Теория электрической связи
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Цифровая связь. Телекоммуникации
Издательство:
НИЦ ИНФРА-М
Автор:
Клюев Леонид Леонидович
Год издания: 2019
Кол-во страниц: 447
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-16-011447-7
ISBN-онлайн: 978-5-16-107709-2
Артикул: 451400.02.01
Доступ онлайн
В корзину
Изложена теория электрической связи, включающая основы теории сигналов, теории информации, теории оптимальных методов приема сигналов на фоне помех. Рассмотрены математические модели и характеристики сигналов, помех и каналов. Описаны вопросы синтеза оптимальных приемников для заданных сигналов и нормального белого шума и оценки потенциальной помехоустойчивости. Формулируются основные положения теории разделения дискретных сигналов на фоне флуктуационных помех, включая взаимную помеху.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по телекоммуникационным специальностям.
Тематика:
ББК:
УДК:
- 007: Деятельность и организация. Общая теория информации связи и управления (кибернетика)
- 621: Общее машиностроение. Ядерная техника. Электротехника. Технология машиностроения в целом
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 09.03.01: Информатика и вычислительная техника
- 09.03.02: Информационные системы и технологии
- 09.03.03: Прикладная информатика
- 09.03.04: Программная инженерия
- ВО - Магистратура
- 09.04.01: Информатика и вычислительная техника
- 09.04.02: Информационные системы и технологии
- 09.04.03: Прикладная информатика
- 09.04.04: Программная инженерия
- ВО - Специалитет
- 10.05.02: Информационная безопасность телекоммуникационных систем
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ Л.Л. КЛЮЕВ Утверждено Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебника для студентов учреждений высшего образования по специальностям «Инфокоммуникационные технологии (по направлениям)», «Инфокоммуникационные системы», «Защита информации в телекоммуникациях» Москва ИНФРА-М 2019 УЧЕБНИК
УДК 621.391(075.8) ББК 32.88-01я73 К52 Клюев Л.Л. К52 Теория электрической связи : учебник / Л.Л. Клюев. — М. : ИНФРА-М, 2019. — 447 с. — (Высшее образование). ISBN 978-5-16-011447-7 (print) ISBN 978-5-16-107709-2 (online) Изложена теория электрической связи, включающая основы теории сигналов, теории информации, теории оптимальных методов приема сигналов на фоне помех. Рассмотрены математические модели и характеристики сигналов, помех и каналов. Описаны вопросы синтеза оптимальных приемников для заданных сигналов и нормального белого шума и оценки потенциальной помехоустойчивости. Формулируются основные положения теории разделения дискретных сигналов на фоне флуктуационных помех, включая взаимную помеху. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по телекоммуникационным специальностям. УДК 621.391(075.8) ББК 32.88-01я73 Р е ц е н з е н т ы: Шевчук В.Г., доцент, заведующий кафедрой «Системы передачи информации» Белорусского государственного университета транспорта; Голиков В.Ф., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Информационные технологии в управлении» Белорусского национального технического университета А в т о р: Клюев Л.Л., доктор технических наук, профессор Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники ISBN 978-5-16-011447-7 (print) ISBN 978-5-16-107709-2 (online) © Клюев Л.Л., 2016
Оглавление Предисловие..............................................................................................................................9 Список.сокращений..............................................................................................................10 Введение...................................................................................................................................11 Глава 1. Основные понятия теории связи..................................................................14 1.1..Информация,.сообщение,.сигнал.............................................................................14 1.2..Связь,.сеть.связи,.система.связи.............................................................................17 1.3..Кодирование.и.модуляция.........................................................................................23 1.4..Демодуляция.и.декодирование................................................................................26 1.5..Основные.характеристики.систем.связи..............................................................27 Контрольные вопросы...........................................................................................................30 Глава 2. Детерминированные сигналы и их математические модели............31 2.1..Разложение.детерминированных.функций.в.ортогональные.ряды...........31 2.2..Спектральная.плотность.сигнала............................................................................38 2.3..Спектральная.плотность.мощности.детерминированного.сигнала............51 2.4..Автокорреляционная.функция.................................................................................52 2.5..Комплексное.и.квазигармоническое.представление.узкополосных. сигналов............................................................................................................................66 2.6..Геометрические.представления.сигналов.............................................................70 2.7..Теорема.