Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системы и сети передачи информации. Учебное пособие.pdf
ну
λ
~
∆
∆≤ε
∆
λ
можно рассматривать как степень приближения распределения
)( AH
вероятностей сообщений данного источника к равномерному распределению.
Равномерный код, который широко используется в телеграфии (код
Бодо), не является оптимальным для передачи текста телеграмм. При таком кодировании не учитываются статистические свойства источника, и
на передачу каждой из 32 букв тратится максимальное число двоичных
символов, равное 5 битам. При эффективном кодировании будет затрачено не более 1,5 бита, т.е. примерно в 3 раза меньше, чем в коде Бодо. Для
реализации этих возможностей необходимо кодировать не отдельные буквы, а целые, достаточно длинные последовательности букв (слова или
даже фразы) и использовать для этого неравномерное кодирование, при
котором более вероятным буквам (словам) присваивать короткие кодовые
комбинации, а тем, которые встречаются редко – более длинные комбинации.
Задача эффективного кодирования наиболее актуальна не для передачи текста, а для передачи непрерывных сообщений. Вокодеры позволяют получить коэффициент сжатия порядка 100 и более при сохранении
разборчивости речи, но не качества. К тому же из-за сложности и высокой
стоимости их широкое применение остается под вопросом.
Разработчиков аппаратуры привлекают методы кодирования с пред-
сказанием (наиболее известным примером может служить система с
ДИКМ) и методы, при которых сокращение избыточности достигается путем аппроксимации первичных сигналов с помощью различных базисных
функций, в частности, сплайн-функций. Чаще всего в качестве таких функций используются степенные полиномы нулевого и первого порядков. Анализ на основе интерполяции позволяет исключить значительную часть избыточных отсчетов путем сравнения исходного сообщения
симирующей
онными), для которых выполняется условие
и передавать только те отсчеты (назовем их информаци-
)(~tλ
)([)(
с аппрок-
)(t
∆≤λ−λ=ε )](
ttt
kkk
, где
– допустимая ошибка аппроксимации. Совокупность информационных
отсчетов вместе с информацией о временных интервалах между ними позволяет восстановить на приеме исходное сообщение с ошибкой
)(t
Большой интерес представляют интерполяционные методы сжатия данных с применением кусочно-полиномиальной интерполяции на основе
сплайн-функций. Среди всех кусочно-полиномиальных функций сплайны
обладают наибольшей гладкостью за счет непрерывности нескольких
производных. Широко используется определение сплайн-функций как
объединение n полиномов степени m на некотором интервале
ритм преобразования сообщения
с помощью сплайн-интерполяции
)(t
. Алго-
представляет собой процесс выбора интерполяционных отсчетов из рав-
.
121
номерной последовательности отсчетов
=
η
=
η
=η−=β=γ
такого преобразования получается последовательность неравноотстоящих
отсчетов этого сигнала, предназначенная для передачи по каналу. На приемной стороне переданный сигнал восстанавливается с заданной точностью ∆ по значениям информационных отсчетов и их расстановке во
времени.
Традиционные двоичные системы малоэффективны (
ЧМн и
связи с ФМн-4. Она обеспечивает достаточно хорошую эффективность
(
Возможны системы, в которых достигается выигрыш одновременно
по обоим показателям β и γ. Это системы, расположенные в первом
квадранте (см. рис. 7.1). Достаточно эффективными могут являться системы с обратной связью, в которых для обнаружения ошибок используют
сравнительно несложное кодирование при малой длине кода, например,
циклического. Одним из очевидных путей построения высокоэффективных систем является совместное использование помехоустойчивых кодов
и многопозиционных сигналов.
25,0
для ФМн). Наиболее распространенной является система
47,0,6,9,2
) и сравнительно проста в реализации.
)}({ktλ
, где
nk ,1=
. В результате
15,0
для
122
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящее время человечество переживает «бескровную» революцию в области информационно-телекоммуникационных технологий, которые становятся одним из наиболее важных факторов, влияющих на
формирование общества XXI в.
