Предисловие к русскому переводу

Четырехтомная монография известного американского ученого Г. Ван Триса «Теория обнаружения, оценок и модуляции» посвящена изложению с единых позиций различных методов оптимального и субоптимального обнаружения и различения сигналов на фоне помех, методов оценки неизвестных параметров сигнала, а также линейной и нелинейной фильтрации сообщений, содержащихся в принимаемых колебаниях. Значительное внимание в монографии уделяется задачам синтеза оптимальных устройств и определения их рабочих характеристик (например, вероятностей правильного обнаружения, предельных точностей фильтрации и т. п.). Последнее помимо научного имеет и большое практическое значение, поскольку позволяет произвести грамотное сравнение характеристик реальных радиотехнических устройств с оптимальными и принять обоснованное решение о целесообразности и путях дальнейшего их совершенствования.

В первом томе этой монографии приведены основные сведения по теории обнаружения детерминированных и случайных сигналов и оценки их параметров. С содержанием этого тома читатель может ознакомиться по русскому переводу (Г. Л. Ван Трис. Теория обнаружения, оценок и модуляции, т. 1. Теория обнаружения, оценок и линейной модуляции. Пер. с англ. под ред. проф. В. И. Тихонова. «Сов. радио», 1972).

Второй том монографии «Теория обнаружения, оценок и модуляции» имеет подзаголовок «Теория нелинейной модуляции» и посвящен в основном обстоятельному и методически последовательному рассмотрению теоретических и практических аспектов оптимального приема радиосигналов с аналоговыми нелинейными видами модуляции (фазовой и частотной), когда прием сигнала осуществляется на фоне аддитивного нормального шума.

В теоретическом плане материал второго тома дополнительно развивает теорию оценок, метод переменных состояния и прикладную теорию марковских процессов, которые были изложены в первом томе. В прикладном плане книга содержит полезные и частично оригинальные сведения по целесообразным видам предыскажений сигналов, по практической реализации разных систем фазовой синхронизации, построению оптимальных приемников для радиосигналов с частотной модуляцией, а также разнесенному приему и сравнению помехоустойчивости систем передачи информации в аналоговой и цифровой формах при наличии ограничений по порогу помехоустойчивости и ширине спектра радиосигнала.

Второй том разбит на девять глав, охватывающих следующие четыре основные проблемы: оптимальная фильтрация сообщений при

использовании нелинейных методов модуляции (гл. 2, 4, 5 и 8); оценка фазы и проблема синхронизации (гл. 3); сравнительный анализ различных методов передачи информации (гл. 6); разработка новых методов решения общей задачи нелинейной фильтрации (гл. 7).

Все главы построены примерно по одинаковому плану. Сначала рассмотрены теоретические аспекты синтеза конкретной задачи, а затем приведены убедительные соображения по практической реализации полученных оптимальных схем и устройств. Получены и обсуждены количественные результаты, характеризующие помехоустойчивость рассмотренных устройств. В конце каждой главы приведены основные итоговые результаты и сформулированы практически интересные задачи, сложность которых варьируется в широких пределах.

К недостаткам книги, по нашему мнению, следует отнести недостаточно обстоятельное рассмотрение нелинейной теории фазовой синхронизации и весьма поверхностное изложение важных и многочисленных научно-прикладных работ советских ученых по теории оптимальной нелинейной фильтрации непрерывных сообщений марковского типа. Между тем этот круг вопросов непосредственно относится к тематике второго тома.

Несомненным достоинством книги является то, что синтез и анализ широкого класса оптимальных и субоптимальных систем передачи аналоговых сообщений выполнен автором на современном научном уровне и с единых позиций.

Необходимые для рассмотрения этих сложных проблем начальные сведения содержатся в 5-й и 6-й главах первого тома. Однако в большинстве случаев материал книги изложен так, что допускает его изучение и без использования данных, приводимых в первом томе монографии.

По нашему мнению, настоящая книга будет весьма полезной для инженеров, аспирантов и научных работников, специализирующихся в области радиосвязи, радиолокации и телеуправления, а также для студентов соответствующих специальностей.

В процессе перевода и редактирования были сделаны несущественные сокращения текста и устранены замеченные опечатки в формулах. Система обозначений, как и при переводе первого тома, сохранена полностью, изменен лишь принцип обозначения глав в ссылках на первый том.

