Лекции по Теоретическим основам цифровой связи   

Содержание

1. Сигналы и спектры

1.1. Обработка сигналов в цифровой связи

1.1.1. Почему «цифровая»

1.1.2. Типичная блочная диаграмма и основные преобразования

1.1.3. Основная терминология области цифровой связи

1.1.4. Цифровые и аналоговые критерии производительности

1.2. Классификация сигналов

1.2.1. Детерминированные и случайные сигналы

1.2.2. Периодические и непериодические сигналы

1.2.3. Аналоговые и дискретные сигналы

1.2.4. Сигналы, выраженные через энергию или мощность

1.2.5. Единичная импульсная функция

1.3. Спектральная плотность

1.3.1. Спектральная плотность энергии

1.3.2. Спектральная плотность мощности

1.4. Автокорреляция

1.4.1. Автокорреляция энергетического сигнала

1.4.2. Автокорреляция периодического сигнала

1.5. Случайные сигналы

1.5.1. Случайные переменные

1.5.1.1. Среднее по ансамблю

1.5.2. Случайные процессы

1.5.2.1. Статистическое среднее случайного процесса

1.5.2.2. Стационарность

1.5.2.3. Автокорреляция случайных процессов, стационарных в широком смысле

1.5.3. Усреднение по времени и эргодичность

1.5.4. Спектральная плотность мощности и автокорреляция случайного процесса

1.5.5. Шум в системах связи

1.5.5.1. Белый шум

1.6. Передача сигнала через линейные системы

1.6.1. Импульсная характеристика

1.6.2. Частотная передаточная функция

1.6.2.1. Случайные процессы и линейные системы

1.6.3. Передача без искажений

1.6.3.1. Идеальный фильтр

1.6.3.2. Реализуемые фильтры

1.6.4. Сигналы, каналы, спектры

1.7. Ширина полосы при передаче цифровых данных

1.7.1 Узкополосные и широкополосные сигналы

1.7.2 Дилемма при определении ширины полосы

Литература

Задачи и вопросы

2. Форматирование и узкополосная модуляция

2.1. Узкополосные системы

2.2. Форматирование текстовой информации (знаковое кодирование)

2.3. Сообщения, знаки и символы

2.3.1. Пример сообщений, знаков и символов

2.4. Форматирование аналоговой информации

2.4.1. Теорема о дискретном представлении

2.4.1.1. Выборка с использованиемединичных импульсов

2.4.1.2. Естественная дискретизация

2.4.1.3. Метод «выборка-хранение»

2.4.2. Наложение

2.4.3. Зачем нужна выборка с запасом

2.4.3.1. Аналоговая фильтрация, дискретизация и преобразование аналоговых сигналов в цифровые

