Кловский Д.Д. Теория электрической связи. Сборник задач и упражнений (1990)

Д.Д.Кловский В.А.Шилкин ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОИ СВЯЗИ Сборник задач и упражнений Допущено Министерством связи СССР в качестве учебного пособия для студентов вузов связи, обучающихся по специальностям 23.05 «Автоматическая электросвязь», 23.06 «Многоканальная электросвязь», 23.07 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение» Москва ® "Радио и связь» 1990 ББК 32.88 К80 УДК 621.312.0! (076) ОГЛАВЛЕНИЕ 5 7 7 13 !5 18 18 26 15ВА) 5-256-00675-4.

27 3! 37 40 40 47 51 59 63 Учебное издание 63 Кловский Даниил Давыдович Шалкин Владимир Лфанасьеаич 67 72 ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ. СБОРЕ!ИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ 76 79 79 8! 87 88 94 Учебное пособие ИБ № 1!56 94 99 102 © Кловский Д. Д., Шипкин В. А., 1990 15вй) 5-256-00675-4 107 Рецензенты: кафедра теории электрнческой связи Одесского электротехнического иаститута связи им. А.

С. Попова (зав. кафедрой д-р техн. наук проф. Л. Г. Зюко), д-р техн, наук проф, .7, Ф, Гри- гороаский Редакция литературы по информатике и вычислительной технике Кловский Д. Д., Шилкии В. А. К 60 Теория электрической связи. Сб, задач и упражиеиий: Учеб. пособие для вузов. — Мл Радио и связь, 1990. — 280 сл ил. Приводятся задачи по основным разделам курса теории электрической связи, в которых отражаются общие закономерности передачи информации по каналам связи, Отмечаютсн поте!шпальные возможности различных спосгбов передачи и приема снгнаяов. В каждом разделе даются краткие теоретические сведения. Для части задач приводятся подробные решения.

Остальные задачи сопровождаются указаниями к решению и ответами. Для студеатов вузов, обучающихся по спеднальностям «Авто. магическая электросвязь», «Многоканальная электросвязь», «Радиоовязь, радиовещание и телевидение» и смежным саецнальностям. 2303020000-092 К 98-90 ББК 32.88 046(01)-90 Завел!паж»в редакцией Г. В Казырвва Ргззкгар В И. Чвваава Пвр пл«г хузажзвхв С. Ю.

Лрх вгг. вага Хузажгг в п.а р завгар Л В. Проц нха Технический редактор Г Г. Радава. Корректор Г. В,;]зезидавв« Слава в набор 29.05.89 Падппсзва в псчзгь 02 04 90 Фармзг бОХ909м Бумаг» гвпагр. М 2 Гарнитура звгсрзгурзвя Печать высокая Усп. пвч л. 17,5 Усв. «р -агг. 17,5 5'«взл. л !5.5! Тираж 7000 з«з.

Иза М 21142 Ззп. М 55 Цепь 95 к. Издательство «Рзцва и связь, 101000 Маска», Почтамт, з!я 595 Твпагрвфпп издательства «Рвлпа н связь», 101000 Масхзз, ул. Кпразз, д. 40 Предисловие СИСТЕМЫ СВЯЗИ И СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИИ 1.1. Сообщение и сигнал, система связи, канзл связи 1.2.

Кодирование и декодирование 1.3. Модуляция Глава 2. СООБЩЕНИЯ, СИГНАЛЫ, ПОМЕХИ 21. Сообщения, сигналы и помехи как случайные процессы 2.2. Спектры случайвых процессов 2.З Огибающая, мгновенная фаза и частота узкополосного случайного процесса 2 4. Пространства сообщений и сигиа.чов 2.5. Основы теории дискретизации функций непрерывного аргумента. Теорема Котельникова Глава 3. КАНАЛЫ СВЯЗИ 3.1. Модели каналов связи и их математичеокое описание . 3.2. Изменения формы сигналов, обусловленные характеристиками непре~рывного канала 3.3, Адднтнвные пачехи в непрерывном канале связи 3.4. Прохождение случайных воздействий через канзл связи и его звенья 3 5.

Уравнения состояния. Марковокие модели каналов связи . 1 лава 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ 4 1. Кодичественное определение информации. Энтропия и производительность дискретного источника сообщений 4 2 Количес~во и скорость передачи информации по дискретному каналу, Пропускная способность дискретного канала. Теорема кодирования для каналоя с шумами 4 3.

Энтропия и производительность непрерывного источника сообщений 4.4. Количество и скорость передачи информации по непрерывному каналу. Пропускная способность непрерывного канала . Глава 5. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОМБХОУСТОИЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ 5 1. Принципы помехоустойчнвого кодирования . 5.2. Линейные двончпые блочные коды 53.

Пикличеокие коды 5.4. Некоторые разновидности корректирующих кодов . Глава 6. ПРИЕМ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ 6.1. Критерии оптимального приема. Алгоритмы оптимального приема при точно известном сигнале . 6.2. Реализация алгоритма оптимального приема при точно известном сигнале на основе согласованных фильтров 6.3. Помехоустойчивость (вероятность ошибки) оптимальных схем приема ВРВ точно известном сигнале .

6.4. Алгоритм оптимального приема и помехоустойчивость при неопределенной фазе я амплвтуде сигнала !!О !!о 114 1!8 !24 ПРЕДИСЛОВИЕ 124 128 !28 131 137 137 141 143 147 !50 155 172 !85 199 205 230 246 247 254 266 280 Список литературы Гл а в а 7 пРием непРеРыВных сООБЩений 7.1. Оптимальная оценка отдельных параметров сигнала 7.2. Опвнмальная демокуляция непрерывных сообщений.