Информационное общество позволяет людям шире использовать
свой потенциал и реализовывать свои устремления.
В последние годы развиваются процессы конвергенции и интеграции
современных компьютерных и традиционных сетей связи и появляются
инфокоммуникационные сети, начиная от корпоративных и заканчивая
сетями национального и глобального масштабов.
Разобраться в существующем многообразии систем и методов передачи информации, понять общие принципы их построения и функционирования, изучить современные подходы к разработке систем передачи
информации поможет данное учебное пособие.
123
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Авиационные радиосвязные устройства / под ред. В.И. Тихоно-
ва. – М. : ВВИА им. Н.Е.Жуковского, 1986.
2. Гитлиц, М.В. Теоретические основы многоканальной связи /
М.В. Гитлиц, А.Ю. Лев. – М. : Радио и связь, 1985.
3. Величкин, А.И. Средства связи и системы передачи данных ВВС /
А.И. Величкин, Г.С. Азаров, Ю.В. Саютин. – М. : ВВИА им. Н.Е. Жуковского,
1985.
4. Ермаков, Е.К. Авиационные системы связи / Е.К. Ермаков. – Мони-
но : ВВА, 1992.
5. Константинов, П.А. Авиационная радиосвязь / П.А. Константинов. –
М. : ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1968.
6. Котельников, В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости /
В.А. Котельников. – М. : Госэнергоиздат, 1956.
7. Информационные технологии в радиотехнических системах / под
ред. И.Б. Федорова. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004.
8. Пенин, П.И. Радиотехнические системы передачи информации /
П.И. Пенин, Л.И. Филиппов. – М. Радио и связь, 1984.
9. Пестряков, В.Б. Радиотехнические системы / В.Б. Пестряков,
В.Д. Кузенков. – М. : Радио и связь, 1985.
10. Теория передачи сигналов : учебник для вузов / А.Г. Зюко,
Д.Д. Кловский, М.В. Назаров, Л.М. Финк. − М. : Радио и связь, 1986.
11. Теория электрической связи / под ред. Д.Д. Кловского. – М. : Радио и
связь, 1998.
12. Теплов, Н.Л. Теория передачи сигналов по электрическим каналам
связи / Н.Л. Теплов. – М. : Воениздат, 1976.
13. Тихонов, В.И. Оптимальный прием сигналов / В.И. Тихонов. – М. :
Радио и связь, 1983.
14. Тихонов, В.И. Статистическая теория радиотехнических устройств /
В.И. Тихонов, Ю.Н. Бакаев. – М. : ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1978.
15. Емельянов, Г.А. Передача дискретной информации / Г.А. Емельянов,
В.О. Шварцман. – М. : Радио и связь, 1982.
16. Игнатов, В.А. Теория информации и передачи сигналов / В.А. Игна-
тов. – М. : Радио и связь, 1991.
17. Кларк, Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой
связи : пер. с англ. / Дж. Кларк, Дж. Кейн. – М. : Радио и связь, 1987.
18. Прокис, Дж. Цифровая связь : пер. с англ. / Дж. Прокис ; под ред.
Д.Д. Кловского. – М. : Радио и связь, 2000.
19. Радиотехнические системы передачи информации / В.А. Борисов,
В.В. Калмыков, Я.М. Ковальчук и др. ; под ред. В.В. Калмыкова. – М. : Радио
и связь, 1990.
20. Теория кодирования / Т. Касами, Н. Токура, Е. Ивадари, Я. Инагаки :
пер. с япон. / под ред. Б.С. Цыбакова и С.И. Гельфанда. – М. : Мир, 1978.
21. Чердынцев, В.А. Радиотехнические системы / В.А. Чердынцев. –
Минск : Вышэйшая школа, 1988.