Котельникова.................................................................................................76 2.8..Ряд.Уолша.........................................................................................................................83 Контрольные вопросы...........................................................................................................88 Глава 3. Методы формирования и преобразования сигналов...........................89 3.1..Определения.линейной,.нелинейной.и.параметрической.систем..............89 3.2..Преобразование.сигналов.в.параметрических.и.нелинейных.цепях.........90 3.2.1..Линейные.преобразования.дискретного.спектра...................................90 3.2.2..Линейное.преобразование.непрерывной.спектральной.. плотности..............................................................................................................92 3.2.3..Преобразование.дискретного.спектра.параметрической.цепью.......94 3.2.4..Преобразование.спектральной.плотности.параметрической.. цепью.......................................................................................................................95 3.2.5..Безынерционное.преобразование.дискретного.спектра......................97 3.2.6..Безынерционное.преобразование.спектральной.плотности........... 103 3.3..Преобразование.частоты..Модуляция.и.детектирование............................ 105 3.3.1..Преобразование.частоты............................................................................... 105 3.3.2..Модуляция......................................................................................................... 108 3.3.3..Детектирование................................................................................................ 112
Оглавление 4 3.4..Амплитудная.модуляция.гармонического.переносчика.............................. 113 3.4.1..Модулирующие.сигналы.............................................................................. 113 3.4.2..Амплитудная.непрерывная.модуляция.с.подавленной.. несущей............................................................................................................... 114 3.4.3..Амплитудная.непрерывная.модуляция.с.большим.уровнем. несущей............................................................................................................... 117 3.4.4..Двоичная.амплитудная.модуляция.......................................................... 121 3.4.5..Амплитудная.модуляция.с.одной.боковой.полосой.......................... 123 3.4.6..Векторное.представление.непрерывных. амплитудно‑модулированных.сигналов................................................. 124 3.5..Частотная.модуляция.гармонического.переносчика.................................... 126 3.5.1..Непрерывный.частотно‑модулированный.сигнал.. с.малым.индексом.модуляции.................................................................... 126 3.5.2..Непрерывный.частотно‑модулированный.сигнал.. с.большим.индексом.модуляции............................................................... 129 3.5.3..Методы.формирования.непрерывного.. частотно‑модулированного.сигнала......................................................... 131 3.5.4..Дискретная.частотная.модуляция............................................................ 134 3.6..Фазовая.модуляция.гармонического.переносчика........................................ 138 3.6.1..Непрерывная.фазовая.модуляция............................................................ 138 3.6.2..Двоичная.фазовая.модуляция.................................................................... 138 3.6.3..Многократная.фазовая.модуляция........................................................... 141 3.6.4..Квадратурная.амплитудная.модуляция.................................................. 145 3.6.5..Квадратурная.двоичная.фазовая.модуляция........................................ 146 3.7..Дискретная.модуляция.шумоподобного.сигнала........................................... 147 3.7.1..Двоичная.модуляция.постоянного.тока................................................. 147 3.7.2..Генерирование.шумоподобных.сигналов................................................ 148 3.7.3..Модуляция.шумоподобного.сигнала.по.форме................................... 152 3.8..Модуляция.импульсного.переносчика............................................................... 158 3.8.1..Амплитудно‑импульсная.модуляция....................................................... 158 3.8.2..Широтно‑импульсная.и.фазо‑импульсная.модуляция..................... 160 3.8.3..Импульсно‑кодовая.модуляция................................................................. 163 3.8.4..Дифференциальная.импульсно‑кодовая.модуляция......................... 165 3.8.5..Дельта‑модуляция........................................................................................... 168 3.9..Некогерентное.детектирование............................................................................. 170 3.9.1..Некогерентное.детектирование.непрерывного. амплитудно‑модулированного.сигнала................................................... 170 3.9.2..Некогерентное.детектирование.двоичных.сигналов.......................... 173 3.9.3..Детектирование.непрерывного.частотно‑модулированного.. сигнала................................................................................................................. 175 3.9.4..Детектирование.сигнала.с.амплитудно‑импульсной.. модуляцией........................................................................................................ 178 3.9.5..Декодирование.сигнала.с.импульсно‑кодовой.модуляцией........... 179
