В книге излагаются принципы, методы и способы создания систем передачи цифровой информации. Большое внимание уделяется постановке рассматриваемых задач и получению соотношений для инженерных расчетов и оценок.
Рассматрираются особенности систем, критерии оценки качества их работы и предельные возможности при передаче цифровой информации, а также вопросы представления информации в цифровой форме и особенности передачи ее по каналам как с постоянными, так и со случайными параметрами. Анализируются различные методы повышения качества передачи цифровой информации по каналам с помехами. Излагается методика инженерного расчета основных параметров цифровых линий связи и приводятся примеры.
Книга является учебным пособием для студентов радиотехнических специальностей вузов, а также может быть полезна специалистам в области теории и техники передачи цифровой информации.
70 рис., 18 табл., библ. 161 назв.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Книга представляет собой учебное пособие по курсу «Системы передачи цифровой информации» и предназначена в первую очередь для студентов радиотехнических специальностей вузов. Основой книги явился курс лекций, который читался автором в Московском энергетическом институте в 1969—1973 гг. Главная цель, которую поставил автор, состояла в том, чтобы изложить в систематизированном и доступном виде ряд важных вопросов передачи цифровой информации.
В книге излагаются .идеи, принципы и методы, которые лежат в основе построения современных цифровых информационных систем. При рассмотрении вопросов особое внимание обращено на постановку задач, а также на обсуждение исходных данных, принимаемых идеализации и допущений. По возможности автор стремился не перегружать материал пособия математическими выкладками и доказательствами. Поэтому в ряде случаев строгому обоснованию рассматриваемых результатов уделяется меньшее внимание, чем их прикладной стороне. Всюду, где появлялась возможность, изложение доводилось до соотношений, позволяющих проводить инженерные расчеты и оценки.
Автор не ставил перед собой задачу рассмотреть все наиболее существенные вопросы цифровой передачи информации. Такие вопросы, как синхронизация в цифровых системах связи, учет межсимвольных искажений, кодирование и декодирование информации и ряд других, рассмотрены очень кратко, а некоторые вопросы вообще
не затронуты.
Несмотря на это автор надеется, что пособие облегчит студентам знакомство с многочисленной и непрерывно увеличивающейся литературой по цифровым системам связи, позволит им быстрее и правильнее ориентироваться в этой литературе при решении тех или иных вопросов в процессе учебно-исследовательской работы, курсового и дипломного проектирования.
3
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ....
Глава 1. Общие сведения о системах передачи цифровой информации.............. 5
1.1. Введение............. 5
1.2. Основные показатели качества передачи цифровой информации .............Ю
1.3. Области применения систем передачи цифровой информации .............12
1.3.1. Передача данных (12). 1.3.2. Космическая связь (14). 1.3.3. Цифровая телеметрия (15). 1.3.4. Системы дальней цифровой связи и управления (16).
1.4. Структурная схема цифровой линии связи ... 17
'1.5. Основные критерии и показатели качества работы
цифровых систем передачи информации .... 25
1.6. Проблема оптимизации цифровых линий связи ... 28 1.6Л. Оптимизация 'Системы связи в целом . . 30
1.6.2. Оптимизация приемной части системы связи . 33
1.7. Предельные возможности систем передачи цифровой "информации. Выбор вида сигналов......36
1.8. Краткие итоги гл. 1 ........ 45
Контрольные вопросы и задачи ......... 46
Список литературы............47
Глава 2. Представление информации в цифровой форме . . 49
2.1. Введение...........'. . 49
2.2. Дискретизация непрерывных сообщений по времени 51
2.2.1. Постановка задачи. Принципы дискретизации по времени (51). 2.2.2. Математическая модель непрерывного сообщения (54). 2.2.3. Предельная дискретизация по времени непрерывных сообщений с ограниченным спектром (57). 2.2.4. Дискретизация по времени непрерывных сообщений с учетом реальных способов восстановления (61).
2.3. Дискретизация непрерывных сообщений по уровню (квантование) ........... 65
2.4. Преобразование дискретизированных сообщений в цифровую форму............ 67
2.5. Основные виды первичных кодов и их особенности . 75
2.6. Краткие сведения о первичных стандартных кодах 82
2.7. Краткие итоги гл. 2......... 88
Контрольные вопросы и задачи.........90
Список литературы............91
Глава 3>. Оптимальный прием двоичных сигналов в каналах
с постоянными параметрами........93
3.1. Введение ............93
3.2. Оптимальное различение дискретных сигналов методом проверки статистических гипотез ..... 99
3.3. Структура оптимальных приемников различения двух сигналов на фоне белого гауссовекого шума . . . 106 3.3.1. Оптимальные .приемники сигналов с пассивной паузой (108). 3.3.2. Оптимальные приемники сигналов
с активной паузой (112).
3.4. Помехоустойчивость оптимальных приемников различения двух сигналов..........115
3.4Л. Вероятность ошибки при оптимальном приеме сигналов с пассивной паузой (1'17). 3.4.2. Вероятность ошибки при оптимальном приеме сигналов с активной паузой.
3.5. Сравнение помехоустойчивости оптимального приема
при разных видах сигналов.......126
3.6. Краткие итоги гл. 3.........131
Контрольные вопросы и задачи.........132
Список литературы ............134
Глава 4. Реальные способы приема простых двоичных сигналов о каиалах с постоянными параметрами . . . 135
4.1. Введение.............135
4.2. Некогерентный прием простых амплитудно-манипули-рованных сигналов..........138
4.3. Некогерентный прием простых частотно-манипулиро-ванных сигналов...........147
4.4. Некоторые особенности приема простых фазоманипу-лированных сигналов.........151
4.5. Схемы формирования опорного напряжения в приемниках ФМн сигналов.........155
4.5.1. Схема Пистолькорса (155). 4.5.2. Схема Сифо-рова (156). 4.5.3. Схема Костаса (157).
