ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Оптимизация систем передачи информации задача сложная и, разумеется, в этой книге не удалось ее решить полностью. Однако некоторые результаты в этом направлении были получены на

осяовании -диаграмм, позволяющих осуществить оптимизацию СПИ по информационным показателям.

Для анализа этих результатов обратимся к табл. 8.1 и рис. 8.1, на котором изображены кривые для наиболее эффективных систем. В качестве эталона для сравнения принимаем наиболее распространенную систему при цифровой передаче. Она обеспечивает достаточно высокую эффективность и сравнительно простая в реализации. Традиционные двоичные системы малоэффективны для для

Сравнение с предельной кривой Шеннона позволяет выявить возможные резервы повышения эффективности СПИ за счет совершенствования способов модуляции и кодирования. Так, например, при требуемой вероятности ошибки предельный энергетический выигрыш кодирования Дртах по сравнению с без кодирования составляет примерно С уменьшением требуемой вероятности ошибки предельный выигрыш кодирования увеличивается.

Многопозиционные биортогональные сигналы (БС) при приеме их в целом и многопозиционные сигналы с фазовой модуляцией (ФМ) образуют линию систем, отстоящих примерно на одинаковом расстоянии от предела Шеннона. Их информационная эффективность 40,5.

Применение помехоустойчивых кодов, и в частности, сверточных (в области ) и АФМ сигналов (при ) позволяет построить системы с информационной эффективностью При этом выигрыш по одному из показателей получается за счет проигрыша по другому показателю. Например, сверточное кодирование позволяет получить энергетический выигрыш в обмен на снижение удельной скорости у в два раза При каскадном кодировании этот выигрыш увеличивается до

Возможны системы, в которых достигается выигрыш одновременно по обоим показателям Это — системы, расположенные в первом квадранте рис. Такие системы пока исследованы недостаточно, хотя принцип их построения более или менее ясен. Он состоит в том, что сигнальные точки в -мерном пространстве должны быть размещены достаточно плотно, чтобы обеспечить высокую удельную скорость у, и в то же время быть достаточно разнесенными, чтобы обеспечить высокую энергетическую эффективность Одним из очевидных путей построения таких систем является совместное использование корректирующих кодов и многопозиционных сигналов. Например, применение циклического кода в канале с многопозиционной фазовой модуляцией или сверточного кода в канале с амплитудно-фазовой модуляцией позволяет получить одновременно выигрыш как по энергетической, так и по частотной эффективности. Информационная эффективность этих систем

Построение высокоэффективных на основе многопозиционных сигнальио-кодовых конструкций ведет к неизбежному возрастанию сложности систем. Не пропускная способность, а сложность систем является ограничивающим фактором при их построении. Задача состоит в том, чтобы построить системы, удовлетворяющие высоким показателям эффективности при минимальной (допустимой) сложности, а следовательно, и стоимости.

Таковы потенциальные возможности построения высокоэффективных СПИ за счет модуляции и кодирования в канале — их мы определили на основе предельных кривых, которые были рассчитаны в гл. для постоянного гауссовского канала без искажений при оптимальной обработке сигналов в приемнике. При линейных модемах, как известно, такой канал отображается в дискретный симметричный канал (ДСК) с независимыми ошибками (канал без памяти).

Модем и кодек, рассчитанные для гауссовского канала, могут оказаться малоэффективными для реального канала, в котором имеют место искажения и негауссовские помехи. Кодек в этом случае не будет согласован с дискретным отображением реального канала, которое теперь может существенно отличаться от ДСК. Потери за счет такой несогласованности могут быть значительными, и сводить на нет тот выигрыш, который может быть получен за счет кодирования. Поэтому вопрос согласования модема и кодека с учетом характеристик реального непрерывного канала является одним из важнейших при построении высокоэффективных СПИ. При этом возможны различные подходы. Один из них состоит в том, что с помощью модема реальный канал преобразовывается в канал близкий к ДСК, для которого оптимальные коды известны. Простейшим примером этого является метод декорреляции ошибок путем разнесения символов, входящих в один кодовый блок (метод перемежения). Этот метод позволяет преобразовать самые различные дискретные каналы приблизительно в ДСК.

Другой подход сводится к выбору кодека, согласованного с данным реальным каналом. Для каналов с изменяющимися параметрами этот кодек должен быть адаптивным. В некоторых условиях возможны методы кодирования, оптимальные или близкие к оптимальным для широкого класса каналов.

И, наконец, третий подход заключается в совместной оптимизации модема и кодека. Кодирование и модуляцию необходимо рассматривать как единый процесс формирования наилучшего сигнала, а демодуляцию и декодирование — как процесс наилучшей обработки сигналов.

Дальнейшее повышение эффективности СПИ связано с кодированием источника, при котором можно осуществить сокращение избыточности передаваемых сообщений (сжатие данных). Решение этой проблемы стало особенно актуальным в связи с широким внедрением цифровых способов передачи. Высокая эффективность цифровых систем со сжатием данных будет достигаться в том случае, когда кодек источника согласован с цифровым каналом,

включающим в себя кодек канала, модем и непрерывный канал. Достаточно полное согласование, очевидно, возможно при совместном кодировании источника и канала. Это направление является наиболее общим и фактически сводится к комплексной оптимизации всей СПИ в целом. В такой общей постановке эта проблема пока не решена.

Создание высокоэффективных СПИ на базе современной интегральной технологии и ЭВМ становится реальным и экономически целесообразным уже на данном уровне развития техники.

Мы надеемся, что книга будет способствовать развитию работ в этих направлениях, а результаты, полученные авторами, будут полезными для разработчиков современных систем передачи информации.