Оглавление 5 3.9.6..Декодирование.сигнала.с.дифференциальной.. импульсно‑кодовой.модуляцией............................................................... 179 3.9.7..Декодирование.дельта‑модулированного.сигнала.............................. 180 3.9.8..Детектирование.сигналов.с.широтно‑импульсной.. модуляцией.и.с.фазо‑импульсной.модуляцией................................... 183 3.10..Когерентное.детектирование................................................................................ 183 3.10.1..Математическая.модель.когерентного.детектора.......................... 183 3.10.2..Когерентное.детектирование.амплитудно‑модулированного. сигнала.с.одной.боковой.полосой....................................................... 185 3.10.3..Когерентное.детектирование.двоичного.. фазо‑модулированного.сигнала............................................................ 187 3.10.4..Детектирование.сигналов.с.относительной.. фазовой.модуляцией................................................................................. 188 3.10.5..Детектирование.шумоподобных.сигналов........................................ 191 3.11..Цифровая.обработка.сигналов............................................................................ 194 3.11.1..Цифровые.и.дискретные.фильтры...................................................... 194 3.11.2..Влияние.дискретизации.и.квантования.на.качество. передаваемой.информации.................................................................... 196 3.11.3..Дискретное.преобразование.Фурье..................................................... 202 3.11.4..Быстрое.преобразование.Фурье........................................................... 204 3.11.5..Дискретное.преобразование.Уолша..................................................... 205 3.11.6..Линейная.цифровая.фильтрация......................................................... 206 Контрольные вопросы........................................................................................................ 210 Глава 4. Случайные сигналы и их математические модели............................. 212 4.1..Математические.модели.непрерывных.случайных.процессов.................. 212 4.2..Математические.модели.дискретных.случайных.процессов..................... 221 4.3..Функция.корреляции.и.спектральная.плотность.мощности..................... 224 4.4..Нормальный.случайный.процесс......................................................................... 227 4.5..Узкополосные.случайные.процессы.................................................................... 231 4.6..Геометрические.представления.случайных.сигналов.и.помех.................. 235 Контрольные вопросы........................................................................................................ 236 Глава 5. Каналы связи..................................................................................................... 238 5.1..Общие.сведения.о.каналах.передачи.информации....................................... 238 5.1.1..Классификация.каналов............................................................................... 238 5.1.2..Краткие.сведения.о.причинах.искажений.сигналов.......................... 239 5.1.3..Помехи.в.каналах.связи................................................................................ 243 5.2..Математические.модели.каналов.связи............................................................. 245 5.2.1..Модель.непрерывного.канала.без.шума................................................. 245 5.2.2..Модель.непрерывного.канала.с.аддитивным.гауссовым.. шумом.................................................................................................................. 246 5.2.3..Канал.с.неопределенной.фазой.сигнала................................................. 248
Оглавление 6 5.2.4..Канал.с.межсимвольной.интерференцией.и.аддитивным.. шумом.................................................................................................................. 249 5.2.5..Математические.модели.дискретных.каналов.связи......................... 250 5.2.6..Математическая.модель.дискретно‑непрерывного.канала.. связи..................................................................................................................... 252 5.2.7..Особенности.оптических.каналов.связи................................................ 253 5.3..Воздействие.сигналов.и.помех.на.звенья.каналов.связи............................ 255 5.3.1..Постановка.задачи.......................................................................................... 255 5.3.2..Прохождение.случайных.сигналов.и.помех.. через.линейные.системы............................................................................... 256 5.3.3..Прохождение.случайных.сигналов.и.помех.. через.нелинейные.системы.......................................................................... 258 5.3.4..Прохождение.суммы.гармонического.сигнала.. и.узкополосного.шума.через.когерентный.детектор......................... 262 5.3.5..Прохождение.суммы.гармонического.сигнала.. и.узкополосного.шума.через.некогерентный.детектор..................... 