Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики : учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальностям 201000 "Многокан. телекоммуникац. системы", 201100 "Радиосвязь, радиовещание и телевидение", 201200 "Сети связи с подвижными объектами"

Description

ПРЕДИСЛОВИЕ ВВЕДЕНИЕ Глава 1. РАДИОВОЛНЫ, СИГНАЛЫ И ШУМЫ 1.1. Электромагнитные волны. Прием и излучение 1.1.1. Электромагнитные волны 1.1.2. Излучение и прием электромагнитных волн 1.1.3. Энергетический расчет радиолиний 1.2. Элементы теории вероятностей 1.2.1. Алгебра случайных событий 1.2.2. Случайные величины и распределения вероятностей 1.2.3. Случайные процессы 1.3. Видеои радиосигналы. Цифровая модуляция 1.3.1. Видео- и радиосигналы 1.3.2. Цифровые представления видеосигналов 1.3.3. Цифровые представления радиосигналов 1.3.4. Базовые методы цифровой модуляции Глава 2. ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИИ И ДОСТИЖИМАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ ЦИФРОВОЙ РАДИОСВЯЗИ 2.1. Мера количества информации и производительность источника 2.1.1. Мера информации 2.1.2. Производительность источника информации 2.2. Информация при детерминированных преобразованиях сообщений и основная теорема для канала без шумов 2.2.1. Детерминированные преобразования сообщений 2.2.2. Основная теорема для канала без шумов 2.3. Информация при недетерминированных преобразованиях сигналов. Пропускная способность канала с шумами 2.3.1. Информация при недетерминированных преобразованиях 2.3.2. Канал связи с шумами и основная теорема для него 2.4. Предельная энергетическая и спектральная эффективность типовой системы связи 2.4.1. Пропускная способность типового канала связи 2.4.2. Достижимые показатели эффективности систем связи Глава 3. ИДЕАЛЬНЫЙ ПРИЕМ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ 3.1. Постановка задачи идеального приема при цифровой передаче сообщений 3.1.1. Структура рассматриваемых радиолиний 3.1.2. Постановка задачи идеального приема 3.2. Когерентный идеальный прием 3.2.1. Структура идеального приемника 3.2.2. Потенциальная помехоустойчивость при двоичной передаче 3.2.3. Потенциальная помехоустойчивость при недвоичной передаче 3.2.4. Потенциальная помехоустойчивость при ортогональных ансамблях сигналов 3.3. Некогерентный прием 3.3.1. Сигналы со случайной начальной фазой и структура идеального некогерентного приемника 3.3.2. Помехоустойчивость некогерентного приема Глава 4. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОЕ КОДИРОВАНИЕ В СИСТЕМАХ ЦИФРОВОЙ РАДИОСВЯЗИ 4.1. Общие принципы помехоустойчивого кодирования и декодирования 4.2. Классификация помехоустойчивых кодов 4.2.1. Блоковые коды 4.2.2. Древовидные коды 4.3. Кодирование методом укрупнения алфавита 4.3.1. Оценки помехоустойчивости при когерентном приеме 4.3.2. Оценки помехоустойчивости при некогерентном приеме 4.4. Циклические коды и методы их декодирования 4.4.1. Определения основных алгебраических структур 4.4.2. Циклические коды 4.4.3. Многотактные линейные фильтры 4.4.4. Наиболее распространенные циклические коды 4.4.5. Декодирование циклических кодов 4.4.6. Эффективность кодирования блоковыми кодами 4.5. Сверточные коды и методы их декодирования 4.5.1. Структура сверточных кодов 4.5.2. Алгоритм декодирования Витерби 4.5.3. Алгоритм последовательного декодирования 4.6. Каскадные коды 4.6.1. Основные принципы каскадного кодирования 4.6.2. Помехоустойчивость каскадных кодов 4.7. Турбокоды и их декодирование 4.7.1. Сверточные турбокоды 4.7.2. Блоковые турбокоды Глава 5. СПЕКТРАЛЬНО-ЭФФЕКТИВНАЯ ЦИФРОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ И СИГНАЛЬНОЕ КОДИРОВАНИЕ 5.1. Спектрально-эффективные ансамбли сигналов 5.1.1. Введение 5.1.2. Построение полосно-эффективных сигналов 5.2. Общие данные о сигнальном кодировании 5.3. СКК на базе решетчатых сигнальных кодов 5.4. СКК на базе обобщенных каскадных кодов Глава 6. МНОГОСТАНЦИОННЫЙ ДОСТУП И МНОГОКАНАЛЬНАЯ СВЯЗЬ 6.1. Общая теория и классификация методов линейного разделения сигналов 6.1.1. Постановка задачи 6.1.2. Условия разделимости сигналов 6.1.3. Классификация ортогональных сигналов и способов разделения 6.1.4. Многостанционный доступ при сотовой связи 6.2. Эффективность использования полосы рабочих частот в системах с разделением по частоте 6.2.1. Внеполосные излучения при базовых методах манипуляции 6.2.2. Подавление внеполосных излучений при ФМ путем сглаживания скачков фазы 6.2.3. Манипуляция с минимальным сдвигом 6.2.4. Гауссовская манипуляция с минимальным сдвигом 6.2.5. Подавление внеполосных излучений сигналов ФМ путем их фильтрации в передатчике 6.2.6. Частотное разделение сигналов при использовании общего передающего тракта для многоканальной передачи 6.3. Системы с временны.