Автор: М. В. Назаров, Б. И. Кувшинов, О. В. Попов Название: Теория передачи сигналов Издательство: М:, Связь Год: 1970 Страниц: Формат: DJVU, PDF Размер: 17 МБ
В книге систематизировано изложены основные положения теории передачи непрерывных и дискретных сообщений по каналам связи. Рассматриваются свойства сообщений, сигналов и помех, характеристики каналов. Рассматриваются вопросы теории информации, теории потенциальной помехоустойчивости (и теории кодирования; формулируются основные положения теории разделения сигналов; обсуждаются основные направления технической реализации теоретических возможностей при передаче информации. Книга предназначена для студентов электротехнических институтов связи. Она может быть полезна широкому кругу специалистов радиотехники и электросвязи.
Предисловие 10 Введение 11 Глава 1. Математическое представление сообщений, сигналов и помех 15 1.1. Разложение функций на элементарные 15 Детерминированные и случайные процессы 15 Векторное представление непрерывных функций 17 Представление функций как элементов линейных пространств 21 Векторное представление дискретных функций 24 1.2. Спектральное представление колебаний 26 Слектральное представление периодических функций 26 Спектральное представление непериодических функций 28 Спектры импульсных сигналов 28 Связь между шириной спектра импульса и его длительностью 30 Импульс с линейно изменяющейся частотой 32 1.3. Временное представление колебаний 34 Дискретизация непрерывных функций 34 Теорема Котельникова 35 Погрешности представления реальных сигналов рядом Котельникова 37 Интеграл Дюамеля 40 1.4. Характеристики случайных процессов 42 Числовые характеристики случайных процессов 42 Стационарные и нестационарные случайные процессы 43 Эргодическое свойство стационарных случайных процессов 44 Физическое толкование числовых характеристик 44 Особенности нестационарных процессов 46 Функции корреляции и их свойства 47 Нормальный случайный процесс 51 Случайные последовательности 53 1.5. Энергетический спектр случайного процесса и его связь с функцией корреляции 54 Преобразование Хинчина-Винера 54 Функция корреляции шума с ограниченным спектром 57 Эффективная ширина энергетического спектра 59 Функция корреляции обобщенного телеграфного сигнала 60 1.6. Узкополосные случайные процессы 62 Преобразование Гильберта 62 Комплексный сигнал 64 Комплексное представление узкополосного сигнала 66 Узкополосный процесс как сумма двух AM сигналов 66 Статистические характеристики огибающей и фазы случайного процесса 67 Корреляционная функция узкополосного случайного процесса с равномерным спектром 72 Представление узкополосных процессов рядом Котельникова 73 1.7. Геометрическое представление случайных процессов 73 Энергия процесса 73 Плотность вероятности случайного вектора 75 Проекция случайного вектора 76 1.8. Физические характеристики сообщений и сигналов 78 Глава 2. Преобразование сообщений и сигналов 81 2.1. Виды преобразований в системе связи 81 Математическое описание преобразований 81 Основные преобразования (в системе связи 83 Виды преобразователей 85 2.2. Линейные преобразования 86 Линейные четырехполюсники с постоянными параметрами 86 Линейное преобразование случайных процессов 88 2.3. Нелинейные преобразования 89 Нелинейные безынерционные четырехполюсники 89 Нелинейное преобразование случайных процессов 90 Отношение сигнала к помехе при некогерентном детектировании 94 2.4. Преобразования с переменными параметрами 95 Когерентный детектор, как преобразователь с переменными параметрами 95 Отношение сигнала к помехе при когерентном детектировании 96 2.5. Непрерывная модуляция 96 Понятие о модуляции 96 Виды модуляции 98 Детектирование 99 2.6. Дискретная модуляция и кодирование 99 Преобразования при передаче дискретных сообщений 99 Кодирование и декодирование 100 Блочные коды 101 Равномерные коды 101 Неравномерные коды 103 Цепные коды 104 Дискретная модуляция и решение 105 Прием в «целом» 106 2.7. Дискретизация, квантование и кодирование непрерывных сообщений 107 Дискретизация и квантование 107 Кодово-импульсная модуляция 109 Дельта-модуляция 110 Фонемный вокодер 111 Глава 3. Модулированные сигналы 112 3.1. Общие замечания 112 3.2. Модуляция гармонического переносчика 113 Сигналы AM 113 Сигналы угловой модуляции (ЧМ и ФМ) 116 Различие ЧМ и ФМ сигналов 119 3.3. Смешанные виды модуляции 121 Предварительные замечания 121 Сигнал смешанной частотной и амплитудной модуляции 122 Сигнал однополосной AM 123 Сигналы однополосной угловой модуляции 125 Ширина опектра