264 Контрольные вопросы........................................................................................................ 267 Глава 6. Теория передачи сообщений....................................................................... 268 6.1..Общие.сведения.......................................................................................................... 268 6.1.1..Количество.информации.в.дискретных.сообщениях... Понятие.энтропии........................................................................................... 268 6.1.2..Производительность.источника.дискретных.сообщений... Скорость.передачи.информации............................................................... 274 6.2..Информационные.характеристики.источников.непрерывных.. сообщений..................................................................................................................... 276 6.2.1..Дифференциальная.энтропия..................................................................... 276 6.2.2..Скорость.передачи.информации............................................................... 281 6.2.3..Эпсилон‑энтропия........................................................................................... 282 6.3..Пропускная.способность.канала.связи.............................................................. 287 6.3.1..Пропускная.способность.дискретного.канала.связи......................... 287 6.3.2..Пропускная.способность.непрерывного.канала.связи...................... 289 Контрольные вопросы........................................................................................................ 293 Глава 7. Теория помехоустойчивости систем связи........................................... 294 7.1..Оптимальный.прием.сигналов,.известных.точно... Критерии.оптимального.приема.......................................................................... 294 7.2..Синтез.оптимальных.приемников.дискретных.сигналов,. известных.точно.......................................................................................................... 300 7.2.1..Реализация.оптимального.приема.на.базе.коррелятора.................. 300 7.2.2..Бинарное.обнаружение.сигналов.............................................................. 304 7.2.3..Бинарное.распознавание.сигналов........................................................... 310 7.2.4..Реализация.алгоритма.оптимального.приема.на.основе. согласованных.фильтров.............................................................................. 315
Оглавление 7 7.3..Оптимальный.прием.дискретного.сигнала.со.случайными.. параметрами................................................................................................................. 324 7.3.1..Оптимальный.прием.при.неопределенной.фазе.. дискретного.сигнала....................................................................................... 324 7.3.2..Оптимальный.прием.при.неопределенной.фазе.. и.амплитуде.сигнала...................................................................................... 341 7.4..Неоптимальные.методы.приема.дискретных.сообщений........................... 342 7.5..Прием.дискретных.сообщений.в.каналах.с.рассеянием.............................. 346 7.6..Борьба.с.импульсными,.сосредоточенными.и.межсимвольными.. помехами.................................................................................................................................349 7.7..Помехоустойчивость.приема.дискретных.сигналов...................................... 351 7.7.1..Потенциальная.помехоустойчивость.приема.двоичных.. сигналов,.известных.точно........................................................................... 351 7.7.2..Помехоустойчивость.оптимального.приема.одного.. из.m.сигналов,.известных.точно................................................................ 356 7.7.3..Помехоустойчивость.оптимального.приема.дискретных.. сигналов.с.неизвестными.(случайными).начальными.. фазами................................................................................................................. 363 7.7.4..Помехоустойчивость.оптимального.приема. амплитудно‑модулированного.сигнала.с.неизвестной.. (случайной).начальной.фазой.................................................................... 364 7.8..Оптимальный.прием.непрерывных.сообщений.............................................. 366 7.8.1..Показатели.качества.передачи................................................................... 366 7.8.2..Прием.сигнала,.модулированного.сообщением................................... 368 7.8.3..Сравнительная.оценка.помехоустойчивости.систем.передачи. непрерывных.сообщений.............................................................................. 371 7.9..Цифровые.методы.передачи.непрерывных.сообщений............................... 380 7.9.1..Общие.сведения.о.цифровых.методах.передачи.. Помехоустойчивость.цифровых.методов.передачи.. непрерывных.сообщений.............................................................................. 380 7.9.2..Структурная.схема.системы.передачи.непрерывных.. сообщений.цифровым.способом................................................................ 383 7.9.3..Мощность.шума.квантования..................................................................... 384 7.9.4..Влияние.помех.на.качество.передачи.сообщений.............................. 385 7.9.5..Влияние.квантования.и.помех.на.качество.передачи.. сообщений.......................................................................................................... 387 Контрольные вопросы........................................................................................................ 389 Глава 8. Основы теории разделения сигналов...................................................... 390 8.1..Укрупненная.структурная.схема.многоканальной.системы.. связи................................................................................................................................ 390 8.2..Решение.проблемы.разделения.сигналов.в.рамках.теории.. оптимальных.методов.приема.сигналов.на.фоне.помех............................. 393 8.3..Условие.линейного.разделения.сигналов.......................................................... 394