2.4.3.2. Цифровая фильтрация и повторная выборка

2.4.4. Сопряжение сигнала с цифровой системой

2.5. Источники искажения

2.5.1. Влияние дискретизации и квантования

2.5.1.1. Шум квантования

2.5.1.2. Насыщение устройстваквантования

2.5.1.3. Синхронизация случайногосмещения

2.5.2. Воздействие канала

2.5.2.1. Шум канала

2.5.2.2. Межсимвольная интерференция

2.5.3. Отношение сигнал/шум для квантованных импульсов

2.6. Импульсно-кодовая модуляция

2.7. Квантование с постоянным и переменным шагом

2.7.1. Статистика амплитуд при передаче речи

2.7.2. Неравномерное квантование

2.7.3. Характеристики компандирования

2.8. Узкополосная передача

2.8.1. Представление двоичных цифр в форме сигналов

2.8.2. Типы сигналов PCM

2.8.3. Спектральные параметры сигналов PCM

2.8.4. Число бит на слово PCM и число бит на символ

2.8.4.1. Размер слова РСМ

2.8.5. М-арные импульсно-модулированные сигналы

2.9. Корреляционное кодирование

2.9.1. Двубинарная передача сигналов

2.9.2. Двубинарное декодирование

2.9.3. Предварительное кодирование

2.9.4. Эквивалентная двубинарная передаточная функция

2.9.5. Сравнение бинарного и двубинарного методов передачи сигналов

2.9.6. Полибинарная передача сигналов

Литература

Задачи и вопросы

3. Узкополосная демодуляция/обнаружение

3.1. Сигналы и шум

3.1.1. Рост вероятности ошибки в системах связи

3.1.2. Демодуляция и обнаружение

3.1.3. Векторное представление сигналов и шума

3.1.3.1. Энергия сигнала

3.1.3.2. Обобщенное преобразованиеФурье

3.1.3.3. Представление белого шумачерез ортогональные сигналы

3.1.3.4. Дисперсия белого шума

3.1.4. Важнейший параметр систем цифровой связи - отношение сигнал/шум

3.1.5. Почему отношение - это естественный критерий качества

3.2. Обнаружение двоичных сигналов в гауссовом шуме

3.2.1. Критерий максимального правдоподобия приема сигналов

3.2.1.1. Вероятность ошибки

3.2.2. Согласованный фильтр

3.2.3. Реализация корреляции в согласованном фильтре

3.2.3.1. Сравнение свертки и корреляции

3.2.3.2. Дилемма в представлении упорядоченных во времени событий

3.2.4. Оптимизация вероятности ошибки

3.2.5. Вероятность возникновения ошибки при двоичной передаче сигналов

3.2.5.1. Униполярная передача сигналов

3.2.5.2. Биполярная передача сигналов

3.2.5.3. Использование базисных функций для описания передачи сигналов

3.3. Межсимвольная интерференция

3.3.1. Формирование импульсов с целью снижения ISI

3.3.1.1. Цели и компромиссы

3.3.1.2. Фильтр с характеристикой типа приподнятого косинуса

3.3.2. Факторы роста вероятности ошибки

3.3.3. Демодуляция/обнаружение сформированных импульсов

3.3.3.1. Согласованные и обычные фильтры

3.3.3.2. Импульсы Найквиста

3.4. Выравнивание

3.4.1. Характеристики канала

3.4.2. Глазковая диаграмма

3.4.3. Типы эквалайзеров

3.4.3.1. Трансверсальный эквалайзер

3.4.3.2. Эквалайзер с решающей обратной связью

3.4.4. Заданное и адаптивное выравнивание

3.4.5. Частота обновления фильтра

Литература

Задачи и вопросы

4. Полосовая модуляция и демодуляция

4.1. Зачем нужна модуляция

4.2. Методы цифровой полосовой модуляции

4.2.1. Векторное представление синусоиды

4.2.2. Фазовая манипуляция

4.2.3. Частотная манипуляция

4.2.4. Амплитудная манипуляция

4.2.5. Амплитудно-фазовая манипуляция

4.2.6. Амплитуда сигнала

4.3. Обнаружение сигнала в гауссовом шуме

4.3.1. Области решений

4.3.2. Корреляционный приемник

4.3.2.1. Порог двоичного решения

4.4. Когерентное обнаружение

4.4.1. Когерентное обнаружение сигналов PSK

4.4.2. Цифровой согласованный фильтр

4.4.3. Когерентное обнаружение сигналов MPSK

4.4.4. Когерентное обнаружение сигналов FSK

4.5. Некогерентное обнаружение

4.5.1. Обнаружение сигналов в дифференциальной модуляции PSK

4.5.2. Пример бинарной модуляции DPSK

4.5.3. Некогерентное обнаружение сигналов FSK

4.5.4. Расстояние между тонами для некогерентной ортогональной передачи сигналов FSK

4.5.4.1. Минимальное расстояние между тонами и ширина полосы

4.5.4.2. Дуальные соотношения

4.6. Комплексная огибающая

4.6.1. Квадратурная реализация модулятора

4.6.2. Пример модулятора D8PSK

4.6.3. Пример демодулятора D8PSK

4.7. Вероятность ошибки в бинарных системах

4.7.1. Вероятность появления ошибочного бита при когерентном обнаружении сигнала BPSK

4.7.2. Вероятность появления ошибочного бита при когерентном обнаружении сигнала в дифференциальной модуляции BPSK

