Предисловие к русскому переводу

Как отмечалось в предисловии к русскому переводу второго тома, 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 сигналов, 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 усовершенствования.

В первом томе этой монографии (Г. Ван Трис. Теория обнаружения, оценок и модуляции, т. I. Теория обнаружения, оценок и линейной модуляции. Пер. с англ. под ред. проф. В. И. Тихонова. М., «Сов. радио», 1972) приведены основные сведения по теории обнаружения и различения детерминированных сигналов и сигналов с неизвестными параметрами на фоне помех, теории оценки параметров сигналов, а также линейной фильтрации сообщений. Второй том монографии (Г. Ван Трис. Теория обнаружения, оценок и модуляции, т. II. Теория нелинейной модуляции. Пер. с англ. под ред. проф. В. Т. Горяинова. М., «Сов. радио», 1975) посвящен обстоятельному и методически последовательному рассмотрению теоретических и практических аспектов оптимального приема радиосигналов с аналоговыми нелинейными видами модуляции на фоне аддитивного нормального шума.

В третьем томе рассматриваются две весьма важные проблемы: прием случайных гауссовых сигналов на фоне помех и оптимальная обработка сигналов в радио- и гидролокационных системах и системах передачи дискретной информации по каналам связи с переменными параметрами. В теоретическом плане материал третьего тома развивает основные положения теории обнаружения, различения и оценок, которые были изложены в первом томе. Книга содержит полезные и частично оригинальные сведения по

практической реализации различных систем радио- и гидролокации и систем передачи дискретной информации по каналам связи и построению оптимальных и субоптимальных приемников при наличии время- или частотно-селективных замираний полезных сигналов.

Третий том разбит на четырнадцать глав. В первых четырех рассмотрены задачи обнаружения и различения гауссовых случайных сигналов, принимаемых на фоне аддитивного стационарного нормального белого шума. Получены алгоритмы оптимальных обнаружителей и различителей таких сигналов, исследованы различные варианты их реализации, вычислены количественные характеристики качества обнаружения и различения и предложены их аппроксимации, удобные для практического использования. В главе 5 исследуются некоторые вопросы различения -ичных случайных гауссовых сигналов. Главы 6 и 7 посвящены оценке параметров корреляционных функций и энергетических спектров нормальных случайных сигналов при их приеме на фоне стационарного нормального белого шума. Материал первых семи глав в большинстве случаев оригинален, изложен на высоком научно-техническом уровне и широко иллюстрирован примерами, встречающимися в практике связи по каналам с переменными параметрами, пассивной радио- и гидролокации и радиоастрономии.

Во второй половине книги проведено обстоятельное исследование теоретических и прикладных вопросов оптимальной и субоптимальной обработки сигналов в системах радио- и гидролокации и системах передачи дискретной информации по каналам с переменными параметрами на основе развития полученных ранее результатов. Большое внимание здесь уделяется рассмотрению задач обнаружения сигналов от флуктуирующей точечной цели на фоне аддитивной смеси белого и коррелированного шума и выбора оптимальной формы зондирующих сигналов, а также обнаружения сигналов от целей с рассеянием по частоте или дальности и различения сигналов при их передаче по каналам с замираниями. В заключительных главах приводятся результаты решения задачи обнаружения двумерного сигнала от пространственных флуктуирующих целей. Такая модель сигнала в настоящее время часто используется для описания ревербераций в гидролокации и отражений от местных предметов и земной поверхности в радиолокации, для представления полезных сигналов в системах связи, использующих рассеяние радиоволн на неоднородностях, и т. д.

В соответствии с общим планом построения монографии третий том требует предварительного ознакомления читателя с отдельными главами первого тома. Однако в большинстве случаев материал книги изложен так, что его можно изучать и без использования данных, приводимых в первом томе монографии. Несомненным достоинством книги является то, что синтез и анализ широкого класса оптимальных и субоптимальных устройств обнаружения, различения и оценки параметров выполнен автором на высоком научном уровне и с единых позиций.

По нашему мнению, третий том монографии будет весьма полезен научным работникам, аспирантам и инженерам, специализирующимся в области передачи дискретной информации, радио- и гидролокации, а также студентам соответствующих специальностей.

В процессе перевода и редактирования были сделаны лишь несущественные сокращения текста и устранены замеченные опечатки в формулах. Система обозначений, как и при переводе предыдущих двух томов монографии, сохранена полностью, изменен лишь принцип обозначения формул и рисунков в ссылках на первые два тома: первая римская цифра в ссылке указывает номер тома, а следующая за ней — номер главы; последние цифры составляют порядковый номер формулы или рисунка в главе.

июль 1976 г. В. ГОРЯИНОВ

Предисловие к английскому изданию

В этой книге продолжено изложение теории обнаружения, оценок и модуляции, начатое в первом томе [1]. Предполагается, что читатель знаком с замыслом всего издания, который был намечен в предисловии к первому тому. В предисловии ко второму тому [2] в общих чертах был изложен скорректированный план построения монографии. Как там было отмечено, третий том можно читать непосредственно после первого, поэтому некоторые читатели вполне могут пользоваться им, не ознакомившись со вторым томом. Поскольку многие из замечаний, сделанных в предисловии ко второму тому, здесь также уместны, повторим наиболее существенные из них.