Оглавление 8 8.4..Разделение.группового.сигнала.оптимальными.приемниками................ 395 8.4.1..Синхронные.системы..Параллельная.передача.информации........ 395 8.4.2..Асинхронные.системы................................................................................... 403 8.5..Частотное.разделение.дискретных.канальных.сигналов............................. 405 8.6..Разделение.сигналов.по.форме............................................................................. 408 8.7..Фазовое.разделение.дискретных.сигналов....................................................... 412 8.8..Временное.разделение.сигналов........................................................................... 414 8.9..Пространственное.разделение.сигналов............................................................ 416 8.10..Поляризационное.разделение.сигналов.......................................................... 418 Контрольные вопросы........................................................................................................ 419 Глава 9. Эффективность систем связи..................................................................... 421 9.1..Оценка.эффективности.систем.связи................................................................. 421 9.2..Принципы.системного.подхода.к.исследованию.и.разработке.. систем.связи................................................................................................................. 423 9.3..Анализ.систем.связи.по.их.эффективности..................................................... 425 9.3.1..Энергетическая.и.частотная.эффективность.систем.связи............. 425 Контрольные вопросы........................................................................................................ 429 Заключение.......................................................................................................................... 430 Приложения......................................................................................................................... 432 1..Дельта‑функция,.ее.свойства..................................................................................... 432 2..Коды.Баркера.................................................................................................................. 433 3..Ортогональные.коды.................................................................................................... 434 4..Симплексные.коды........................................................................................................ 437 Литература............................................................................................................................ 439
Предисловие В. учебнике. изложены. теоретические. основы. электрической. связи.(электросвязи),.которые.являются.базовыми.для.подготов‑ ки.инженеров.по.специальностям:.«Инфокоммуникационные.тех‑ нологии.(по.направлениям)»,.«Инфокоммуникационные.системы»,. «Защита.информации.в.телекоммуникациях». В.основу.книги.положено.исправленное,.переработанное.и.до‑ полненное.издание.2008.г.,.построенное.на.материале.лекций,.чи‑ тавшихся. автором. на. протяжении. ряда. лет. в. Белорусском. госу‑ дарственном. университете. информатики. и. радиоэлектроники. и.в.Высшем.государственном.колледже.связи. Значительное.внимание.уделено.физическому.толкованию.по‑ нятий. и. математическим. выкладкам.. Объем. сведений. из. курса. высшей.математики,.читаемого.на.первом.и.втором.курсах.вузов,. достаточен.для.понимания.излагаемого.материала..Усвоению.мате‑ риала.способствуют.примеры.решения.задач..Формулы.и.соотно‑ шения.математического.анализа.позволяют.производить.инженер‑ ные.расчеты..Для.закрепления.материала.каждая.глава.содержит. контрольные.вопросы. Автор.выражает.благодарность: коллективу.кафедры.и.заведующему.кафедрой.«Защита.ин‑ формации».Белорусского.государственного.университета.инфор‑ матики. и. радиоэлектроники. профессору,. доктору. технических. наук.Л.М..Лынькову.за.участие.в.обсуждении.книги; коллективу.кафедры.«Системы.передачи.информации».Бе‑ лорусского.государственного.университета.транспорта.за.участие. в.обсуждении.книги;.рецензенту,.заведующему.этой.кафедрой,.до‑ центу.В.Г..Шевчуку.за.содержащиеся.в.рецензии.критические.за‑ мечания; рецензенту,.заведующему.кафедрой.«Информационные.тех‑ нологии.в.управлении».Белорусского.национального.технического. университета.профессору,.доктору.технических.наук.В.Ф..Голикову. за.содержащиеся.в.рецензии.критические.замечания. Обсуждение.и.рецензионные.замечания.способствовали.улуч‑ шению.книги.
