Скляр Б. Цифровая связь (2003), страница 8

В этом блоке также указана пебинарная категория сигналов, называемая йг'-арной импульсной модуляцией. Еше одно преобразование на рис. 1.3, помеченное как Передача паласовых сигналов, разделено на два основных блока, когерентный и некогерентный. Демодуляция обычно выполняется с помощью опорных сигналов. При использовании информации о всех параметрах сигнала (особенно фазы) процесс демодуляции называется кагерентным; когда информация о фазе не используется, процесс именуется некагерентным. Обе технологии подробно описаны в главе 4. Глава 5 посвящена анализу «анапа связи.

Среди множества спецификаций, анализов и табличных представлений, поддерживающих разработку систем связи, анализ канала связи занимает особое место, поскольку позволяет представить общую картину системы. В главе 5 воедино сводятся все основные понятия канала связи, необходимые для анализа большинства систем связи.

Канальное кодирование связано с методами, используемыми для улучшения цифровых сигналов, которые в результате становятся менее уязвимыми к таким факторам ухудшения качества, как шум, замирание и подавление сигнала. На рис. 1.3 канальное кодирование разделено на два блока, блок кодирования сигнала и блок структурированных последовательносгей. Кодирование сигнала включает использование новых сигналов, привносящих улучшенное качество детектирования по сравнению с исходным сигналом. Структурированные последовательности включают применение дополнительных битов для определения наличия ошибки, вызванной шумом в канале.

Одна из таких технологий, автоматический запрос повторной передачи (апгошапс гереаг геоиезг — АкО) ~рос~~ распознает появление ошибки и запрашивает отправителя повторно передать сообщение; лругая технология, известная как прямая коррекция агаийан ((опнап) епог сопес- 1.1. Обработка сигналов в цифровой связи 37 акоп — ГЕС), позволяет автоматически исправлять ошибки (с определенными ограничениями). При рассмотрении структурированных последовательностей мы обсудим три распространенных метода — блочное, сверточное и турбокодирование.

Вначале в главе б описывается лииейное блочмае ходярование. В главе 7 мы рассмотрим сверточное кодирование, декодирование Витерби (и другие алгоритмы декодирования) и сравним аппаратные и программные процедуры кодирования. В главе 8 представлено каскадное кодирование, которое привело к созданию класса кодов, известных как турбокоды, а также подробно рассмотрены коды Рида-Соломона. В главе 9 обобшаются вопросы проектирования систем связи и представляются различные компромиссы из областей модуляции и кодировки, которые обязательно должны быть рассмотрены при проектировании системы. Обсуждаются теоретические ограничения, такие как критерий Найквиста и предел Шеннона.

Также исследуются схемы модуляции, позволяющие эффективно использовать полосу, такие как решетчатое кодирование. Глава 1О посвящена сиихронизации. В цифровой связи синхронизация включает оценку как времени, так и частоты. Как показано на рис. 1.3, синхронизация выполняется для пяти параметров. Эталонные частоты когерентных систем требуется синхронизировать с несущей (и возможно, поднесушей) по частоте и фазе. Для некогерентных систем синхронизация фазы не обязательна.

Основной процесс синхронизации по времени — это символьная синхронизация (или битовая синхронизация для бинарных символов). Демодулятор и детектор должны знать, когда начинать и заканчивать процесс детектирования символа и бита; ошибка синхронизации приводит к снижению эффективности детектирования. Следующий уровень синхронизации по времени, кадровая синхронизация, позволяет перестраивать сообщения. И последнее, сетевая синхронизация, позволяет скоординировать действия с другими пользователями с целью эффективного использования ресурсов. В главе !О мы рассмотрим синхронизацию пространственно разделенных периодических процессов.

В главе 1! описаны уплотнение и множесятвеяяый дослтул. Значения этих двух терминов очень похожи; оба связаны с идеей совместного использования ресурсов. Основным отличием является то, что уплотнение реализуется локально (например, на печатной плате, в компоновочном узле или даже на аппаратном уровне), а множественный доступ — удаленно (например, нескольким пользователям требуется совместно использовать спутниковый транспондер). При уплотнении применяется алгоритм, известный априорно; обычно он внедрен непосредственно в систему.

Множественный доступ, наоборот, обычно адаптивен и может требовать для работы некоторых дополнений. В главе 11 мы рассмотрим классические способы совместного использования ресурсов связи; частотное, временттае и кодовое разделение. Кроме того, будут описаны некоторые технологии множественного доступа, возникшие в результате использования спутниковой связи. В главе 12 вводится преобразование, изначально разработанное для военной связи и известное как расширение (артеага(пй). Здесь рассмотрены методы расширения спектра, важные дяя получения защиты от интерференции и обеспечения секретности.

Сигналы могут расширяться по частоте, времени или по частоте и времени. В основном в главе обсуждается расширение частоты. Также глава иллюстрирует применение метода расширения частоты для совместного использования ресурсов с ограниченной полосой в коммерческой переносной телефонии. В главе 13 рассматривается кодирование источника, которое включает эффективное описание исходной информации.