Расчет помехоустойчивости аналоговых систем передачи 7.3. Оптимальная линейная фильтрация по критерию минимума среднего квадрата ошибки . Глава 8. ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ ПЕРЕДАЧИ НЕПРЕРЫВНЫХ СООБ. щенип 8УЕ Характеристики качества передачи непрерывных сообщений в систе. мах с импульсно-кодовой модуляцией Г л а в а 9 ТЕОРИЯ МНОГОКАНАЛЬНОЙ ПЕРЕДАЧИ СООБЗЦЕНИЙ 9.1. Основы теории разделения сигналов 9.2. Способы разделения сигналов Г л а в а 1о метОды !юВышения эФФектиВнОсти систем пе.

РЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ 10.1. Предельная эффективность систем передачи сообщений 10.2. Эффективность аналоговых и цифровых систем 10.3. Характеристики эффективности многоканальных систем 10.4. Эффективность избыточного кодирования и многапозиционпых сигналоп Решения и указания к решению задач главы 1 Решения и указания к,решению задач главы 2 Решения и указания к решени!о задач главы 3 Решения и указания к,решению задач главы 4 Решвш!я и указания к решению задач главы 5 Решения и указания к решению задач главы 6 Решения и указания к решению задач главы 7 Решения и указания к решению задач главы 8 Решения и указания к решению задач главы 9 Решения и указания к решению задач главы 10 Ответы Предлагаемая книга является первым учебным пособием по курсу «Теория электрической связи» (ТЭС), изучение которого с 1988 г.

предусмотрено учебными планами для специальностей «Автоматическая электросвязь», «Многоканальная электросвязь», «Радиосвязь, радиовещание и телевидение» институтов связи. При подготовке книги авторы использовали многолетний опыт преподавания курса «Теория передачи сигналов» в Куйбышевском электротехническом институте связи, а также опыт работы над учебным пособием «Теория передачи сигналов в задачах», вышедшим в издательстве «Связь» в 1978 г. и положенным в основу настоящего издания. Согласно программе курса ТЭС в данное учебное пособие, в отличие от названного, включены задачи по таким разделам как «Системы связи и способы передачи сообщений», «Уравнения состояния. Марковские модели каналов связи», «Цифровые методы передачи сообщений». В раздел «Пространства сообщений и сигналов» введены задачи по ансамблям многомерных сигналов.

Выделен в отдельную главу и существенно дополнен материал по методам повышения эффективности систем связи. Значительно переработаны главы «Теория многоканальной передачи сообщений» и «Основы теории помехоустойчивого кодирования», в которую включены новые задачи, в частности по сверточным кодам. Учебное пособие условно можно разделить на две части: в первой приводятся задачи, во второй — решения и ответы. По содержанию, расположению материала и основным обозначениям пособие соответствует учебнику [12~, рекомендованному для изучения курса ТЭС, и дополняет его.

Книга содержит 10 глав, в которых приведено около 600 задач, иллюстрирующих общие закономерности передачи сообщений по каналам связи, потенциальные возможности способов передачи и приема сигналов. Каждый раздел имеет краткое теоретическое введение, в котором даны основные расчетные соотношения. В пособии приведены как простые, так и сложные задачи, решение которых может показаться затруднительным. В этих случаях потребуется квалифицированная помощь преподавателей.

В книгу не вошли традиционные задачи по расчету вероятностных характеристик случайных величин и случайных процессов, которые содержатся, например, в 18, 61 При решении ряда задач возникает необходимость использования микроЭВМ. В этом случае 5 и,=тРР, Р,= РЗ(й Рмнн можно воспользоваться прикладными программами из (1, 5, 9). Многие вероятностные задачи расчета отдельных звеньев систем передачи сообщений, которые стоят перед современными инженерами, занимающимися разработкой и эксплуатацией систем связи, требуют знаний, выходящих за пределы курса ТЭС.

В этом случае следует обратиться к специальной литературе. Однако при этом необходимо овладеть основными идеями и методами расчета статистической теории связи. Именно с этой точки зрения книга может оказаться полезной широкому кругу читателей, занимающихся разработкой и эксплуатацией систем передачи сообщений„ Г л а в а 1. СИСТЕМЫ СВЯЗИ И СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ 1.1. СООВЩЕНИЕ И СИГНАЛ, СИСТЕМА СВЯЗИ, КАНАЛ СВЯЗИ Сообщением называют совокупность знаков (снмволов), содержащих те илн иные сведения (ннформацию).

Сообщения дискретного источника (текста телеграммы, данные с выхода ЭВМ и другие) образуют счетные множества (зтн символы можно пронумеровать), в то время как сообщения непрерывного источника (речь, музыка, телевизионное изображение) образуют несчетные (ковтинуальные) множества. Физический процесс, отображающий (несущий) передаваемое сообщение по времени, называют сигналом. Если сигнал представляет собой функцию и(1), принимающую только дискретные значения ию его называют дискретным (точнее дискретным по состояниям). Если сигнал может принимать любые значения в некотором интервале, его называют непрерывным (по состояниям) или аналоговым. Иногда сообщение (сигнал) задается не на всей оси времени, а только в определенные моменты 1» Такие сообщения (сигналы) называют дискретными по времени.