Список сокращений . АИМ. —.амплитудно‑импульсная.модуляция . АМ. —.амплитудная.модуляция . АМ‑БУН. —.амплитудная. модуляция. с. большим. уровнем. не‑ сущей . АМ‑ОБП. —.амплитудная.модуляция.с.одной.боковой.полосой . АМ‑ПН. —.амплитудная.модуляция.с.подавленной.несущей . АЦП. —.аналого‑цифровой.преобразователь . АЧХ. —.амплитудно‑частотная.характеристика . БПФ. —.быстрое.преобразование.Фурье . ДИКМ. —.дифференциальная.импульсно‑кодовая.модуляция . ДМ. —.дельта‑модуляция . ДПФ. —.дискретное.преобразование.Фурье . ДФМ. —.двукратная.фазовая.модуляция . ИКМ. —.импульсно‑кодовая.модуляция . КАМ. —.квадратурная.амплитудная.модуляция . ОФМ. —.относительная.фазовая.модуляция . СФ. —.согласованный.фильтр . ФИМ. —.фазо‑импульсная.модуляция . ФМ. —.фазовая.модуляция . ФНЧ. —.фильтр.нижних.частот . ФЧХ. —.фазо‑частотная.характеристика . ЦАП. —.цифроаналоговый.преобразователь . ЦОС. —.цифровая.обработка.сигналов . ЦФ. —.цифровой.фильтр . ЧИМ. —.частотно‑импульсная.модуляция . ЧМ. —.частотная.модуляция . ШИМ. —.широтно‑импульсная.модуляция . ШС. —.шумоподобный.сигнал
ВВедение Теория.и.техника.электросвязи.(далее.—.связи).неразрывны. с. открытиями,. которые. были. сделаны. в. начале. XIX. в.. В. 1800. г.. А..Вольта.создал.химический.источник.тока..Открытие,.сделанное. в.1820.г..X..Эрстедом,.касалось.способности.электрического.тока. отклонять.магнитную.стрелку..В.том.же.году.A..Ампер.предложил. использовать. магнитное. действие. электрического. тока. для. пере‑ дачи.по.проводам.буквенного.текста..В.1831.г..М..Фарадей.открыл. закон.электромагнитной.индукции,.устанавливающий.связь.между. электрическими.и.магнитными.возмущениями..Б..Якоби.в.1839.г.. предложил. телеграфный. аппарат,. записывающий. сигнал. в. виде. ломаной.линии..С..Морзе.изобрел.и.в.1837.г..продемонстрировал. телеграфный.аппарат,.предложил.телеграфную.азбуку,.в.которой. буквы.обозначались.комбинацией.точек.и.тире..Эта.азбука.исполь‑ зуется.до.сих.пор. В.России.первая.линия.связи.с.пишущим.телеграфным.аппа‑ ратом.была.введена.в.1841.г..(между.Зимним.дворцом.и.Главным. штабом.в.Петербурге),.а.в.США.—.в.1844.г..(между.Вашингтоном. и.Балтимором). Развитие.телеграфа.послужило.толчком.к.созданию.телефона.. Первый.опыт.использования.электричества.для.передачи.речи.на. расстояние.относится.к.1837.г..Спустя.40.лет.А..Белл.запатентовал. телефон..Для.передачи.речи.вначале.использовались.телеграфные. линии,.но.качество.принимаемых.сообщений.было.низкое..Поэтому. началось.строительство.специальных.двухпроводных.телефонных. линий..Одна.из.таких.линий.была.построена.в.1898.г..между.Петер‑ бургом.и.Москвой. Начало.внедрения.телефонной.связи.в.нашей.республике.от‑ носится.к.1891.г.,.когда.в.Минске.был.установлен.первый.телефон.. Строительство. телефонной. сети. общего. пользования. началось. в.1896.г. Теоретические.основы.радиосвязи.были.разработаны.Дж..Мак‑ свеллом.. В. его. работе. «Трактат. об. электричестве. и. магнетизме». (1873). впервые. сформулирован. важный. для. практического. ис‑ пользования.вывод:.любой.проводник,.по.которому.протекает.пе‑ ременный.ток,.излучает.в.пространство.электромагнитные.волны,. которые.распространяются.со.скоростью.света..Экспериментально.
Введение 12 это.было.подтверждено.Г..Герцом.в.1888.г..Он.осуществил.излуче‑ ние.электромагнитных.волн.в.пространство.и.обнаружил.их.при. помощи.простейшего.резонатора. Впервые.передача.сообщения.на.расстояние.с.помощью.элек‑ тромагнитных.волн.была.продемонстрирована.в.1895.г..А.С..Попо‑ вым.при.помощи.разработанного.для.этой.цели.приемника. В.начале.1900.г..приемник.А.С..Попова.был.применен.для.ра‑ диосвязи.на.расстояние.45.км.при.проведении.работ.по.ликвида‑ ции. аварии. броненосца. у. острова. Гогланд.. В. 1901. г.. в. реальных. корабельных.условиях.им.была.организована.радиосвязь.на.рас‑ стояние.до.150.км. Увеличение. дальности. связи. и. повышение. ее. качества. стало. возможным.благодаря.изобретению.диода.Дж..Флемингом.(1904). и.триода.Ли.де.Форестом.(1907)..Эти.изобретения.положили.на‑ чало.развитию.электроники. Первая.в.мире.радиовещательная.станция.мощностью.12.кВт. была.построена.в.1922.г..в.Москве,.позднее.—.радиостанция.РВ‑10. в.Минске..Радиопередачи.на.этой.радиостанции.начались.в.1925.г. Развитие.радио.стимулировало.рождение.нового.средства.пе‑ редачи.информации.—.телевидения..Первые.прототипы.телевизи‑ онной. техники,. в. которых. были. реализованы. два. конкурентных. принципа. —. механический. и. электронный,. появились. в. 20‑х. гг.. XX.в..Механический.не.выдержал.испытания.временем,.а.первые. экспериментальные.телевизионные.передачи.с.применением.элек‑ тронного. способа. начались. в. 1929. г.. Через. семь. лет. на. Би‑би‑си. в. Англии. организуется. постоянная. телевизионная. служба.. Теле‑ видение.в.нашей.республике.развивается.с.1955.г..Первая.телепе‑ редача.транслировалась.из.Минска.1.января.1956.г. Рождение.электронно‑вычислительных.машин.(ЭВМ),.связан‑ ное.с.именем.Дж..Неймана.(1947),.оказало.существенное.влияние. на.развитие.систем.передачи.информации..ЭВМ.и.микропроцес‑ соры.становятся.неотъемлемой.частью.различных.сетей.и.систем,. обеспечивая. им. требуемые. качественные. показатели. и. удобство. обслуживания. Запуск. первого. искусственного. спутника. Земли. 4. октября. 1957.г..открыл.новую.страницу.в.развитии.теории.и.техники.связи.. На.околоземные.орбиты.стали.выводиться.специальные.спутники. с.аппаратурой,.обеспечивающей.передачу.информации.на.большие.
