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