www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Сигналы и спектры 

[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358

сигналы и спектры

В данной книге все эти технологии рассматриваются в контексте единой структуры. Эта структура, в виде функциональной схемы, демонстрируется в начале каждой главы. При необходимости блоки на схеме 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 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 аддитивного белого гауссового шума (additive white Gaussian noise - AWGN). Кроме того, устанавливается 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 полосовая передача и связанные с ней технологии модуляции и демодуляции/детектирования. В главе 5 дан анализ канала передачи данных, позволяющий составить общее представление о системе. В этой главе представлено несколько тонких моментов, которые в литературе обычно пропускаются. В главах 6-8 рассмотрено канальное кодирование - рентабельный способ реализации разнообразных компромиссов, связанных с производительностью системы. В главе 6 основное внимание уделяется линейным блочным кодам, в главе 7 - сверточным кодам, а в главе 8 - кодам Рида-Соломона и каскадным кодам, в частности турбокодам.

В главе 9 рассматриваются различные проектные компромиссы при использовании модуляции/кодирования, связанные с вероятностью битовой ошибки, эффективностью использования полосы и отношением сигнал/шум. Освещаются также важные аспекты кодовой модуляции, в частности решетчатое кодирование. Глава 10 посвящена синхрониза-

CTDYKTvoa книги 25



ции цифровых систем. В ней рассмотрено использование контура фазоюй автоподстройки частоты (ФАГТЧ) для 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 множественный доступ. Здесь исследуются доступные методы эффективного использования ресурса связи. В главе 12 вводятся методы расширения спектра и их применение в таких областях, как множественный доступ, масштабирование и подавление интерференции. Эта технология важна как для 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 идеи шифрования/дешифрования. В ней изложены некоторые классические концепции, а также рассмотрен класс систем, известных как системы шифрования с открьггым ключом, и широко используемое профаммное обеспечение для шифровки сообщений электронной почты, называемое Pretty Good Privacy (PGP). В главе 15 рассматриваются каналы с замираниями. Здесь мы рассмотрим приложения, такие как сотовая радиосвязь, где характеристики канала связи имеют намного более важное значение, чем в незамирающих каналах. Вообще, проектирование систем связи, противостоящих ухудшающему эффекту замирания, может оказаться более перспективным, чем разработка их незамирающих эквивалентов. В данной главе описываются технологии, которые могут снизить 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 5-области, -области и цифровой фильтрации.

При использовании данной книги для 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, 10, 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 (Andrew Viterbi), д-ра Чака Уитли (Chuck Wheatley), д-ра Эда Тайдмэна (Ed Tiedeman), д-ра Джо Оденуолдера (Joe Odenwalder) и Сержа Уиллинеггера (Seige Willinegger) из Qualcomm. Также хочу поблагодарить д-ра Дариу-ша Дивсалара (Dariush Divsalar) из Jet Propulsion Laboratory (JPL), д-ра Боба Богуша

Ппепигпппие



(Bob Bogusch) из Mission Researcli, д-ра Тома Стэнли (Tom Stanley) из Federal Communication Commission, профессора Ларри Милстейна (Lany Milstein) из University of California, San Diego, профессора Рея Пикхольца (Ray Pickholtz) из Gerge Washington University, профессора Даниеля Костелло (Daniel Costello) из Notre Dame University, профессора Теда Раппапорта (Ted Rappaport) из Virginia Polytechnic Institute, Фила Коссина (Phil Kossin) из Lincom, Леса Брауна (Les Brown) из Motorola, a также д-ра Боба Прайса (Bob Price) и Франка Аморосо (Frank Amoroso).

Мне также хотелось бы поблагодарить людей, которые помогли мне с выпуском первого издания данной книги. Это - д-р Морис Кинг (Maurice King), Дон Мартин (Don Martin) и Нэд Фельдман (Ned Feldman) из The Aerospace Coфoration, д-р Марв Симон (Marv Simon) из JPL, д-р Билл Линдсей (Bill Lindsey) из Lincom, профессор Вейн Старк (Wayne Stark) из University of Michigan, a также д-р Джим Омура (Jim Omura), д-р Адам Лендер (Adam Lender) и д-р Тодд Цитрон (Todd Citron).

Хотелось бы выразить признательность доктору Морис Кинг (Maurice King) за вклад в главу 10, посвященную синхронизации, и профессору Фреду Харрису (Fred Harris) из San Diego University за написание главы 13, посвященной кодированию источника. Спасибо также Мишель Ландри (Michelle Landry) за создание разделов по Pretty Good Privacy в главе 14 и Эндрю Гвиди (Andrew Guidi) за вклад в задачи главы 15.

Я в неоплатном долгу перед моими друзьями и коллегами Фрэдом Харрисом (Fred Harris), профессором Дэном Буковцером (Dan Bukofzer) из California State University в Fresno и д-ром Маури Шифф (Maury Schifi) из Elanix, которые терпеливо выслушивали меня всякий раз, когда я к ним обращался. Также хочу поблагодарить моих лучших учителей - моих студентов из University of California (Los Angeles), a 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 (Dean Sklar), за технические предложения; он взял на себя роль главного критика работы своего отца и адвоката дьявола . Я многим обязан профессору Бобу Стюарту (Bob Stewart) из University of Strathclyde, который провел бесчисленные часы за написанием и подготовкой компакт-диска и разработкой приложения Д. Я благодарен Роуз Кернан (Rose Keman), моему редактору, за помощь в создании проекта и Бернарду Гудвину (Bernard Goodwin), издателю из Prentice Hall, за снисходительное отношение ко мне и веру в меня. Его рекомендации были бесценными. Я чрезвычайно благодарен моей жене, Гвен (Gwen), за ее одобрение, преданность и ценные советы. Она хранила меня от стрел и камней повседневной жизни, что дало мне возможность закончить данное издание.

Bernard Sklar

Тагтдпа, California

Впагодаоности 27



[ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358