124
22. Варакин, Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами /
Л.Е. Варакин. – М. : Радио и связь, 1985.
23. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки частоты / В.И. Борисов и др. – М. :
Радио и связь, 2000.
24. Диксон, Р.К. Широкополосные системы / Р.К. Диксон. – М. : Связь, 1979.
25. Спилкер, Дж. Цифровая спутниковая связь : пер. с англ. /
Дж. Спилкер ; под ред. В.В. Маркова. – М. : Связь, 1979.
26. Гаранин, М.В. Системы и сети передачи информации / М.В. Гаранин,
В.И. Журавлев, С.В. Кунегин. – М. : Радио и связь, 2001.
27. Григорьев, В.А. Сжатие и шифрование при обработке, хранении и
передаче информации / В.А. Григорьев, С.В. Григорьев. – СПб. : Военный
университет связи, 2000.
28. Маркел, Дж.Д. Линейное предсказание речи : пер. с англ. /
Дж.Д. Маркел, А.Х. Грей ; под ред. Ю.Н. Прохорова, В.С. Звездина. – М. :
Связь, 1980.
29. Назаров, М.В. Методы цифровой обработки и передачи речевых сигналов / М.В. Назаров, Ю.Н. Прохоров. – М. : Радио и связь, 1985.
30. Рабинер, Л.Р. Цифровая обработка речевых сигналов : пер. с англ. /
Л.Р. Рабинер, Р.В. Шафер ; под ред. М.В. Назарова, Ю.Н. Прохорова. –
М. : Радио и связь, 1981.
31. Ратынский, М.В. Основы сотовой связи / М.В. Ратынский ; под ред.
Д.Б. Зимина. – М. : Радио и связь, 1998.
32. Шелухин, О.И. Цифровая обработка и передача речи / О.И. Шелухин,
Н.Ф. Лукьянцев. – М. : Радио и связь, 2000.
33. Зюко, А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем связи /
А.Г. Зюко. – М. : Связь, 1972.
34. Абилов, А.В. Сети связи и системы коммутации / А.В. Абилов. – М. :
Радио и связь, 2004.
35. Бабков, В.Ю. Сети мобильной связи. Частотно-территориальное планирование / В.Ю. Бабков, М.А. Вознюк, П.А. Михайлов. – СПб. : Государственный институт телекоммуникаций, 2000.
36. Бертсекас, Д. Сети передачи данных / Д. Бертсекас, Р. Галлагер : пер.
с англ. – М. : Мир, 1989.
37. Шварц, М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ : В 2-х ч. :
пер. с англ. / М. Шварц. – М. : Наука, 1992.
38. Лихачев, А.М. Тенденции технического и технологического развития телекоммуникационных сетей / А.М. Лихачев, В.И. Курносов. – СПб. : Абрис, 1997.
39. Столлингс, В. Беспроводные линии связи и сети : пер. с англ. /
В. Столлингс. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2003.
40. Ирвин, Дж. Передача данных в сетях: инженерный подход : пер. с
англ. / Дж. Ирвин, Д. Харль. – СПб. : БХВ-Петербург, 2003.
41. Воробьев, Л.В. Системы и сети передачи информации / Л.В. Воробьев, А.В. Давыдов, Л.П. Щербина. – М. : Издательский центр «Академия», 2009. – 336 с.
