Книга по теории и практике цифровой связи. Посвящена проблемным вопросам повышения энергетической и частотной эффективности систем передачи информации за счет использования совершенных способов кодирования и модуляции. Эти способы наиболее активно внедряются в системах мобильной связи, спутниковых системах и высокоскоростных линиях. Изложены основные положения теории передачи сообщений. Рассмотрены оптимальные методы приема сигналов, соответствующих комбинациям информационных символов, блочные, сверточные и каскадные коды, сигнально-кодовые конструкции, современные идеи декодирования с мягким решением и итеративного декодирования, способы широкополосной кодовой модуляции. Изложены методы оценивания выигрыша в энергетике и помехоустойчивости. Теоретические положения иллюстрируются примерами применения кодирования и модуляции в современных системах связи. Книга может быть использована в качестве учебника для студентов и слушателей, специализирующихся в области радиотехники, связи и информационных технологий, аспирантов, инженеров-разработчиков и практиков.
СОДЕРЖАНИЕ:
Глава 1.Оптимальные методы приема сигналов 6
1.1.Преобразование сообщений и сигналов в системах связи. Обобщенная модель системы связи 9
1.2.Критерий и правила принятия решений 9
1.3.Синтез оптимального приемника 14
1.4.Представление сигнала и помехи 19
1.5.Прохождение сигнала и помехи через коррелятор 21
1.6.Средняя вероятность ошибки при когерентном приеме двоичных сигналов 24
1.7.Синтез оптимального приемника сигналов со случайной фазой 25
1.8.Средняя вероятность ошибки при некогерентном приёме двоичных сигналов 34
Глава 2.Информационные характеристики источников сообщений и каналов связи 41
2.1.Количественная оценка информации 41
2.2.Информационные характеристики источников сообщений 47
2.3.Информационные характеристики каналов связи 49
2.4.Пропускная способность двоичного симметричного канала 52
2.5.Пропускная способность произвольного симметричного канала 55
2.6.Пропускная способность непрерывного канала связи 56
2.7.Теорема кодирования Шеннона для канала с помехами 59
2.8.Предельная эффективность систем связи 62
2.9.Усреднение действия помех 66
Глава 3.Кодирование как способ повышения энергетической эффективности систем связи 68
3.1.Потенциальная энергетическая эффективность систем цифровой связи 68
3.2.Передача блоков информационных символов ортогональными сигналами 69
3.3.Помехоустойчивые коды 74
3.4.Алгоритмы оптимального декодирования 83
3.5.Модели сигналов и помехи 84
3.6.Прохождение сигнала и помехи через коррелятор 86
3.7.Средняя вероятность ошибки в приеме сигналов. Энергетический выигрыш от кодирования 96
3.8.Дискретные ортогональные сигналы 101
Глава 4.Сверточные коды 101
4.1.Принципы сверточного кодирования 104
4.2.Алгоритм декодирования Витерби 107
4.3.Описание сверточных кодов с помощью конечных автоматов 112
4.4.Вероятность ошибки и энергетический выигрыш при мягком декодировании 117
4.5.Вероятность ошибки при жестком декодировании 119
4.6.Другие алгоритмы декодирования сверточных кодов 119
Глава 5.Циклические коды 135
5.1.Определение циклического кода 135
5.2.Способы задания циклических кодов 136
5.3.Коды Боуза-Чоудхури-Хоквингема 142
5.4.Коды Рида-Соломона 143
5.5.Коды Хаффмана сигналов 144
5.6.Способы кодирования циклическими кодами 149
5.7.Способы декодирования циклических кодов 151
5.8.Вероятность ошибки при декодировании 157
5.9.Каскадные коды 161
5.10.Перемежениев системах с кодированием 164
Глава 6.Сигнально-кодовые конструкции 167
6.1.Принципы увеличения эффективности систем передачи информации на основе сигналь но-кодовых конструкций 167
6.2.Сигнально-кодовые конструкции на основе использования сверточных кодов и многократной фазовой модуляции 176
6.3.Сигнально-кодовые конструкции с использованием решетчатого кодирования и квадратурной амплитудной модуляции 187
6.4.Сигнально-кодовые конструкции на основе многомерных 196
6.5. Реализация СКК в современных модемах 202
Глава 7.Широкополосные сигналы для цифровой связи 220
7.1.Широкополосные сигналы ФМ-ПСП 220
7.2.Помехоустойчивость приема сигналов ФМ-ПСП 226
7.3.Системы связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты 236
7.4.Помехоустойчивость приема сигналов с ППРЧ 240
Глава 8.Итерактивно декодируемые коды 246
8.1.Принцип итерактивного декодирования 246
8.2.Алгебра логарифма отношения правдоподобий 248
8.3.Пример итерактивного декодирования 249
8.4.Схемы параллельного каскадного кодирования и итерактивного декодирования 250
Приложение 1.Многомерная плотность вероятности гауссовского случайного процесса 254
Приложение 2.Верхняя оценка формулы для вычисления вероятности ошибки 258
Приложение 3.Математическое ожидание и дисперсия коэффициентов ряда Фурье гауссового белого шума 259
Приложение 4.Интеграл ошибок 261
Приложение 5.Гауссов интеграл ошибок 262
Приложение 6.Максимальное значение пропускной способности двоичного симметричного канала 263