Введение 13 расстояния.(телевизионных.программ,.многоканальных.телефон‑ ных.сигналов,.сигналов.передачи.данных.и.т.д.). Год.1958‑й.ознаменовался.изобретением.лазера..После.появле‑ ния. первых. промышленных. образцов. лазера. (1961). попытки. его. внедрения.в.системы.связи.увенчались.успехом.для.сотрудников. лаборатории.телекоммуникационных.стандартов.в.Харлоу.(Англия).. Они. предложили. для. передачи. светового. сигнала. использовать. длинные. оптические. волокна,. что. послужило. началом. развития. теории.и.техники.волоконно‑оптической.связи..Применение.лазера. и. направляющей. среды. —. оптического. волокна. позволило. суще‑ ственно. увеличить. скорость. и. достоверность. передачи. информа‑ ции,.а.связь.сделать.более.надежной. Теория.электрической.связи.—.интенсивно.развивающаяся.об‑ ласть. науки,. базирующаяся. на. исследованиях. и. работах. выдаю‑ щихся.ученых..Имена.некоторых.из.них.названы.выше. Значительный.вклад.в.современную.теорию.связи.внесли.также. А.Н..Колмогоров.и.А.Я..Хинчин.(разработали.основы.математиче‑ ского.аппарата),.В.А..Котельников.(создал.теоретические.основы. цифровых. систем. передачи. информации,. разработал. теорию. по‑ тенциальной.помехоустойчивости),.К.Э..Шеннон.(создал.основы. теории.информации)..Дальнейшее.развитие.теория.связи.получила. в.работах.А.А..Харкевича,.В.И..Сифорова,.Х..Найквиста,.Р..Хартли,. Н..Винера,.Ф.М..Вудворда,.Я.З..Ципкина.и.других.ученых.
ГлаВа 1 ОснОВные пОнятия теОрии сВязи 1.1. информация, сообщение, сигнал В.данной.книге.под.словом.информация будем.понимать.све‑ дения,. которые. описывают. то. или. иное. событие. или. свойство. какого‑либо.объекта..Когда.эти.сведения.становятся.объектом.пе‑ редачи,. распределения,. преобразования,. хранения. или. непосред‑ ственного. использования,. они. могут. быть. представлены. в. виде. символов.(знаков).или.в.каком‑либо.другом.виде,.например.в.виде. фотографии,.рисунка,.произнесенных.слов,.выражающих.мысль. говорящего,.и.т.д. Сообщение является.формой.представления.информации..Одно. и.то.же.сообщение.может.быть.представлено.в.различной.форме.. Например,. сведения. о. вашем. приезде. можно. сообщить. по. теле‑ фону.или.телеграммой..Сообщение,.которое.передается.телеграм‑ мой,.кроме.информационной.части,.из.которой.получателю.стано‑ вится. известным. день. и. время. приезда,. номер. поезда. и. вагона,. содержит.также.сведения,.позволяющие.доставить.это.сообщение. в. нужное. время. и. по. указанному. адресу.. Телефонное. сообщение. с.той.же.информацией.содержит,.кроме.речи,.сведения.для.уста‑ новления.и.разъединения.тракта.передачи. Сообщение,.передаваемое.по.сети.связи,.таким.образом,.содер‑ жит.информационную.и.дополнительную.(вспомогательную).часть,. позволяющую.доставить.сообщение. Различают. аналоговые и. дискретные сообщения.. Аналоговое сообщение. описывается. функцией. времени. и. непрерывным. мно‑ жеством.возможных.значений..Источник,.на.выходе.которого.вы‑ рабатывается. непрерывное. по. значениям. сообщение,. называется.