Июнь 1974 г. В. ГОРЯИНОВ

Предисловие к английскому изданию

В этом томе продолжается изложение теории обнаружения, оценки и модуляции сигналов, которое было начато в первом томе [1]. Предполагается, что читатель знаком с планом всей монографии, который был рассмотрен в предисловии к первому тому.

Ко времени выхода в свет первого тома (январь 1968 г.) была завершена работа над вариантом рукописи второго тома. В течение весеннего семестра 1968 г. я использовал этот макет рукописи в качестве учебного пособия по курсу повышенного типа в Массачусетском технологическом институте (МТИ) для студентов-выпускников и аспирантов, а летом 1968 г. приступил к доработке рукописи с учетом замечаний слушателей и результатов некоторых новых исследований. В сентябре 1968 г. я был привлечен к чтению лекций по телевидению в учебном центре по переподготовке дипломированных инженеров при МТИ. Здесь мною был записан на видеомагнитофонную ленту 50-часовой курс лекций по теории вероятностей и случайных процессов для рассылки по организациям промышленности и университетам в качестве составной части комплекта учебных пособий для самостоятельного изучения. Из-за занятости работа по пересмотру рукописи прервалась до апреля 1969 г. Между тем за этот период мною и моими слушателями были получены новые результаты, которые, на мой взгляд, следовало включить в новую редакцию рукописи. Когда же я приступил к доработке окончательной редакции рукописи, стали совершенно очевидными два обстоятельства. Первый вывод состоял в том, что рукопись стала столь объемной, что издавать ее в виде одного тома было экономически нецелесообразно. Второй вывод заключался в том, что поскольку подробно мы рассматриваем только четыре основные темы, вряд ли многие читатели стали бы действительно пользоваться всей книгой. Так как ряд тем можно изучать независимо, взяв за основу лишь материал первого тома, мы решили разбить материал рукописи на три части — второй том, третий том и отдельную монографию, озаглавленную как «Пространственно-временная обработка сигналов». Такое деление было сопряжено с дополнительным редактированием рукописи, но я сознавал, что это совершенно необходимо ввиду той гибкости, которую подобная организация материала даст как читателям, так и преподавателям.

Во втором томе излагается теория нелинейной модуляции. Третий том посвящен вопросам теории случайных сигналов в радио- и гидролокации. Наконец, в дополнительной монографии рассматриваются

вопросы обработки сигналов при помощи приемных антенных решеток. Взаимозависимость различных частей монографии наглядно показана в следующей таблице:

Из таблицы видно, что второй том совершенно не связан с третьим и четвертым. Первую часть четвертого тома можно изучать непосредственно после первого тома, однако для изучения второй части требуется знание некоторых сведений из третьего тома.

По своему характеру второй том заметно отличается от первого. Его, пожалуй, лучше всего можно было бы охарактеризовать как нечто среднее между научной монографией и учебным пособием. Второй том имеет все черты научно-исследовательской монографии, поскольку в нем рассмотрены конкретные вопросы и изложены результаты ряда последних исследований. Во многих случаях в книге рассматриваются вопросы, которые до сих пор остаются предметами активных исследований, и некоторые вопросы в связи с этим неизбежно остаются без ответа. Вместе с тем второй том несет черты учебного пособия, поскольку материал в нем подается в определенном порядке и все необходимые результаты выводятся в рамках самой книги.

Книга адресуется читателям трех категорий. К первой категории относятся студенты-выпускники и аспиранты. Курс теории нелинейной модуляции обычно бывает трудно преподавать (и еще более трудно воспринимать), так как легко можно втянуться в рассмотрение деталей (которые неизменно бывают беспорядочными и запутанными) и потерять из виду существо теории. Наш подход к построению курса и монографии сводится к логическому развитию изложенного на предыдущем этапе, поэтому нетрудно понять и всю логическую схему организации материала. На каждом этапе мы стремимся дать мотивировку избираемых нами путей решения той или иной задачи. Изложение ведется с необходимыми подробностями, однако, где это только возможно, мы старались приуменьшать их значение. Как свидетельствует наш опыт, при таком построении курса материал можно преподавать.

Ко второй категории читателей принадлежат те, кто занимается исследовательской деятельностью в этой области. В рамках изучаемых тем излагаемые в курсе результаты примыкают к переднему краю современных научных исследований. Во многих случаях выдвигаются конкретные исследовательские проблемы, которые вполне пригодны для диссертационной работы или НИР в промышленности.