361
4.6. Метод передачи цифровой информации сигналами
с относительной фазовой манипуляцией .... 459
4.7. Методы приема сигналов с относительной фазовой
манипуляцией........, , . 164
4.7.1. Корреляционный (когерентный) метод приема (165). 4.7.2. Автокорреляционный (некогерентный метод приема) (171). 4.7.3. Сравнение корреляционного и автокорреляционного методов приема ОФМн сигналов (177);
4.8. Влияние межкимвольных искажений и неидеальности синхронизации на передачу цифровой информации . 179 4.8.1. Межсимвольные искажения (179). 4.8.2. Неидеальность синхронизации (182). 4.8.3. Оценка помехоустойчивости и реальной скорости передачи двоичных сигналов (185).
4.9. Краткие итоги гл. 4 ,.»,..,... 186 Контрольные вопросы и задачи . . , ... . . , 189 Список литературы „.......... 189
Глава 5. Прием двоичных сигналов в каналах со случайными
параметрами.............191
5.1. Введение............. 191
5.2. Упрощенная модель замирания сигнала в средах со случайно изменяющейся микроструктурой .... 197
5.2.1. Время многолучевого растяжения сигнала (200).
5.2.2. Допплеровское растяжение спектра сигнала (202).
5.2.3. Глубина и скорость замираний огибающей сигнала (204). 5.2.4. Закон распределения флюктуации огибающей сигнала (207).
5.3. Одиночный оптимальный прием двоичных флюктуирующих сигналов.........., 213
5.4. Вероятность ошибки при одиночном приеме флюктуирующих сигналов..........218
5.5. Разнесение сигналов как метод борьбы с замираниями. Виды разнесения......... 225
5.6. Основные методы разнесеиного приема .... 230 5.6.1. Додетекторное объединение ветвей (231). 6.6.2. Последетекторное объединение ветвей (236). *
5.7. Методы разнесенного приема с додетекторным линейным объединением ветвей......• . . 237
5.7.1. Разнесенный прием с использованием автовыбора лучшей ветви (237). 5.7.2. Разнесенный прием
с линейным сложением ветвей (242). 5.7.3. Разнесенный прием с оптимальным линейным сложением ветвей (245). 5.7.4. Сравнение методов разнесенного приема с линейным объединением ветвей (250).
5.8. Методы разнесенного приема с последетекторным объединением ветрей .,.,,... 253
362
5.8.1. Разнесённый прИем с некогерентным объединением ветвей (254). 5.8.2. Разнесенный прием с дискретным сложением (258).
5.9. Краткие итоги гл. 5..........260
Контрольные вопросы и задачи.........262
Список литературы............265
Глава 6. Методы повышения качества работы систем передачи
цифровой .информации.........266
6.1. Введение.............266
6.2. Многопозиционные сигналы эффективно использующие отведенную полосу частот ........ 267
6.3. Примеры применения сигналов с многократной фазовой манипуляцией ........... 271
6.4. Особенности сложных сигналов и основные требования
к таким сигналам........... 277
6.5. Методы получения сложных сигналов.....283
6.5.1. Получение сложных сигналов с помощью псевдослучайных бинарных последовательностей (283).
6.5.2. Получение сложных сигналов с помощью частотно-временного кодирования (292).
6.6. Методы приема сложных сигналов.....295
6.6.1. Оптимальный когерентный прием (296). 6.6.2. Оптимальный некогереитный прием (298).
6.7. Примеры применения сложных сигналов » цифровых
системах связи...........301
6.7.1. Применение сложных сигналов в многолучевых каналах (301). 6.7.2. Применение сложных сигналов
для борьбы с помехами (304). 6.7.3. Применение сложных сигналов для улучшения эффективности использования отведенного диапазона частот (305).
6.8. Общие сведения о корректирующих кодах . . . 307
6.8.1. Основные виды корректирующих кодов (309).
6.8.2. Основные параметры корректирующих кодов (ЗГ1). 6.8.3. Оценка корректирующих возможностей линейных кодов (314).
6.9. Возможности повышения помехоустойчивости приема цифровой информации с помощью корректирующих кодов......,.......315
6.10. Методы кодирования и декодирования систематических кодов......,,.... 321
6.11. Цифровые системы связи с обратным каналом-" . 326 6.11.1. Системы с решающей обратной связью (327). 6.1Г.2. Системы с информационной обратной связью (329).
6.12. Краткие итоги к гл. 6.........330
Контрольные вопросы и задачи.........332
Глава 7. Расчет основных характеристик цифровых линий связи 336
7.1. Введение . ............ 336
7.2. Инженерная методика энергетического расчета линии связи.............. 337
7.3. Энергетический расчет космических линий связи . . 341 7.3.1. Радиолиния «космический аппарат—Земля» (342). 7.3.2. Радиолиния «Земля — космический аппарат» (345).
7.4. Энергетический расчет цифровой гидроакустической линии связи............ 345
Контрольные вопросы и задачи , ........ 352
Список литературы............ 353
Приложение 1 ............. 354
Приложение 2.............. 355
Предметный указатель........... 356
Цена: 150руб.
