداخل الراديوي حيث تُستخدم مستقبلات الارتباط لتقليل تأثير التداخل والتغيرات في الكسب ومعلومات النظام الأخرى.

في علم الفلك الراديوي، يشير مصطلح الارتباط عادةً إلى جهاز رقمي يأخذ تدفقات رقمية من عينات (Nyquist) تمثل الفولتية الموجودة في واحد أو أكثر من مستقبلات الراديو وتحسب وظيفة الارتباط المتبادل كدالة للتأخر الزمني، وعلى عكس الفولتية اللحظية يمكن دمج وظيفة الارتباط المتبادل دون تدهور الإشارة وإغراقها بمعدل بيانات أقل بكثير إلى الكمبيوتر حيث تقع عوامل الارتباط في قلب جميع مصفوفات تركيب فتحات التلسكوب الراديوي الحديثة مثل (VLA).

في نظام الاتصالات الرقمية المزودة بإزاحة الفوضى (CSK)، تُستخدم عادةً عوامل الارتباط التي يتبعها جهاز المقارنة للكشف المتسق عن الإشارة، ومع ذلك فإنّ طريقة الكشف هذه لا تأخذ في الاعتبار التباين الزمني لطاقة البتات حيث يتم اشتقاق الكشف الأمثل لنظام (CSK) ثنائي مع الأخذ في الاعتبار التباين الزمني لطاقة البت لتقليل معدلات الخطأ، كما يتم إجراء عمليات المحاكاة لمقارنة الأداء بين المستقبل الأمثل والمستقبل النموذجي حيث توفر النتائج معايير أداء نظرية لأنظمة (CSK) المتماسكة للمراجع المستقبلية.

يتم الحصول على الحلول في كاشف الحوسبة الأمثل للإشارات الغوسية أو الإشارات المعروفة المرسلة عبر مسارات الانتثار حيث تكون الإشارات أكثر اضطراباً بسبب الضوضاء الغوسية البيضاء المضافة، كما يعمل المستقبل الأمثل على أشكال الموجة المستقبلة مع وظائف المرشح وثوابت الانحياز المحددة بواسطة أزواج من المعادلات التكاملية غير المتجانسة والمتجانسة.

أصبح من الممكن استخلاص بعض الاستنتاجات العامة من بينها أن وظائف المرشح يمكن تحقيقها مادياً ممّا ينتج عن الحل التقريبي أي للمستقبل الأمثل بمسار الانتثار عند النسب الصغيرة للإشارة إلى الضوضاء رسم تخطيطي للكتل له آثار مثيرة للاهتمام، أمّا بالنسبة لمسار الانتثار المفرد حيث يمكن تفسير المستقبل الأمثل على أنّه مزيج من رابط مع مقدر أمثل لنوع (Wiener)، كما تم التحقيق بالتفصيل في بعض الحالات الخاصة التي يكون فيها الحل الكامل ممكنًا، كما تم رسم المنحنيات المناسبة.

المصدر
Digital Communications: Satellite/Earth Station EngineeringOptimum Receivers for AWGN ChannelsOptimal linear receiver filters for binary digital signalsOn the Optimum Linear Receiver for Impulse Radio Systems in the Presence of Pulse OverlappingCoherent optical receivers - the complete answer

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى