Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Кеннеди Р. Каналы связи с замираниями и рассеянием

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
10.44 Mб
Скачать

ROBERT S. K E N N E D Y

Department

of Electrical

Engineering

Massachusetts

Institute of

Technology

 

9

 

FADING DISPERSIVE

COMMUNICATION CHANNELS

»1 LEY-INTERSCIENCE

A DIVISION OF JOHN WILEY & SONS

NEW YORK. LONDON. SYDNEY. TORONTO, 1969

Р. К Е Н Н Е Д И

К А Н А Л Ы С В Я З И

СЗ А М И Р А Н И Я М И

ИР А С С Е Я Н И Е М

 

Перевод

с

английского

 

Р. А. К au

ар я на

и

J1. П.

Ярославского

Под

редакцией

И. А. Овсеев

ич а

МОСКВА «СОВЕТСКОЕ РАДИО» 1973

УДК

621.391.43

 

 

К е н н е д и Р.

Каналы связи с замираниями

и рассеянием. Пер.

с англ.

П о д ред . И.

А. О в с е е в и ч а. М., «Сов.

радио» . 1973. 304 с.

В книге с позиций общей теории связи и теории информа­ ции изучаются характеристики систем передачи сообщений по каналам с замираниями и рассеянием. В ее основу положены результаты исследований, проводившихся в последние годы в Массачусетсском технологическом 'институте /по ''проекту West Ford. Большая часть этих результатов ранее не публиковалась.

Главное внимание уделено изучению дискретных систем

связи и предельных

характеристик оптимальных

систем

с большим алфавитом передаваемых сигналов.

 

Книга представляет интерес для широкого круга

радио-

епециалнстов и разработчиков систем связи и может

служить

теоретическим взедением в исследования реальных систем.

53 рис., 10 табл.,

библ. 322 назв.

 

Редакция кибернетической литературы

• и л У Ч

' - •

: Е С Н А Я

БИБ . :

 

, ЯЛ С С С Р

* 3

-

? ' / / / / / / , .

3314-084

046(0І)-73

6 7 " 7 3

© Перевод иа русский язык. «Советское радио», 1973.

ПР Е Д И С Л О В И Е РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА

Впоследнее время развитие теории инфор­ мации в о ш л о в переходную 'фазу отказа от

идеализированных

моделей к а н а л о в

и

изуче­

ния

моделей,

'более

'соответствующих

реаль­

ным

к а н а л а м .

 

 

 

 

 

 

 

Большинство

используемых

н а

п р а к т и к е

каналов

связи

нельзя

'без

серьезных

оговорок

свести к

'классической идеализации — стацио­

нарному

к а н а л у

с

аддитивным

ігауссовским

шумом .

Сюда

относятся

т а к и е

в а ж н ы е

есте­

ственные каналы, как коротковолновые ионо­ сферные линии связи, к а н а л ы с тропосферным распространением, линии связи с отражения ­

ми от Земли, Луны, с распространением

ра­

диоволн через п л а з м у , оптические -каналы

свя­

зи, использующие

пассивные

ретрансляторы,

такие, к а к искусственные спутники Земли

или

искусственный

п о я с диполей

в околоземном

пространстве.

 

 

 

 

Важность

этих

к а н а л о в

очевидна, и

по­

скольку непосредственный перенос на них ре­ зультатов и рекомендаций, полученных д л я

идеального гауссовского

к а н а л а , может

'при­

вести

к грубым

ошибкам, чрезвычайно

акту­

альной

является

з а д а ч а

развития

теории

связи

применительно именно к

таким

негауесовски.м

к а н а л а м .

 

 

 

 

Этой з а д а ч е

и посвящена ш и т а , написан ­

ная сотрудником Линкольновокой лаборато ­ рии, а затем лаборатории электроники Масса ­ чусетсского технологического института Р . Кен­ неди. Специалисты по теории связи и теории

инфорации хорошо знают

его работы . Эти ра­

боты

обобщены

в книге.

Кроме

того,

книга

о т р а ж а е т не публиковавшиеся ранее

резуль ­

таты

работы

Линкольновокой

лаборатории

М Т И по проекту «West Ford».

 

 

Эта

книга возникла не « а шустом

месте.

К а н а л ы ,

в

которых проявляются з а м и р а н и я и

рассеяние,

изучаются довольно давно . Н о к а ж ­

дый р а з

изучались только отдельные

частные

вопросы, 'использовались разные методы и кри­

терии, короче говоря, отсутствовал

единый и

последовательный 'подход.

