Монография посвящена актуальным вопросам, связанным с выбором для проектируемых систем связи многомерных ансамблей сигналов, позволяющих передавать сообщения по каналам связи с максимально возможной скоростью (максимальной спектральной эффективностью), а также с максимальной энергетической эффективностью, теоретический предел которых был установлен создателем теории информации Клодом Шенноном.В ней дан аналитический обзор основных современных методов построения помехоустойчивых кодов, предназначенных для передачи сообщений в дискретных каналах связи, и двумерных и многомерных ансамблей сигналов, с помощью которых сообщения передаются в непрерывных каналах связи.В монографии представлен ряд новых результатов. Изложены новые методы определения вероятности ошибки при приеме многомерных сигналов, позволившие обобщить теорему Шеннона о пропускной способности непрерывного канала связи на случай, когда сигналы имеют ограниченную длительность и известна требуемая вероятность ошибки, возникающей при демодуляции принятых сигналов. В книге развиты конструктивные методы построения многомерных ансамблей объемно- и поверхностно-сферических сигналов, которые, как было показано Шенноном, являются оптимальными для передачи сообщений в канале связи с белым гауссовским шумом. Предложен метод оценки энергетической эффективности систем связи. Этот метод использован для сравнения систем связи, в которых используются разные методы модуляции и разные помехоустойчивые коды. Показано, что в системах связи, в которых используются многомерные ансамбли сигналов, применение помехоустойчивых кодов нецелесообразно.Книга адресована научным работникам и инженерам - специалистам в области разработки и проектирования новых наземных, спутниковых телекоммуникационных систем связи, систем подвижной связи и цифрового вещания. Она может быть использована в качестве учебного пособия для аспирантов и студентов инфокоммуникационных и радиотехнических специальностей.

  Литрес - 699 руб.

Предисловие......13Введение......181. Основные результаты Шеннона
относящиеся к передаче сообщений в гауссовых каналах связи......212. Представление сигналов в виде сигнальных точек в N-мерном пространстве......263. Обзор содержания книги......29Литература......32ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ И ДЕКОДИРОВАНИЯ СООБЩЕНИЙ......341. Описание линейных блоковых кодов с помощью матриц......371.1. Коды Галлагера......382. Блоковые циклические коды......392.1. Основные параметры циклических кодов......443. Сверточные коды......464. Декодеры кодов в системах связи
в которых в демодуляторе принимаются «жесткие» решения......504.1. Декодер Меггита......504.2. Декодеры кодов Боуза — Чоудхури — Хоквингема и Рида — Соломона......515. Декодеры кодов в системах связи
в которых в демодуляторе принимаются как «жесткие»
так и «мягкие» решения......535.1. Алгоритм «мягкого» декодирования блочных кодов......535.2. Декодирование мажоритарных кодов......545.3. Декодирование сверточных кодов......576. Декодирование кодов Галлагера......607. Составные коды и методы их декодирования......617.1. Каскадные коды......627.2. Обобщенные каскадные коды......657.3. Турбокоды......668. Эффективность применения помехоустойчивых кодов......719. Основные исторические этапы развития помехоустойчивого кодирования......73Литература......75ГЛАВА 2. ПРИЕМ СООБЩЕНИЙ В ДИСКРЕТНЫХ КАНАЛАХ СВЯЗИ......781. Пропускная способность дискретного симметричного канала связи......792. Связь кодовой скорости передачи сообщений и количества ошибок
исправляемых помехоустойчивыми кодами......813. Исследование зависимости вероятности ошибки в принятых кодовых комбинациях от их длины......873.1. Анализ полученных результатов......873.2. Порядок определения параметров помехоустойчивого кода......904. Помехоустойчивость приема каскадных кодов и оценка сложности их декодирования......924.1. Анализ помехоустойчивости приема каскадных кодов......944.2. Результаты расчетов помехоустойчивости каскадных кодов......954.3. Модифицированный метод каскадного кодирования......97Литература......99ГЛАВА 3. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ МОДУЛЯЦИИ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ ПО КАНАЛАМ СВЯЗИ......1001. Одномерные и двумерные ансамбли сигналов......1032. Ортогональные и биортогональные ансамбли сигналов......1073. Перестановочная модуляция......1094. Многомерные ансамбли сигналов......1104.1. Ансамбль сигналов Велти......1114.2. Решетчатая кодированная модуляция......1134.3. Многоуровневая кодовая модуляция......1194.4. Кодовая модуляция с битовым перемежением......1225. Эффективность двумерных и многомерных многопозиционных сигналов......1236. Основные исторические этапы разработок конструкций сигналов для передачи сообщений по каналам связи......128Литература......130ГЛАВА 4. ОПТИМАЛЬНАЯ ДЕМОДУЛЯЦИЯ И ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ПРИЕМА СИГНАЛОВ ДВУМЕРНЫХ АНСАМБЛЕЙ......1321. Характеристики ансамблей многопозиционных сигналов......1321.1. Многопозиционные сигналы с квадратурной амплитудной модуляцией......1331.2. Многопозиционные сигналы