Ко времени опубликования первого тома (январь 1968 г.) я завершил работу над окончательным вариантом рукописи второго тома. В течение весеннего семестра 1968 г. я использовал этот вариант рукописи в качестве учебного пособия при чтении курса повышенного типа студентам-выпускникам (аспирантам) Массачусетского технологического института (МТИ), а летом 1968 г. приступил к переработке рукописи, чтобы учесть замечания и предложения, сделанные студентами, и включить некоторые новые научные результаты. В сентябре 1968 г. меня привлекли к участию в подготовке курса по телевидению в Центре усовершенствования инженеров при МТИ. В рамках этой программы мною был записан на видеомагнитофонную ленту 50-часовой курс лекций по прикладной теории вероятностей и случайным процессам в помощь самостоятельно занимающимся. Из-за занятости работа над рукописью прервалась до апреля 1969 г. Между тем моими стундентами и мною были получены новые научные результаты, которые, как мне казалось, следовало включить в книгу.

Когда я приступил к окончательному оформлению рукописи, стали очевидными два обстоятельства: объем рукописи стал настолько большим, что было бы экономически нецелесообразно издавать ее в одном томе и поскольку в ней подробно рассматриваются четыре основных вопроса, то маловероятно, что многие читатели действительно будут использовать весь материал книги. Так как ряд вопросов можно изучать независимо, взяв за основу лишь первый том, я решил разделить материал на три части: второй том, третий том и короткую монографию по оптимальным методам пространственно-временной обработки сигналов [3]. Такое деление требовало

значительных дополнительных усилий, но мне представлялось это необходимым ввиду некоторых преимуществ, которые дает такое построение книги как читателям, так и преподавателям.

Во втором томе изложена теория нелинейной модуляции. В настоящем томе рассматриваются задачи обнаружения и оценки случайных сигналов в радио- и гидролокации. Наконец, отдельная монография посвящена вопросам оптимальной обработки сигналов при помощи пространственных решеток. Взаимозависимость различных частей монографии наглядно показана в следующей таблице:

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

По своему характеру третий том заметно отличается от первого. Его можно охарактеризовать как нечто среднее между научной монографией и учебным пособием для аспирантов. Он имеет черты научно-исследовательской монографии, поскольку здесь рассмотрены конкретные вопросы и изложены результаты ряда последних исследований. Многие вопросы, освещенные в книге, до сих пор остаются предметом активных исследований, и поэтому некоторые из них неизбежно остаются без ответа. Вместе с тем третий том имеет черты учебного пособия для аспирантов, так как материал в нем излагается в строго определенном порядке и все необходимые результаты выводятся в самой книге.

Книга адресована читателям трех категорий. К первой относятся студенты-выпускники и аспиранты. Задачи обнаружения и оценки параметров случайного сигнала, рассмотренные в гл. 2—7, являются логическим развитием более ранней работы по детерминированным сигналам и завершают иерархию задач, которая была принята в первом томе. Во второй половине книги исследованы новые задачи радио- и гидролокации и некоторые аспекты цифровой связи. Этот раздел представляет собой обстоятельное рассмотрение вопросов применения статистической теории к исследованию важных

проблем. Мне кажется, что в целом книга явится полезным учебным пособием даже для студентов, не имеющих прямых интересов в радиолокации, гидроакустике или связи, так как в ней даны методы построения систем, которые могут найти применение в других областях.

Ко второй категории принадлежат исследователи — научные работники. Изложение материала, как правило, ведется с учетом результатов, полученных за последние годы. Во многих случаях выдвигаются конкретные задачи исследований, которые пригодны для диссертационной работы или НИР в промышленности.

К третьей категории относятся инженеры, занятые на практической работе. В книге рассматривается ряд задач по синтезу и анализу систем, результаты которых непосредственно применимы для решения многих текущих вопросов. Материал дается в форме, удобной для самостоятельного изучения.

Заслуживают некоторого упоминания приведенные в книге задачи. Как и в первом томе, здесь имеется большое число задач, поскольку решение задач, по нашему убеждению, является существенной частью учебного процесса. Задачи варьируются в широких пределах по степени трудности и предназначаются для углубленного изучения и развития материала основного текста. Отдельные задачи требуют для своего решения либо привлечения дополнительной литературы, либо руководствоваться здравым смыслом и инженерной интуицией при выборе и обосновании того или иного приближения, либо, наконец, рассмотрения некоторых вопросов в теоретическом плане. Такие задачи иногда ставят студентов в тупик, но, по нашему мнению, они служат полезной цели. В некоторых задачах для получения ответа приходится прибегнуть к численным методам решения.

Как и в первом томе, мы пытались сделать всю систему обозначений по возможности мнемонической. Все обозначения приведены в списке, помещенном в конце книги. Мы старались включить как можно более полный список литературы и отдать должное трудам других авторов.

В работе над этой книгой мне была оказана помощь. Профессора А. Баггерер, Е. Ховерстен и Д. Снайдер с факультета МТИ и Л. Коллинз из Линкольновской Лаборатории при МТИ внимательно прочли и подвергли критическому разбору рукопись. Их советы и предложения невозможно переоценить. Р. Р. Курт прочел несколько глав и внес полезные предложения. Ряд студентов-дипломников высказали замечания, которые способствовали улучшению текста. Мой секретарь г-жа Торторичи перепечатывала всю рукопись несколько раз.

Моя исследовательская работа в МТИ частично финансировалась Вооруженными Силами и Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства через Лабораторию электроники МТИ. Окончательное редактирование книги было осуществлено в стенах «Тринити Колледж» в Дублине,

где я находился в академическом отпуске, предоставленном мне МТИ. Профессор Б. Сейф из Технической школы обеспечил меня на все это время рабочим помещением и необходимым оборудованием, а МТИ - финансовой помощью. Я признателен за эту помощь и содействие.

Дублин, Ирландия, декабрь 1969 г. Г. Л. Ван Трис

Список литературы

(см. скан)