Книга

Кеннеди

в какой-то мере восполняет

этот пробел . Она

является попыткой применить общие принци­

пы и методы теории связи к 'исследованию

ха­

рактеристик

систем,

использующих

каналы

с з а м и р а н и я м и

и

рассеянием,

и показать,

как

эти

'Принципы

и

методы

могут

применяться

'для

совершенствования

реальных

систем

связи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П у б л и к а ц и я

книги

на

русском

языке

пре ­

следует цель

п р о д о л ж и т ь

серию

монографий

по

современной

теории связи,

н а ч а л о м кото­

рой п о с л у ж и л а работа Возенкрафта

и Д ж е -

кобса «Теоретические

основы

техники

связи»

(М., «Мир»,

1968 г . ) .

 

 

 

 

 

 

 

Книга может

п о к а з а т ь с я

немного

акаде ­

мичной. Инженер - практик не н а й д е т в пей

готовых рецептов д л я проектирования

конкрет­

ных -систем связи.

Н о методическое

значение

книги несомненно.

Она представлет

интерес

для широкого круга радиослецналистов и раз­ работчиков систем связи, аспирантов и науч­

ных

работников

и

может с л у ж и т ь теоретиче­

ским

введением

в

исследования реальных

си­

стем.

 

 

 

 

 

 

 

Перевод

книги

выполнен Р . А.

К а з а р я н о м

(гл.

1—4) и

Л . П.

Ярославским

(ігл.

5—7

и

приложение) .

 

И.

А.

Овсеевич

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

П Р Е Д И С Л О В ИЕ К РУССКОМУ ПЕРЕВОДУ

В этой книге р а с с м а т р и в а ю т с я

фундамен­

тальные

ограничения

на

помехоустойчивость

каналов

с з а м и р а н и я м и

и рассеянием,

обла­

д а ю щ и х неограниченной

.полосой частот. На ­

ряду с

'принципиальными

результатами,

.при­

веденными в гл. 5 и 6, дается много

полезных,

хотя и приближенных,

сведений для оценки по­

мехоустойчивости реальных систем. Возмож ­

но, русское 'издание послужит полезным

путе­

водителем по

работам, опубликованным по

данному вопросу на английском языке.

 

Мне приятно

поблагодарить

моих

коллег

Р . К а з а р я н а

и

Л .

Ярославского

к а к перевод­

чиков 'книги

и

И.

Овсеевігча как

ее редактора .

Я глубоко ценю готовность, с которой они от­ влеклись от своих основных задач д л я осуще­ ствления этого перевода .

Кембридж, октябрь 1971 г.

Роберт С. Кеннеди

 

 

 

 

П Р Е Д И С Л О В ИЕ

 

 

 

 

Эту книгу можно характеризовать

с

раз ­

ных

сторон.

Во-первых, она «представляет

со­

бой

непосредственное

применение

результатов

теории о б н а р у ж е н и я сигналов и теории

инфор­

мации

к

в а ж н о м у

классу

к а н а л о в

связи.

Во-вторых,

ее

р е з у л ь т а т ы показывают,

что

можно

создать р е а л ь н ы е к а н а л ы ,

обеспечиваю­

щие

лучшие

характеристики,

н е ж е л и те, кото­

рые

 

традиционно

-считались

в о з м о ж н ы м и .

В-третьих, она

иллюстрирует,

к а к при

разум ­

ной аппроксимации понятия теорий информа ­ ции и о б н а р у ж е н и я могут привести к лучшему

пониманию

некоторых

реальных

каналов

связи.

 

 

 

Характеристика книги со стороны

читателя

будет

сильно

зависеть от

его интересов. Д л я

тех,

кто знаком со случайными процессами,

теорией связи :и теорией информации ів объеме книг Дав ѳ нпорта и Р у т а «Введение в теорию

случайных

сигналов

и шумов»,

Возенкрафта

и Д ж е к о б с а

«Теоретические

основы

техники

связи»

и

Г а л л а г е р а

«Теория

информации и

н а д е ж н а я

связь»,

от а

попадет

в

одну

катего­

рию; д л я

тех,

кто

характеризует

системы

свя­

зи только

п о

отношению с в г а а л / ш у м

на

.вхо­

д е — в

другую. Я

надеюсь, что д л я понимания

этой книги достаточно знакомства с книгой

Сакрисона (см.