сигнала ОЧМ 126 3.4. Сигналы дискретной модуляции 126 Форма сигналов при дискретной модуляции 126 Спектр сигнала ДАМ 127 Спектр сигнала ДФМ 128 Спектр сигнала ДЧМ 129 3.5. Сигналы импульсной модуляции 131 Особенности импульсной модуляции 131 Спектр сигнала АИМ 133 Спектр сигнала ШИМ 134 Спектр сигнала ФИМ 136 Ширина спектра сигналов ИМ 137 3.6. Модуляция случайными функциями 138 Энергетический спектр модулированных сигналов 138 Энергетический спектр сигнала AM 140 Энергетический спектр сигнала ЧМ 140 Энергетический спектр сигнала ФМ 144 Энергетические спектры сигналов дискретной модуляции 146 Глава 4. Каналы передачи информации 148 4.1. Общие сведения о каналах передачи информации 148 Определение и классификация каналов 148 Описание каналов 150 4.2. Искажения и помехи. Модели непрерывных каналов 151 Искажения и их классификация 151 Искажения сообщений при искажениях модулированных сигналов 154 Коррекция искажений 156 Помехи и их классификация 157 Модели непрерывных каналов 159 Гауссов канал 160 Канал с замираниями 160 Общие и селективные замирания 161 Статистические характеристики замираний 162 4.3. Ошибки и стирания Модели дискретных каналов 163 Скорость передачи символов 163 Преобразование символов в дискретном канале 165 Стационарный дискретный какал без памяти 166 Симметричный канал 167 Двоичный капал 168 Вероятности сочетаний ошибок 172 Особенности реальных дискретных каналов 173 Глава 5. Основы теории передачи информации 174 5.1. Мера количества информации 174 Общие соображения 174 Энтропия как мера неопределенности 175 Энтропия дискретного случайного процесса 176 Энтропия непрерывного случайного процесса 178 Количество информации как мера уменьшения неопределенности 179 Количество информации в дискретных процессах 180 Количество информации в непрерывных процессах 182 5.2. Производительность и избыточность источников сообщений 183 Определения производительности и избыточности 183 Производительность дискретного источника 184 Избыточность дискретного источника 186 Производительность непрерывного источника дискретного времени 188 Избыточность непрерывного источника дискретного времени 190 Производительность и избыточность непрерывного источника непрерывного времени 190 5.3. Скорость передачи информации и пропускная способность канала 191 Определения скорости передачи информации и пропускной способности 191 Скорость передачи и пропускная способность дискретного канала 192 Скорость передачи и пропускная способность непрерывного канала дискретного времени 195 Скорость передачи и пропускная способность непрерывного канала непрерывного времени 196 Сопоставление пропускных способностей дискретного и непрерывного каналов 198 5.4. Характеристики системы передачи информации 199 Согласование источников и получателей сообщений с каналами 199 Скорость передачи информации 199 Верность передачи 200 Своевременность 201 Эффективность и помехоустойчивость 201 5.5. Согласование дискретного источника с идеальным дискретным каналом. Статистическое кодирование 202 Задачи статистического кодирования 202 Сокращение избыточности, обусловленной неравновероятностью элементов сообщения 203 Сокращение избыточности, обусловленной памятью 205 Предельные возможности статистического кодирования 206 5.6. Согласование дискретного источника с дискретным каналом с ошибками. Помехоустойчивое кодирование 208 Задачи помехоустойчивого кодирования 208 Оптимальное декодирование 209 Выбор кода 210 Предельные возможности помехоустойчивого кодирования 211 Границы верности передачи при конечной задержке 213 5.7 Согласование дискретного источника с непрерывным каналом 214 Задачи непосредственного согласования 214 Предельные возможности 216 5.8. Согласование .непрерывного источника с каналом 217 Согласование с квантованием 217 Согласование без квантования 218 Глава 6. Передача дискретных сообщений 219 6.1 Критерии оптимальности и правила решения 219 Критерий минимальной вероятности ошибки 219 Критерий минимального риска 220 Правило решения при двоичных сообщениях 221 6.2. Понятие о потенциальной помехоустойчивости дискретных систем связи при флуктуационных помехах 222 Понятие потенциальной «помехоустойчивости 222 Правило решения оптимального приемника 223 6.3. Потенциальная верность передачи двоичных сообщений 225 Потенциальная верность передачи 225 Влияние свойств сигналов на верность передачи 226 Верность передачи сообщений при неоптимальных способах приема 228 6.4. Оптимальный приемник полностью известных сигналов 231 Функциональная схема оптимального приемника 231 Взаимокорреляционный приемник 233 Согласованный фильтр 234 Отношение сигнала к помехе при согласованной фильтрации 235 Физическое толкование согласованной фильтрации 237 Коэффициент передачи согласованного фильтра 240 Оптимальный приемник двоичных сообщений 241 6.5. Оптимальный приемник сигналов со случайными параметрами .242 Вводные замечания 242 Апостериорная вероятность сигнала со случайными параметрами 244 Оптимальный прием сигналов со случайной фазой 245 Оптимальный прием при отсутствии априорных .