Оно связано с процессом компактного описания гп~~л т Оигнепы и спектоы сигнала согласно заданным критериям точности. Кодирование источника может применяться и к цифровым, и аналоговым сигналам; путем уменьшения избыточности информации коды источника могут снизить системную скорость передачи данных. Следовательно, основным преимушеством кодирования источника является возможность уменьшения объема требуемых ресурсов системы (например, ширины полосы).

Глава 14 посвяшена шифрованию и дешифрованию, основными задачами которых является аутентификация и обеспечение конфиденциальности связи. Поддержание конфиденциальности означает предотвращение извлечения информации из канала несанкционированными лицами ("подслушивание"). Аутентификация подразумевает предотврашение ввода в канал ложных сигналов несанкционированными лицами. В этой главе значительное внимание уделяется стандарту шифрования данных (дага епсгурйоп з!алдан! — РЕБ) и основным идеям, опюсяшимся к классу систем шифрования, называемых системы с открытым ключом. Кроме того, здесь рассмотрена новая схема, названная Ргецу Ооой Рптасу ('"достаточно хорошая секретносп "), которая позволяет эффективно шифровать файлы, предназначенные для отправки по электронной почте. В последней главе !5 рассмотрены каналы с замираниями. Здесь мы обсудим замирание, которое воздействует на мобильные системы„такие как переносные и персональные системы связи (регзопа! сошшип!сайоп зувгеш — РСБ).

В главе перечисляются основные механизмы замирания, типы ухудшения качества и методы борьбы с этим ухудшением. Подробно исследуются два метода: эквалайзер Витерби, реализованный в системе ОЗМ (С~!оЬа! Вуз!ешз (ог МоЬ!!е Сошпшшсайоп — глобальная система мобильной связи), и КАКЕ-приемник, используемый в системах СРМА (Соде Р!т!з!оп Мц!йр!е Ассезз — множественный доступ с кодовым разделением каналов). 1.1.3. Основная терминология цифровой связи Ниже приведены некоторые основные термины, часто используемые в области циф- ровой связи. етсточник информации (!п(оппайоп зоигсе).

Устройство, передающее информацию посредством системы РСК Источник информации может быть аналоговым или дискретным. Выход аналогового источника может иметь любое значение из непрерывного диапазона амплитуд, тогда как выход источника дискретной информации — значения из конечного множества амплитуд. Источники аналоговой информации преобразуются в источники цифровой информации посредством дискретизации или квантования. Методы дискретизации и квантования, называемые форматированием и кодированием источника (рис.

1.3), описаны в главах 2 и 13. Текстовое сообщение (гехгца! шеззаае). Последовательность символов (рис. 1.4, а). При цифровой передаче данных сообщение представляет собой последовательность цифр или символов, приналлежаших конечному набору символов или алфавиту.

Знак (сЬашсгег). Элемент алфхвита или набора символов (рис. 1.4, б). Знаки могут представляться последовательностью двоичных цифр. Сушествует несколько стандартизованных кодов, используемых для знакового кодирования, в том числе код АСС!1 (Ашепсап Яапдагд Соде (ог 1и!оппайоп 1пгегсЬапяе — Американский стандартный код для обмена информацией), код БВСР1С (Ех!епдед Вшау Сайед Респпа1 1пгегсЬапйе Соде — расширенный двоичный код обмена инфор- 39 1.1. Обработка сигналов в цифровой связи мацией), код Холлерита (Но))еп)Ь соде), код Бодо (Вацдгя сск1е), код Муррея (Мопау соде) и код (азбука) Морзе (Могзе соде). ночч Ане то))7 в) ок $9 567 219,73 А б) 9 а в) О О О 1 О О 1 1 1 1 1 О О 1 1 1 1 О 1 О 1 дванчныйаимвал (Н=1,М=2) г! 1О Четверичный символ (Н = 2, М = а) 911 Восьмеричный символ )Н З, М В) Время л) 7 ~ г ,~ 7 ,~ 7 в ленгелЬНОСТЬ Рис. Е4.

Иллюстрации терминов: а) танатаеые сообщение; б) оачвыы; и) натан битве (7-битовый кадАаСЩ)Щ сиытыы тч ) = 1, ..., М, М= 2'; й) лаиааавай цифровой согнал а(г), ) ы 1, ..., М Дваичнал цифра (Ь)лагу дщ11) (бит) (Ьй). Фундаментальная единица информации для всех цифровых систем. Термин "бит" также используется как единица объема информации, что описывается в главе 9. Поток битов (Ьй пгеаш). Последовательность двоичных цифр (нулей и единиц). Поток битов часто называют видеосигналом„или низкочастотным сигналам (ЬвзеЬапд зщпа1); это подразумевает, что его спектральные составляющие размещены от (нлн около) постоянной составляющей до некоторого конечного значения, обычно не превышающего несколько мегагерц.