построенные на основе гексагональной решетки......1361.3. Многопозиционные сигналы c фазовой и амплитудно-фазовой модуляцией......1392. Оптимальная демодуляция и помехоустойчивость приема двумерных сигналов......1412.1. Сигналы с M-QAM......1412.2. Сигналы с M-HEX......1472.3. Сигналы с M-PSK и M-APSK......1483. Спектральная и энергетическая эффективность систем связи с M-QAM......151Литература......151ГЛАВА 5. ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫСОКОЙ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПРИЕМА СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ СВЯЗИ......1551. Пропускная способность канала связи с АБГШ......1572. Определение помехоустойчивости приема объемно-сферических сигналов......1602.1. Анализ полученных результатов......1623. Определение помехоустойчивости приема оптимальных сигналов
расположенных на поверхности многомерной сферы......1663.1. Анализ полученных результатов......1714. Метод определения помехоустойчивости приема многомерных сигналов
основанный на анализе алгоритма их обработки в оптимальном демодуляторе......1774.1. Сигналы поверхностно-сферического ансамбля. Общий случай......1774.2. Поверхностно-сферические сигналы с PSK......1824.3. Анализ полученных результатов......184Литература......188ГЛАВА 6. ГИПЕРФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ......1901. Построение поверхностно-сферического ансамбля сигналов......1922. Удельная скорость передачи сообщений в системах с ГПФМ......1973. Модуляторы для сигналов с ГПФМ в трех- и четырехмерном пространстве......1983.1. Сигнальная диаграмма для ГПФМ в трехмерном пространстве......1983.2. Функциональная схема модулятора для трехмерных сигналов с ГПФМ......2023.3. Построение четырехмерных сигналов с ГПФМ......2033.4. Функциональная схема модулятора для четырехмерных сигналов с ГПФМ......2074. Прием сигналов с ГПФМ......2084.1. Оптимальная демодуляция сигналов с ГПФМ......2095. Помехоустойчивость приема сигналов с гиперфазовой модуляцией......2136. Алгоритм формирования индексов модуляции
соответствующих номеру передаваемого сообщения......2176.1. Пример формирования индексов модуляции для случая N 3......2216.2. Пример формирования индексов модуляции для случая N 4......2227. Алгоритм преобразования индексов модуляции в номер принятого сообщения......2247.1. Пример преобразования индексов модуляции для N 3......2257.2. Пример преобразования индексов модуляции для N 4......2268. Объемно-сферические ансамбли сигналов......2278.1. Построение объемно-сферических ансамблей сигналов......2278.2. Характеристики объемно-сферических ансамблей сигналов......229Литература......234ГЛАВА 7. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И СПЕКТРАЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ......2351. Границы энергетической и спектральной эффективности систем связи......2362. Ортогональные
биортогональные N-мерные сигналы и перестановочная модуляция......2432.1. Помехоустойчивость приема ортогональных сигналов......2442.2. Помехоустойчивость приема сигналов с перестановочной модуляцией......2452.3. Анализ характеристик систем связи
использующих ортогональные
биортогональные АС и АС с перестановочной модуляцией......2503. Энергетическая эффективность систем связи......2543.1. Возможности снижения энергетических потерь систем связи по отношению к «идеальной» системе Шеннона......2544. Анализ возможности совместного применения в системах связи многомерных АС и помехоустойчивых кодов с избыточностью......2595. Сравнение параметров современных систем передачи сообщений по каналам связи с параметрами систем
использующих оптимальные АС......262Литература......267Заключение......268Приложения......270Приложение 1. Метод Чернова для оценки верхней границы «хвостов» плотности распределения вероятностей......270Приложение 2. Формулы для расчета функции
обратной функции Крампа......272Приложение 3. Формулы для расчета функции
обратной интегральной функции распределения вероятностей χ²......273Приложение 4. Определение отношения сигнал/шум
приходящееся на один принятый бит
для оптимального ансамбля сигналов......274Литература......275Основоположники теории связи......276Выдающийся ученый ХХ столетия Клод Эльвуд Шеннон......276Академик В.А. Котельников и создание основ теории связи......288Список сокращений......307