распределений параметров 248 6.6. Оптимальная система сигналов 250 Распределение энергии сигналов 250 Коэффициенты взаимной корреляции сигналов 250 Энергетический выигрыш 253 Потенциальная верность передачи m-ичных сообщений 254 6.7. Методы оптимального приема сигналов в канале с замираниями 255 Потенциальная верность передачи при общих замираниях 255 Разнесенный прием 257 Применение псевдослучайных сигналов 259 6.8. Накопление сигнала как метод повышения верности передачи 262 Физическая сущность метода накопления 262 Отношение сигнала к помехе при накоплении 264 Интегральный прием 268 Глава 7. Корректирующие коды 269 7.1. Блочные корректирующие коды 269 Определение блочного корректирующего кода 269 Обнаружение ошибок и исправление стираний 270 Исправление ошибок 271 Исправление и обнаружение ошибок и стираний 272 Оптимальные коды 273 Кодовое расстояние 274 Задачи систематизации 275 7.2. Линейные коды 275 Разделимые коды 275 Определение и задание линейного кода 276 Исправление стираний 280 Синдром 280 Обнаружение ошибок 282 Исправление ошибок 283 Оптимальные линейные коды 285 Проблема декодирования 288 Циклические коды 288 Итерированные и каскадные коды 290 Цепные линейные коды 291 7.3. Применение двоичных корректирующих кодов при заданном гауссовом канале 292 Глава 8. Передача непрерывных сообщений 294 8.1. Мера верности передачи непрерывных сообщений 294 Среднеквадратичное отклонение 294 Другие меры верности 295 8.2. Оптимальная линейная фильтрация 296 Общие замечания 296 Коэффициент передачи оптимального фильтра 297 Физическая реализуемость оптимального фильтра 300 Выходная мощность помехи 300 8.3. Потенциальная верность передачи при различных видах модуляции 301 Мощность помехи на выходе оптимального приемника 301 Потенциальная верность при AM, ЧМ и ФМ 304 Сравнение различных видов модуляции 306 Мощность помехи на выходе реальных приемников 308 8.4. Порог улучшения помехоустойчивости в широкополосных системах модуляции 310 Структура апостериорного распределения и аномальные ошибки 310 Геометрическая трактовка порога 312 Порог улучшения помехоустойчивости ЧМ 313 8.5. Передача непрерывных сообщений по дискретному каналу 314 Кодово-импульсная модуляция 314 Шум квантования, шум ложных импульсов 314 Ширина спектра и мощность сигнала КИМ—AM 317 Сравнение КИМ с другими способами передачи 318 Пропускная способность системы с КИМ 319 8.6. Эффективность систем передачи непрерывных сообщений 320 Глава 9. Передача сообщений по многоканальным системам 323 9.1. Основы теории разделения сигналов 323 Блок-схема многоканальной системы 323, Оператор разделения 324 Условие линейного разделения 326 Геометрическая трактовка разделения 327 9.2. Системы многоканальной связи с частотным, временным и фазовым разделением 330 Функциональная схема многоканальной системы с частотным разделением 330 Временной способ разделения сигналов 333 Разделение сигналов по фазе 336 9.3. Многоканальные системы с разделением сигналов по форме 339 9.4. Многоканальные асинхронно-адресные системы связи 341 Понятие о системах со свободным доступом 341 Физическая сущность разделения сигналов в асинхронно-адресных системах 343 Примеры псевдослучайных сигналов 346 9.5. Комбинационный способ разделения сигналов 350 Принцип комбинационного разделения 350 Разделение сигналов по уровню 352 Связь между комбинационным разделением и разделением по уровню 353 9.6. Влияние взаимных помех при разделении сигналов на пропускную способность многоканальных систем 354 Геометрическая трактовка разделения сигналов при наличии помех 354 Влияние взаимных помех на пропускную способность канала 357 9.7. Передача сообщений по системам с обратной связью 358 Предварительные замечания 358 Особенности систем передачи дискретной информации с обратной связью 361 Системы с информационной и управляющей обратной связью 362 Пример оценки выигрыша при использовании управляющей обратной связи 365 Заключение 366 Литература 367
Внимание
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