1.1. Информация, сообщение, сигнал 15 аналоговым..Дискретное сообщение.также.является.функцией.вре‑ мени.(дискретного.или.непрерывного).и.принимает.конечное.число. возможных.значений..Источник,.на.выходе.которого.вырабатыва‑ ется.дискретное.сообщение,.называется.дискретным. Передача. сообщений. на. расстояние. осуществляется. с. помо‑ щью. какого‑либо. материального. носителя. (бумаги,. перфоленты,. магнитной.ленты.и.т.д.).или.физического.явления.(электрическо‑ го. тока,. звукового,. электромагнитного. поля. и. т.д.).. Физический. процесс. (колебания электрического тока или напряжения,. звуко‑ вые.и.электромагнитные.волны),.один.или.несколько.параметров. которого. изменяются. случайно. в. соответствии. с. передаваемым. случайным.сообщением.или.детерминированно.(по.заранее.задан‑ ному.закону),.называется.сигналом..Сигнал.при.его.передаче.по. каналу. связи. подвергается. различным. преобразованиям.. Преоб‑ разование.одного.(преобразуемого).сигнала.в.другой.(преобразо‑ ванный).путем.изменения.параметров.третьего.сигнала.(перенос‑ чика.или.носителя сообщения).называется.модуляцией. Особенностью.сигнала.переносчика.является.постоянство.его. параметров.до.передачи.и.их.изменение.в.соответствии.с.сообще‑ нием. при. передаче.. Преобразуемый. сигнал. называется. модулирующим,.а.сигнал‑переносчик.—.модулируемым..Поскольку.сооб‑ щение.является.случайным.по.своей.природе,.т.е..непредсказуемым. для.получателя,.модулирующий.и.модулированный.сигналы.явля‑ ются.случайными. Модулирующий. сигнал,. полученный. непосредственным. пре‑ образованием.сообщения,.называется.первичным..Примером.пер‑ вичного.сигнала.является.электрический.ток.на.выходе.микрофо‑ на..Преобразованный.сигнал.на.выходе.модулятора.по.отношению. к.преобразованному.первичному.сигналу.называется.вторичным. В.системах.связи,.кроме.случайных.сигналов,.находят.приме‑ нение. также. неслучайные,. или. детерминированные,. сигналы,. ис‑ пользуемые.для.настройки,.управления.либо.контроля..Эти.сигналы. являются. физическими. процессами. с. постоянными. или. с. изме‑ няющимися.по.известному.закону.параметрами..По.этой.причине. они.никакой.информации.не.несут..Однако.при.прохождении.по. каналам.связи.принимаемые.сигналы.становятся.носителями.ин‑ формации..Эту.информацию.можно.извлечь,.измеряя.отклонения. параметров. принимаемого. сигнала. от. параметров. передаваемого..
Глава 1. Основные понятия теории связи 16 Они.возникают.из‑за.каких‑то.нарушений.в.работе.аппаратуры.или. изменений.показателей.качества.и.параметров.системы.связи. Параметр. сигнала‑переносчика,. отображающий. изменения. передаваемого.сообщения,.называется.представляющим (информационным)..Для.гармонического.колебания.это.амплитуда,.фаза. и.частота. Сигнал,. у. которого. представляющий. параметр. описывается. функцией. непрерывного. или. дискретного. времени. и. непрерыв‑ ным. множеством. возможных. значений,. называется. аналоговым (непрерывным). Сигнал,. у. которого. представляющий. параметр. описывается. функцией. непрерывного. времени. и. конечным. множеством. воз‑ можных.значений,.называется.дискретным. Дискретный.сигнал,.у.которого.представляющий.параметр.опи‑ сывается.функцией.дискретного.времени.и.конечным.множеством. возможных.значений,.называется.цифровым..Если.возможные.зна‑ чения.представлены.совокупностью.двоичных.чисел,.то.цифровой. сигнал.называется.двоичным..Двоичные.сигналы.являются.самыми. простыми.и.по.этой.причине.используются.чаще.других.сигналов.. Наряду. с. двоичными. сигналами,. в. системах. связи. применяются. троичные,.четверичные.и.другие.цифровые.сигналы. Сигналы.в.системах.связи.являются.средством.для.транспор‑ тировки.сообщений,.а.техника.связи.по.существу.является.техни‑ кой.транспортирования.(передачи).сообщений..Основными параметрами сигнала. с. этой. точки. зрения. являются:. длительность. сигнала. Тс,. ширина. спектра. сигнала. Fc,. динамический. диапазон. сигнала.Dc. Длительность. сигнала. определяет. интервал. времени,. в. кото‑ ром. этот. сигнал. существует.. Ширина спектра. сигнала. —. это. ин‑ тервал.частот,.в.пределах.которого.сосредоточена.основная.часть. энергии.сигнала. Динамический диапазон. —. это. отношение. наибольшей. и. наи‑ меньшей. мгновенных. мощностей. сигнала.. Динамический. диапа‑ зон.обычно.выражают.в.децибелах: . D P P c max min = 10lg , где.Pmax,.Pmin.—.максимальное.и.минимальное.значения.мгновен‑ ной.мощности.
Доступ онлайн
В корзину