Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Сигналы и ключевые этапы их обработки прослеживаются, начиная от источника информации через передатчик, канал, приемник и заканчивая, в конечном итоге, ее адресатом. Преобразования сигналов сгруппированы согласно девяти функциональным классам: форматирование и кодирование источника, передача видеосигнала, передача полосового сигнала, выравнивание, канальное кодирование, уплотнение и множественный доступ, расширение спектра, шифрование, синхронизация. В этой книге основное внимание уделяется задачам системы цифровой связи и необходимости альтернатив между основными параметрами системы, такими как отношение сигнал/шум, вероятность ошибки и эффективность использования полосы пропускания.
Структура книги В главе 1 вводятся основные понятия систем цифровой связи и называются основные преобразования сигналов, которые подробно будут рассмотрены в последующих главах. Даются некоторые основные сведения относительно случайных величин и аддитивиага белого гауссавагв шума (асЫйче шй)ге Оацабап пойе — АМгбХ). Кроме того, упанавлнвается связь между спектральной плотностью мощности и автокорреляционной функцией, а также рассматривается передача сигналов через линейные системы. В главе 2 рассмотрен такой этап обработки сигналов, как форматирование; он необходим для формирования информационного сигнала, совместимого с цифровой системой.
Глава 3 посвящена вопросам передачи видеосигнала, обнаружения сигналов в гауссовом шуме и оптимизации приемника. В главе 4 рассмотрена паласовая передача и связанныс с ней технологии модуляции и демодуляции/летектирования. В главе 5 дан анализ канала передачи даппых, позволяющий составить обшее представление о системе. В этой главе представлено несколько "тонких" моментов, которые в литературе обычно цропускаются. В главах б — 8 рассмотрено канальное кодирование — рентабельный способ реализации разнообразных компромиссов, связанных с производительностью системы.
В главе б основное внимание уделяется лииейиым блочным кодам, в главе 7 — свертачным кодам, а в главе 8 — кодам Рида-Саламана и каскадным кодам, в часпюсти турбакадам. В главе 9 рассматриваются различные проектные компромиссы при использовании модуляции/кодирования, связанные с вероятностью битовой ошибки, эффективностью использования полосы и отношением сигнал/шум.
Освсшаются также важные аспекты кодовой модуляции, в частности решетчатое кодирование. Глава 10 посвяшена сиихраяиза- Сточктчоа книги ции цифровых систем. В ней рассмотрено использование контура фазовой авгоподстройки частоты (ФАПЧ) дпя синхронизации несущей. Описана также битовая синхронизация, кадровая синхронизация и сетевая синхронизация. Кроме того, вводятся некоторые способы обеспечения синхронизации с использованием цифровых методов. В главе 11 рассматривается уплотнение и мналсественный дасшун.
Здесь исследуются доступные методы эффективного использования ресурса связи. В главе 12 вводятся методы расширения слеяара и их применение в таких областях, как множественный доступ, масштабирование и подавление интерференции. Эта технология важна как дпя военных, так и коммерческих приложений. В главе 13 рассматривается кодирование источника, представляющее собой особый класс форматирования данных.
И форматирование, и кодирование источника включают оцифровывание данных; основное отличие состоит в том, что кодирование источника дополнительно включает снижение избыточности данных. Несмотря на сходство этих преобразований сигнала, кодирование источника не рассматривается непосредственно после форматирования, оно умышленно представлено в отдельной главе, дабы не прерывать поток представления основных этапов обработки.
Глава 14 включает основные илеи шифрования/дешифравания. В ней изложены некоторые классические концепции, а также рассмотрен класс систем, известных как системы шифрования с открытым ключом, и широко используемое программное обеспечение для шифровки сообщений электронной почты, называемое Ргеиу Овод Рпяасу (РОР). В главе 15 рассматриваются каналы с замираниями. Злесь мы рассмотрим приложения, такие как сотовая радиосвязь, где характеристики канала связи имеют намного более важное значение, чем в незамираюших каналах. Вообще, проектирование систем связи, противостоящих ухудшаюшему эффекту замирания, может оказаться более перспективным, чем разработка нх незамираюших эквивалентов. В данной главе описываются технологии, которые могут снизизь эффект замирания, и рассматривается несколько проектов, которые уже были успешно реализованы.
Предполагается, что читатель знаком с методами Фурье-анализа и операцией свертки. Краткий обзор этих методов предлагается в приложении А, где основное внимание обращается на моменты, полезные в теории связи. Также предполагается, что читатель имеет необходимые знания из области теории вероятностей и случайных переменных. В приложении Б на основе этих дисциплин дана краткая трактовка теории принятия статистических решений с акцентом на критериях проверки гипотез— весьма важных для понимания теории обнаружения. В данное издание было добавлено приложение Д, в котором приведен краткий обучающий материал по з-области, г-области и цифровой фильтрации.
При использовании данной книги лля двусеместрового курса, предлагается первые семь глав представить в первом семестре, а следующие восемь — во втором. При чтении семестрового вводного курса предлагается выбрать материал из следующих глав: 1-7, 9, !О, 12. Благодарности Написать техническую книгу без чьей-либо помощи чрезвычайно трудно. Я весьма признателен всем, кто помог мне в создании данной книги. За содействие в работе я благодарю д-ра Эндрю Витерби (Апдгеш У!гегЬ!), д-ра Чака Уитли (СЬвс)г %Ьеаг)еу), л-ра Эда Тайдмэна (Ед Т!едегпап), д-ра Джо Оденуолдера (зое Одептга!дег) и Сержа Уиллинеггера (Бегяе М!!!педяег) из Ова!сопип.
