ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Я признателен профессору Даниилу
Кловскому за предложение написать предисловие к русскому переводу моей книги
«Цифровая связь». С момента первого издания книги в 1983 г., книга была
переведена и переиздана в 1989 и 1995 гг. с тем чтобы отразить новые результаты
в синтезе и анализе характеристик качества цифровых систем связи.
Третье издание книги содержит много
разделов, которые не были включены в первые два издания, особо это касается
систем связи со многими пользователями. Однако область цифровой связи
продолжает быстро развиваться. Значительными являются исследования в области
алгоритмов кодирования и декодирования, особенно работы в области каскадных
кодов с перемежением, называемых также турбоходами, и итеративных алгоритмов
декодирования, которые предназначены для внедрения в следующем поколении
цифровых сотовых систем связи и систем связи в пространственно-временных
каналах. Эти вопросы не включены в третье издание. Тем не менее настоящее
издание «Цифровой связи» знакомит читателя с базовыми элементами в синтезе и
анализе качества цифровых систем связи.
Книга спланирована так, чтобы дать
учебный материал для первого года специальной подготовки студентов по
электрической связи. Она также рассчитана для использования в самостоятельной
подготовке и как справочник для практикующего инженера, занятого разработкой
цифровых систем связи. Я предполагаю, что читатель имеет базовые знания по
теории линейных систем и некоторые предварительные знания по теории
вероятностей и теории случайных процессов.
Глава 1 является введением в
предмет и включает историческую справку, а также описание характеристик и
моделей каналов.
Глава 2 содержит обзор основных
понятий теории вероятностей и теории случайных процессов. В ней описываются
некоторые функции распределения вероятностей и моменты, которые применяются на
протяжении всей книги, а также граница Чернова, которая используется для
получения границ качества цифровых систем связи.
Глава 3 рассматривает кодирование
дискретных и аналоговых источников. Акцент делается на технику скалярного и
векторного квантования. Сравнение различных решений выполняется на основе
базовых результатов теории функции скорость-искажение.
В главе 4 читатель знакомится с
сигналами цифровой модуляции и с характеристиками узкополосных сигналов и
систем. В этой главе также обсуждаются спектральные характеристики сигналов
цифровой модуляции.
В главе 5 исследуются вопросы
синтеза устройств модуляции и методов оптимальной демодуляции и детектирования
для цифровой передачи по каналу с аддитивным белым гауссовским шумом. Акцент
делается на расчёте вероятности ошибок, как характеристике качества для
различной техники цифровой передачи, и на обосновании требований к полосе
частот канала для соответствующих сигналов.
Глава 6 посвящена оцениванию фазы
несущей и методам тактовой синхронизации, основанным на алгоритмах
максимального правдоподобия. Рассматриваются методы оценивания, как
управляемые, так и не управляемые решениями (о переданных информационных
символах).
В главе 7 обсуждается тема
пропускной способности канала для некоторых моделей канала при случайном
кодировании.
В главе 8 рассматриваются линейные
блоковые и свёрточные коды. Обсуждаются методы синтеза кодов с использованием
регистров сдвига и логических элементов, а также алгоритмы декодирования,
включающие декодирование мягких и жёстких решений. Анализируется качество этих
алгоритмов в канале с аддитивным белым гауссовским шумом.
Глава 9 сконцентрирована на синтезе
сигналов для ограниченных по полосе каналов. Эта глава включает материал по
сигналам с парциальным откликом и кодам с ограниченным разбегом для
формирования необходимого спектра сигнала.
В главе 10 обсуждаются вопросы
демодуляции и детектирования сигналов, искажённых межсимвольной интерференцией.
Особое внимание уделяется оптимальным и субоптимальным методам выравнивания и
оценке их качества.
В главе 11 рассматривается
адаптивное канальное выравнивание. Приведены алгоритмы минимума среднеквадратической
ошибки и рекуррентные алгоритмы наименьших квадратов, а также характеристики их
качества. Обсуждаются алгоритмы слепого выравнивания.
Глава 12 трактует вопросы модуляции
в многоканальных системах и в системах со многими несущими. Последняя тема
особенно актуальна с точки зрения некоторых важных приложений, которые
появились в последние два десятилетия.
Глава 13 рассматривает
широкополосные сигналы (с рассеянным спектром) и системы, использующие эти
сигналы. Акцент делается на вопросы кодирования при синтезе широкополосных
сигналов.
В главе 14 рассматриваются вопросы
связи по каналам с замираниями. Для этих каналов рассматривается различные
статистические модели замираний, с акцентом на замирания по Релею и Накагами. В
эту главу также включён материал по использованию решетчатых кодов в каналах с
замираниями.
В главе 15 обсуждаются проблемы
синтеза систем связи со многими пользователями. Акцент делается на системах
многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA),
детектировании сигналов и методах случайного доступа в таких системах, как ALOHA
и CSMA.
Располагая 15 главами и варьируя
темы, преподаватель имеет возможность построить одно- или двухсеместровый курс.
Главы 3-6 образуют базу для рассмотрения методов цифровой модуляции-демодуляции
и детектирования. Материал по канальному кодированию, рассмотренному в главах 7
и 8, может быть включён совместно с материалом по модуляции и демодуляции в
односеместровый курс. Темы по канальному выравниванию, каналам с замираниями,
широкополосным сигналам и по системам связи со многими пользователями могут
быть включены в следующий семестр.
Я хочу выразить мою признательность профессору
Кловскому за перевод книги на русский язык. Профессор Кловский является
основоположником в области цифровой связи и особенно в области синтеза и
анализа качества цифровой связи в каналах с рассеянием во времени и со случайно
меняющимися параметрами. На протяжении всего периода перевода книги мы часто
переписывались, и он сделал целый ряд критических замечаний и предложений,
направленных на достижение ясности в изложении ряда вопросов в книге. Я благодарен ему за этот вклад.
Я имею существенную оговорку при публикации моей книги
в России. Это касается ссылок лишь на несколько публикаций русских авторов в
обсуждаемой области. Большинство ссылок, содержащихся в моей библиографии
(имеющиеся в журнале IEEE, публикациях научных конференций, так же как и в
книгах), написаны на английском языке. Я надеюсь, что русские читатели примут
мои извинения за эти очевидные упущения, которые в большой степени объясняются
моим недостаточным знанием русского языка.