Книги: [Классика] [Базы данных] [Internet/WWW] [Сети] [Программирование] [UNIX] [Windows] [Безопасность] [Графика] [Software Engineering] [ERP-системы] [Hardware]
Предисловие
Книга "Цифровая связь: теоретические основы и практическое применение" является обновленной редакцией предыдущего издания. Сюда внесены следующие изменения:
- Расширены главы, посвященные кодам коррекции ошибок, особенно это относится к кодам Рида-Соломона, турбокодам и решетчатому кодированию.
- Введена глава, посвященная каналам с замираниями и способам смягчения последствий замирания.
- Расширены описания необходимых понятий области цифровой связи.
- Увеличено число задач, предлагаемых в завершение глав. Кроме того, добавлены вопросы для самопроверки (также указано, где искать ответы на них).
Структура семестрового университетского курса сильно отличается от структуры краткого курса по тому же предмету. В первом случае имеем достаточно времени на приобретение необходимых навыков, усвоение математического аппарата и применение теорий на практике (чему способствуют домашние задания). При чтении краткого курса преподаватель вынужден "пробегаться" по необходимым понятиям и приложениям. Как я обнаружил, определить структуру краткого курса помогают контрольные вопросы, предложенные слушателям курса. Эти вопросы - не только схематическое изображение учебного плана. Они представляют собой набор понятий и терминов, которые в настоящее время не очень корректно освещены в литературе, а иногда вообще неверно трактуются. При таком подходе студенты, прослушивающие краткий курс, заранее получают общее представление о нем. Со временем они смогут описать конкретную проблему и будут осведомлены об области цифровой связи вообще. (Личное наблюдение: предлагаемый перечень вопросов пригоден как для полного, так и сокращенного курса обучения.) Итак, я предлагаю следующий "контрольный список" вопросов по цифровой связи:
- Какая математическая дилемма является причиной существования нескольких определений ширины полосы (см. раздел 1.7.2)?
- Почему отношение энергии бита к спектральной плотности мощности шума (Eb/NQ) является естественным критерием качества систем цифровой связи (см. раздел 3.1.5)?
- При представлении упорядоченных во времени событий какая дилемма может легко привести к путанице между самым старшим и самым младшим битами (см. раздел 3.2.3.1)?
- Ухудшение качества сигнала определяется двумя основными факторами: снижением отношения сигнал/шум и искажением, приводящим к не поддающейся улучшению вероятности возникновения ошибки. Чем отличаются эти факторы (см. раздел 3.3.2)?
- Иногда увеличение отношения Eb/N0 не останавливает ухудшение качества, вызванное межсимвольной интерференцией. Когда это происходит (см. раздел 3.3.2)?
- В какой точке системы определяется отношение Eb/N0 (см. раздел 4.3.2)?
- Схемы цифровой модуляции относятся к одному из двух классов с противоположными поведенческими характеристиками: а) ортогональная передача сигналов, б) передача с использованием модуляции фазы/амплитуды. Опишите поведение каждого класса (см. разделы 4.8.2 и 9.7).
- Почему двоичная фазовая манипуляция (binary phase shift keying - BPSK) и четверичная фазовая манипуляция (quaternary phase shift keying - QPSK) имеют одинаковую вероятность битовой ошибки? Справедливо ли то же самое для Л/-арной амплитудно-импульсной модуляции (М-ату pulse amplitude modulation - М-РАМ) и М2-арной квадратурной амплитудной модуляции (Л/2-агу quadrature amplitude modulation - A^-QAM) (см. разделы 4.8.4 и 9.8.3.1)?
- Почему при ортогональной передаче сигналов достоверность передачи растет с увеличением размерности (см. раздел 4.8.5)?
- Почему потери в свободном пространстве - это функция длины волны (см. раздел 5.3.3)?
- Какая связь существует между отношением сигнал/шум (S/N) в принятом сигнале и отношением мощности несущей к шуму (C/N) (см. раздел 5.4)?
- Опишите четыре типа компромиссов, которые могут быть достигнуты при использовании кода коррекции ошибок (см. раздел 6.3.4).
- Почему эффективность традиционных кодов коррекции ошибок снижается при низких значениях Eb/N0 (см. раздел 6.3.4)?
- Каково значение нормальной матрицы в понимании блочного кода и оценке его возможностей (см. раздел 6.6.5)?
- Почему при разработке реальных систем не стремятся достигнуть предела Шен-нона, равного -1,6 дБ (см. раздел 8.4.5.2)?
- Что вытекает из того, что алгоритм декодирования Витерби не дает апостериор-ных вероятностей? Какое более характерное название имеет алгоритм Витерби (см. раздел 8.4.6)?
- Почему связь ширины полосы с эффективностью ее использования одинакова для ортогональных двоичной и четверичной частотных манипуляций (frequency shift keying - FSK) (см. раздел 9.5.1)?
- Опишите преобразования скрытой энергии и скоростей принимаемых сигналов: при переходе информационных битов в канальные, затем - в символы и эле-ментарные сигналы (см. раздел 9.7.7.)?
- Дайте определения следующим терминам: бод, состояние, ресурс связи, элемен-тарный сигнал, устойчивый сигнал (см. разделы 1.1.3 и 7.2.2, главу 11, а также разделы 12.3.2 и 12.4.2).
- Почему в канале с замираниями дисперсия сигнала не зависит от скорости за-мирания (см. главу 15)?
Надеюсь, что для вас полезно было таким образом представить проблемы рассмат-риваемой области. Перейдем теперь к более методичному описанию целей данной книги. В предлагаемом издании я попытался представить системы цифровой связи в доступном виде для старшекурсников, аспирантов и практикующих инженеров. Хотя основное внимание здесь уделено цифровой связи, все же в этом издании представлены необходимые базовые знания по аналоговым системам (причиной включения такого материала послужило использование аналоговых волн для радиопередачи цифровых сигналов). Особенность систем цифровой связи заключается в том, что они имеют дело с конечным набором дискретных сообщений, тогда как в системах аналоговой связи сообщения определены как непрерывные. Задача приемника цифровой системы - не точное воспроизведение сигнала, а определение, каким из конечного набора сигналов является принятый искаженный сигнал. Для выполнения этого и было разработано впечатляющее множество технологий обработки сигналов.
В данной книге все эти технологии рассматриваются в контексте унифицированной структуры. Эта структура, в форме блочной диаграммы, демонстрируется в начале каждой главы. При необходимости блоки на диаграмме выделяются, чтобы указать на соответствующие цели главы. Основные задачи книги - ввести понятие об организации и структуре отрасли, которая быстро развивается, а также обеспечить осведомленность о "общей картине" (иногда, вдаваясь в подробности). 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 узкополосного сигнала, 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.
Начало
Оглавление
Структура книги
Заказать книгу в магазине "Мистраль"