К третьей категории относятся инженеры, занятые на практической работе. По ходу изложения материала мы выполняем ряд задач по синтезу и анализу систем. Используемые при этом методы и полученные результаты непосредственно применимы для решения многих текущих задач. Разумеется, инженер не найдет эту книгу полезной в качестве справочника по проектированию систем фазовой автоподстройки частоты, но зато, после изучения глав 2—4, он будет в состоянии понять процедуру синтеза систем. Материал дается в форме, удобной для изложения на краткосрочных курсах переподготовки инженеров.

Заслуживают некоторого упоминания приведенные в книге задачи. Как и в первом томе, во второй том включено большое количество задач, поскольку решение задач, по нашему убеждению, является существенной частью учебного процесса. Задачи варьируются в широких пределах по степени трудности и предназначаются для усиления и развития материала основного текста. Читателей и преподавателей следует предупредить относительно характера некоторых задач. Ряд задач связан с синтезом оптимальных линейных фильтров. Задачи этого типа служат для закрепления и развития материала гл. 6 первого тома, а получаемые при их решении результаты способствуют пониманию принципа работы оптимальной нелинейной системы. С другой стороны, некоторые из этих задач дают вполне достаточные знания и навыки и проработка всех их имела бы небольшую познавательную ценность. Отдельные задачи требуют для своего решения привлечения дополнительной литературы или вынуждают прибегать к здравому смыслу и инженерной интуиции для выбора и обоснования того или иного приближения или, наконец, выдвигают некоторые нерешенные вопросы дискуссионного характера. Такие задачи иногда ставят студентов в тупик, но, по нашему мнению, они служат полезной цели. В нескольких задачах приходится прибегать к численным методам решения. Мы сознательно не выделяем эти задачи по двум причинам. Во-первых, для того чтобы дать читателям возможность самостоятельно разобраться, когда необходимо использовать численные методы. Во-вторых, неожиданная ситуация, когда студент получает корректное аналитическое решение в тех случаях, где мы вынуждены прибегать к численным методам, заостряет внимание на данной задаче, заставляет тщательно ее проанализировать и потому является весьма поучительной. Ввиду указанных обстоятельств мы настоятельно рекомендуем преподавателям самим тщательно прорабатывать задачи, прежде чем давать задание студентам.

Как и в первом томе, мы попытались сделать всю систему обозначений по возможности мнемонической. Все обозначения приведены в списке, помещенном в конце книги. Мы старались дать как можно

более полную библиографию публикаций и отдать должное работам других авторов.

В работе над книгой мне была оказана помощь. Профессора А. Баггерер, Е. Ховерстен и Д. Снайдер из МТИ и д-р Л. Коллинз из Линкольновской лаборатории МТИ внимательно прочли и подвергли критическому разбору рукопись всей книги. Их советы и предложения невозможно переоценить. Ряд аспирантов высказали замечания, которые содействовали улучшению учебника. Проф. А. Витерби из Калифорнийского университета взял на себя труд рецензирования книги и внес ценные критические замечания. Профессора В. Давенпорт и В. Сиберт оказывали постоянную моральную поддержку при написании книги. Мой секретарь г-жа Торторичи перепечатывала всю рукопись несколько раз. Благодаря ее квалификации и терпению подготовка рукописи к печати была значительно облегчена.

Мои первые научные исследования в области теории модуляции финансировались Линкольновской лабораторией и проводилась в группах, руководимых д-ром Г. Шерманом и д-ром В. Рейффеном. Моя исследовательская работа в МТИ частично финансировалась Вооруженными Силами и Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства под эгидой Научно-исследовательской лаборатории электроники. Окончательное редактирование книги было осуществлено в стенах «Тринити колледж» в Дублине, где я находился в одногодичном академическом отпуске, предоставленном мне МТИ. Проф. Б. Сейф из Технической школы обеспечил меня на все это время рабочим помещением, а МТИ - финансовой помощью. За помощь и содействие, оказанные мне различными организациями и лицами, считаю своим долгом выразить им искреннюю признательность.

Дублин, Ирландия, сентябрь 1969 г.

ГАРРИ Л. ВАН ТРИС

Список литературы

(см. скан)