„} разделением 6.3.1. Общие сведения 6.3.2. Цикловая синхронизация и скремблирование 6.3.3. Алгоритмы асинхронного ввода Глава 7. ШИРОКОПОЛОСНЫЕ СИГНАЛЫ В СИСТЕМАХ СВЯЗИ 7.1. Методы широкополосной передачи 7.2. Шумоподобные сигналы и псевдослучайные последовательности 7.2.1. Последовательности Баркера 7.2.2. М-последовательности 7.2.3. Ансамбли псевдослучайных последовательностей 7.3. Некоторые особенности использования ШПС в системах связи 7.3.1. Эффективность использования отведенной полосы частот 7.3.2. Защита от замираний 7.3.3. Электромагнитная совместимость 7.3.4. Эффективность использования мощности бортового передатчика 7.4. Псевдослучайная перестройка рабочей частоты 7.5. Помехозащищенность широкополосных систем связи 7.5.1. Анализ помехозащищенности при ППРЧ 7.5.2. Эффективность и особенности кодирования при ППРЧ 7.5.3. Анализ помехозащищенности при ШПС Глава 8. ВЕРОЯТНОСТНЫЕ МОДЕЛИ МНОГОЛУЧЕВЫХ РАДИОКАНАЛОВ 8.1. Многолучевой радиоканал 8.2. Мощность сигнала на выходе многолучевого канала 8.3. Числовые характеристики многолучевых каналов 8.3.1. Рассеяние во времени 8.3.2. Полоса когерентности по частоте 8.3.3. Рассеяние по частоте 8.3.4. Время когерентности 8.4. Вероятностные модели сигналов на выходе многолучевых каналов 8.4.1. Модель Кларка гладких замираний 8.4.2. Доплеровский спектр в модели Кларка 8.4.3. Имитационное моделирование многолучевого канала с рассеянием по частоте и по времени 8.5. Модели каналов для испытаний оборудования некоторых радиосистем 8.5.1. Рекомендации стандарта GSM-900 для наземных сетей 8.5.2. Рекомендации стандарта GMR для спутниковых систем 8.5.3. Модели каналов некоторых широкополосных систем третьего поколения Глава 9. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ РАБОТЫ СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ ПО МНОГОЛУЧЕВЫМ КАНАЛАМ 9.1. Классификация искажений сигналов, вызванных многолучевостью, и методов борьбы с ними 9.1.1. Классификация искажений 9.1.2. Классификация методов приема сигналов в многолучевых каналах 9.2. Медленные дружные замирания и разнесенный прием 9.2.1. Предпосылки и исходные соотношения 9.2.2. Помехоустойчивость при отсутствии разнесения 9.2.3. Кодирование с разнесением во времени 9.2.4. Другие варианты разнесенного приема 9.3. Когерентный прием цепочек элементарных сигналов в многолучевом канале 9.3.1. Модель сигнала основной полосы 9.3.2. Оценка максимального правдоподобия последовательности информационных символов 9.3.3. Пример задачи динамического программирования 9.3.4. Алгоритм Витерби 9.3.5. Пример реализации алгоритма Витерби 9.3.6. Сигналы с многопозиционной модуляцией 9.4. Когерентный прием сигналов с информационной связью в многолучевом канале 9.4.1. Решетчатая диаграмма сигнала гауссовской манипуляции с минимальным сдвигом (ГММС) 9.4.2. Алгоритм Витерби демодуляции сигнала ГММС 9.4.3. Эквалайзер Витерби 9.5. Ортогональное частотное разделение с мультиплексированием 9.5.1. Концепция ортогонального частотного разделения 9.5.2. Формирование OFDM-радиосигнала 9.5.3. Защитный временнуй интервал и циклическое продолжение 9.5.4. Уменьшение внеполосных излучений 9.5.5. Когерентная демодуляция OFDM-сигнала Глава 10. СИНХРОНИЗАЦИЯ В СИСТЕМАХ ЦИФРОВОЙ РАДИОСВЯЗИ 10.1. Общие данные о системах автоматического регулирования, используемых для синхронизации 10.1.1. Общие сведения 10.1.2. Режимы работы САР и их анализ 10.1.3. Системы фазовой автоподстройки 10.2. Системы синхронизации по несущей и тактам при фазовой манипуляции 10.2.1. Цифровые представления входных данных систем синхронизации 10.2.2. Тактовая синхронизация 10.2.3. Синхронизация по несущей 10.2.4. Организация процессов поиска 10.2.5. Системы поиска и синхронизации по задержке для широкополосного сигнала 10.2.6. Система синхронизации пакетов Глава 11. НЕКОТОРЫЕ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ 11.1. Спутниковые системы фиксированной службы радиосвязи и вещания 11.1.1. Искусственные спутники Земли в качестве ретрансляторов для систем связи 11.1.2. Диапазоны частот и зоны обслуживания 11.1.3. Структура и характеристики полезной нагрузки 11.1.4. Многостанционный доступ 11.1.5. Структура и характеристики земных средств 11.1.6. Тенденции развития и совершенствования 11.1.7. Энергетический расчет спутниковых радиолиний 11.2. Сотовые наземные системы связи 11.2.1. Общие сведения 11.2.2. GSM: частотный план и многостанционный доступ 11.2.3. GSM: радиоинтерфейсы и характеристики оборудования 11.2.4. CDMA. Общая характеристика 11.2.5. СDMA: формирование широкополосных сигналов 11.2.6. СDMA: частотный план и параметры аппаратуры 11.3. Cотовые спутниковые системы подвижной связи 11.3.1. Принципы построения и показатели эффективности 11.3.2. Глобальные и региональные системы 11.3.3. Система «Globalstar» 11.3.4. Система «Iridium» 11.3.5. Система «Thuraya» Список сокращений Литература