125
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………….. 3
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ 5
1.1. Основные показатели качества систем связи ………………... 5
1.2. Классификация радиотехнических систем передачи информации ……………………………………………………………. 7
1.3. Основные виды радиотехнических систем передачи информации ……………………………………………………………. 10
2. ШИРОКОПОЛОСНЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ ……………………… 17
2.1. Основные принципы построения широкополосных систем
связи ……………………………………………………………... 17
2.2. Основные свойства и характеристики широкополосных систем связи ………………………………………………………… 19
2.3. Виды широкополосных сигналов (ШПС) и их основные характеристики ……………………………………………………. 23
2.4. Формирование ШПС …………………………………………... 24
2.4.1. Формирование параллельных ШПС …………………… 24
2.4.2. Формирование последовательных ШПС ………………. 28
2.4.3. Формирование последовательно-параллельных ШПС 31
2.5. Методы обработки ШПС ……………………………………… 34
2.5.1. Корреляционная обработка ……………………………... 34
2.5.2. Согласованная фильтрация ……………………………... 38
2.6. Синхронизация при приеме ШПС ……………………………. 40
2.7. Применение ШПС ……………………………........................... 42
3. МНОГОКАНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ .……………………… 42
3.1. Основные понятия многоканальной связи и способы уплот-
нения линий связи ……………………………............................ 42
3.2. Основные положения линейной теории разделения сигналов 45
3.3. Фазовое разделение каналов …………………………….......... 46
3.4. Частотное разделение каналов ……………………………....... 48
3.5. Временное разделение каналов ……………………………..... 51
3.6. Асинхронно-адресные системы связи ………………………... 54
3.7. Комбинационное разделение сигналов ………………………. 58
3.8. Влияние взаимных помех при разделении сигналов на пропускную способность систем многоканальной связи ………... 61
4. СИНХРОНИЗАЦИЯ В ЦИФРОВЫХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ ……... 62
4.1. Назначение и виды синхронизации …………………………... 62
4.2. Устройства фазовой синхронизации …………………………. 65
4.3. Тактовая синхронизация ……………………………................. 67
4.4. Цикловая и кадровая синхронизации ………………………… 72
4.5. Влияние точности оценки синхропараметров на качество
работы систем связи ……………………………......................... 75
126
5. МОБИЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ ……………………………....... 77
5.1. Основные характеристики и тенденции развития мобильных
систем связи ……………………………...……………………... 77
5.1.1. Условия функционирования мобильных систем связи …… 78
5.2. Принципы построения и алгоритмы функционирования сис-
тем связи с подвижными объектами …………………............... 79
5.2.1. Транкинговые системы связи ……………………………... 79
5.2.2. Сотовые системы связи ……………………………............ 81
5.2.3. Системы персонального вызова …………………………... 97
6. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМА-
ЦИОННЫХ СЕТЕЙ …............................................................................. 98
6.1. Общие принципы построения информационных сетей …….. 98
6.1.1. Типы сетей связи ……………………………....................... 98
6.1.2. Методы коммутации в сетях связи ……………………….. 104
6.2. Эталонная модель взаимодействия открытых систем ………. 106
6.2.1. Общая характеристика, назначение и область применения эталонной модели взаимодействия открытых систем 106
6.2.2. Уровни моделей OSI и TCP/IP ……………………………. 109
6.3. Основы построения сетей ATM. Архитектура широкополосных цифровых интегральных сетей связи ………………… 113
7. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАДИОСИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ……………………………...…… 116
7.1. Оптимизация систем передачи информации ………………… 116
7.2. Сжатие данных ……………………………...…………………. 120
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………… 123
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………...……………… 124
127
Учебное электронное издание
ГРОМОВ Юрий Юрьевич,
КАРПОВ Иван Георгиевич,
НУРУТДИНОВ Геннадий Нурисламович,
ГРИДНЕВ Виктор Алексеевич,
ОДНОЛЬКО Валерий Григорьевич,
ЛОБАНОВ Сергей Михайлович
СИСТЕМЫ И СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
Учебное пособие
Редактор И.В. К а л и с т р а т о в а
Инженер по компьютерному макетированию М.А. Ф и л а т о в а
Подписано к изданию 26.12.2012
Заказ № 651
Издательско-полиграфический центр ФГБОУ ВПО «ТГТУ»
392000, г. Тамбов, ул. Советская, д. 106, к. 14
Телефон (4752)63-81-08
e-mail: izdatelstvo@admin.tstu.ru
128