Также хочу поблагодарить д-ра Дариуша Дивсалара (ОапвзЬ О(яза!аг) из )ег Ргорв1з(оп (аЬогаго~у (ЮР(.), д-ра Боба Богуша ПГн лиевовиа (ВоЬ ВодиясЬ) из МЬяюп КеяеагсЬ, д-ра Тома Стэнли (Тош Бган(еу) из Гег!ега! Сотшишсайоп Сопип!яя!ап, профессора Ларри Милстейна (Еаггу Мйпс!и) из ()п!тегя!гу оГ Сай(агп!а, Бап 13!еяо, профессора Рея Пикхольца (Кау Р(сЫго1гх) из бегяе %аяМпдгоп Оп!тегя!гу, профессора Даниеля Костелло (Г)аше! Соягейо) из Ь!о!ге Оагпе Оп!тегя!гу, профессора Теда Раппапорта (Тег! Варрароп) из %гй!ва Ро!угесЬшс 1пм!шге, Фила Кассина (РГИ! Каяя!и) из Е!псош, Леса Брауна (Еея Вгони) из Магога!а, а также д-ра Боба Прайса (ВоЬ Рисе) и Франка Аморосо (Ггап)г Ашогояо).
Мне также хотелось бы поблагодарить людей, которые помогли мне с выпускам первого издания данной книги. Это — д-р Морис Кинг (Маипсе К3пя), Дон Мартин (Ооп Манш) и Нэд Фельдман (Ыег! Ге!Отав) из ТЬе Аеюярасе Согрета!!оп, д-р Марв Симон (Мап бипоп) из )РЕ, д-р Билл Линдсей (В!1! Е!лйеу) из 1.!псош, профессор Вейн Старк (ьуаупе Бгаг)г) из Ошяегя!гу оГ М!сЬ|яап, а также д-р Джим Омура (Лгл Опшга), д-р Адам Лендер (Аг!ат Еепг!ег) и д-р Тодд Цитрон (ТогЫ Сйгоп), Хотелось бы выразить признательность доктору Морис Кинг (Маипсе К1пд) за вклад в главу !О, посвяшенную синхронизации, и профессору Фреду Харрису (Ргали Нагпя) из Бап Бйебо ()штепй!Гу за написание главы 13, посвященной кодированию источника. Спасибо также Мишель Ландри (М!сЬейе Еапг!гу) за создание разделов по Ргепу боог! Рпчасу в главе 14 и Эндрю Ганди (Апгйею би!гй) за вклад в задачи главы ! 5.
Я в неоплатном долгу перед моими друзьями и коллегами Фрэдом Харрнсом (Ггеб Нагпя), профессором Дэном Буковцером (Г)ап Ви!гоГхег) из Сайропиа бгаге Увтегя!гу в Ггеяпо н д-ром Маури Шнфф (Маигу БсЬ!Й) из Е!альт, которые терпеливо выслушивали меня всякий раз, когда я к ним обращался. Также хочу поблагодарить моих лучших учителей — моих студентов из 1)ппепйгу оГ СаИГопиа (1.оя Анде!ея), а также всех студентов, которые уделили внимание моим кратким курсам.
Их вопросы направляли меня и побудили написать данное (второе) издание. Надеюсь, что я сумел доходчиво ответить на все их вопросы. Отдельно хотел бы поблагодарить моего сына, Дина Скляра (Е)сап б!г)аг), за технические предяажения; он взял на себя раль главного критика работы своего отца и "адвоката дьявола". Я многим обязан профессору Бобу Стюарту (ВоЬ Бгеятап) из Оштегя!гу оГ БггагЬс)уг!е, который провел бесчисленные часы за написанием н подготовкой компакт-диска и разработкой приложения Д. Я благодарен Роуз Кернан (Козе Кегпап), моему редактору, за помощь в создании проекта и Бернарду Гудвнну (Вегпап! босс!ичп)„ издателю из Ргепйсе Най, за снисходительное отношение ко мне и веру в меня. Его рекомендации были бесценными. Я чрезвычайно благодарен моей жене„Гвен (бчел), за ее одобрение, преданность и ценные советы. Она хранила меня от "стрел и камней" повседневной жизни, что дало мне возможность закончить данное издание.
Вепзагй ВЫаг Тсгътл, Саl()оглга Нлаголаоности Сигналы и спектры От других источников Символы сообщений необходимый элемент Символы сообщений Источник информации Канальные~ символы Др]ким адресатам ГЛАВА 1 В данной книге излагаются идеи и технологии, являющиеся фундаментальными для систем цифровой связи.
Основное внимание обращается на вопросы проектирования систем и необходимость компромиссов между основными параметрами системы, такими как отношение сигнал/шум (зй)па1-го-по!зе га!!о — БЫК), вероятность появления ошибки и эффективность использования полосы. Мы рассмотрим передачу информации (речь, видео или данные) по каналу связи, где средой передачи является проводник, волновод или окружающая среда. Системы цифровой связи становятся все более привлекательными вследствие постоянно растущего спроса и из-за того, что цифровая передача предлагает возможности обработки информации, не доступные при использовании аналоговой передачи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