гл. 2, [1]) или с первыми че­

т ы р ь м я г л а в а м и

книги Возенкрафта и Д ж е ­

кобса «Теоретические основы техники связи».

Большинство результатов

 

гл. 5 іи 6

было

получено- в 1963 г. в связи с

проектом

«West

Ford» Л а б о р а т о р и и Л и н к о л ь н а

и публикуются

впервые. Решение представить их здесь вместо

немедленной публикации в

виде серии

ж у р ­

нальных статей диктовалось

ж е л а н и е м

сделать

их более полезными д л я инженеров .

С

этой

целью .в первых четырех

главах

делается по­

пытка

с в я з а т ь свойства

р е а л ь н ы х

каналов

с рассеянием

и з а м и р а н и я м и

с

математиче­

ской моделью,

« а

которой «базируются

 

'после­

д у ю щ и е

главы .

 

 

 

 

 

 

 

Вообще говоря,

эта

книга

может

рассма ­

триваться

к а к

развитие

р а б о т

Роберта

П р а й ­

са, Д ж о р д ж а

Турина,

Д ж о н а

Пирса

и

Айры

Д ж е к о б с а .

В 'некотором,

более

личном,

п л а н е

она о т р а ж а е т

взгляды,

которые

я воспринял

от профессоров Возанкрафта и З и б е р т а

 

и -в ре­

зультате

моих

связей

с Л а б о р а т о р и е й

Лин ­

кольна и Исследовательской лабораторией по

электронике Массачусетского

технологическо­

го института. Я

извлек пользу из

множества

бесед

с Эстилом

Ховерстеном

іи

Кеннетом

Д ж о р д а н о м в период подготовки

монографии.

Я высоко ценю

т а к ж е технические

замечания

и личное одобрение Роберта Прайса,

Ирвина

Либоу,

Роберта

Г а л л а г е р а ,

Филлипа

Белло,

Д ж о н а

Мол'дона,

Д ж о н а Рихтерса,

Ш е р м а н а

К а р п а ,

Томаса

Си

и Сѳппо Хелми.

 

 

Рукопись ібыла отпечатана и перепечатана миссис Элинор Монтесано, миссис Бетти Хилл и миссис Мерилин Пирс .

Кембридж,

Массачусетс,

-

-

 

сентябрь

1968 г.

 

 

 

 

 

 

Роберт

С. Кеннеди

1

ВВ Е Д Е Н И Е

Впоследние годы заметно возросла техническая

важность

.использования для связи

передающей среды,

в которой

происходят рассеяние «

з а м и р а н и я сигналов .

Этому способствовало несколько обстоятельств. С одной стороны, теоретические и технические достижения позво­ л я ю т более эффективно использовать ионосферные ра­

диолинии с зам'ираниями.

С другой

стороны,

появились

новые передающие среды,

такие,

как

поверхность

Луны

и плазма . В некоторых

случаях,

например

в

проекте

«West Ford», они ібыли созданы искусственно.

 

 

 

П р и

разработке систем, использующих такие

каналы,

в а ж н у ю

роль игралатеория обнаружения . Были

выяс­

нены относительные достоинства различных схем разне­ сения [1—26], определены структуры оптимальных при­ емников для дискретной передачи [27—40] и детально исследована помехоустойчивость двоичных систем пере­ дачи [41—59]. Однако до последнего времени сравни ­ тельно мало внимания уделялось системам с большим алфавитом передаваемых сигналов [60—64]. Одной из

главных з а д а ч этой монографии

является определение

качественных характеристик систем с большим

алфави ­

том. Д р у г а я цель заключается в

иллюстрации

возмож ­

ностей

.использования идей « методов современной тео­

рии связи и теории информации

инженерами - связистами .

Таким

о б р а з о м , вообще говоря,

с о д е р ж а н и е монографии

можно рассматривать как некоторое приложение общих концепций и методов.

Р а с с м а т р и в а е м ы е к а н а л ы математически характери ­ зуются утверждением: при данном передаваемом сигна­ ле принятый сигнал является реализацией гауссовского случайного процесса с нулевым средним . Эта характери ­ стика создает удобную основу для получения требуемых

теоретических результатов. О д н а к о эти .результаты

ста­

новятся более ощутимыми и могут быть

использованы

более эффективно,

когда

математическая

характеристи ­

ка к а н а л а

с в я з а н а

с

его

н а б л ю д а е м ы м и

физическими

свойствами.

Поэтому

мы установим те соотношения,

ко-

10

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