4.7.3. Вероятность появления ошибочного бита при когерентном обнаружении сигнала в бинарной ортогональной модуляции FSK

4.7.4. Вероятность появления ошибочного бита при некогерентном обнаружении сигнала в бинарной ортогональной модуляции FSK

4.7.5. Вероятность появления ошибочного бита для бинарной модуляции DPSK

4.7.6. Вероятность ошибки для различных модуляций

4.8. М-арная передача сигналов и производительность

4.8.1. Идеальная достоверность передачи

4.8.2. М-арная передача сигналов

4.8.3. Векторное представление сигналов MPSK

4.8.4. Схемы BPSK и QPSK имеют одинаковые вероятности ошибки

4.8.5. Векторное представление сигналов MFSK

4.9. Вероятность символьной ошибки для М-арных систем (М > 2)

4.9.1. Вероятность символьной ошибки для модуляции MPSK

4.9.2. Вероятность символьной ошибки для модуляции MFSK

4.9.3. Зависимость вероятности битовой ошибки от вероятности символьной ошибки для ортогональных сигналов

4.9.4. Зависимость вероятности битовой ошибки от вероятности символьной ошибки для многофазных сигналов

4.9.5. Влияние межсимвольной интерференции

Литература

Задачи и вопросы

5. Анализ канала связи

5.1. Что такое бюджет канала связи

5.2. Канал

5.2.1. Понятие открытого пространства

5.2.2. Снижение достоверности передачи

5.2.3. Источники возникновения шумов и ослабления сигнала

5.3. Мощность принятого сигнала и шума

5.3.1. Дистанционное уравнение

5.3.1.1. Возвращаясь к дистанционному уравнению

5.3.2. Мощность принятого сигнала как функция частоты

5.3.3. Потери в тракте зависят от частоты

5.3.4. Мощность теплового шума

5.4. Анализ бюджета канала связи

5.4.1. Два важных значения

5.4.2. Бюджет канала обычно вычисляется в децибелах

5.4.3. Какой нужен резерв

5.4.4. Доступность канала

5.5. Коэффициент шума, шумовая температура системы

5.5.1. Коэффициент шума

5.5.2. Шумовая температура

5.5.3. Потери в линии связи

5.5.4. Суммарный шум-фактор и общая шумовая температура

5.5.4.1. Сравнение шум-фактора и шумовой температуры

5.5.5. Эффективная температура системы

5.5.6. Шумовая температура неба

5.5.6.1. Радиокарта неба

5.6. Пример анализа канала связи

5.6.1. Элементы бюджета канала

5.6.2. Добротность приемника

5.6.3. Принятая изотропная мощность

5.7. Спутниковые ретрансляторы

5.7.1. Нерегенеративные ретрансляторы

5.7.2. Нелинейное усиление ретрансляторов

5.8. Системные компромиссы

Литература

Задачи и вопросы

6. Канальное кодирование: часть 1

6.1. Кодирование сигнала и структурированные последовательности

6.1.1. Антиподные и ортогональные сигналы

6.1.2. М-арная передача сигналов

6.1.3. Кодирование сигнала

6.1.3.1. Ортогональные коды

6.1.3.2. Биортогональные коды

6.1.3.3. Трансортогональные (симплексные)коды

6.1.4. Примеры системы кодирования сигналов

6.2. Типы защиты от ошибок

6.2.1. Связность оконечных устройств

6.2.2. Автоматический запрос повторной передачи

6.3. Структурированные последовательности

6.3.1. Модели каналов

6.3.1.1. Дискретный канал без памяти

6.3.1.2. Двоичный симметричный канал

6.3.1.3. Гауссов канал

6.3.2. Степень кодирования и избыточность

6.3.2.1. Терминология в кодировании

6.3.3. Коды с контролем четности

6.3.3.1. Код с одним контрольным битом

6.3.3.2. Прямоугольный код

6.3.4. Зачем используется кодирование с коррекцией ошибок

6.3.4.1. Компромисс 1: достоверность илиполоса пропускания

6.3.4.2. Компромисс 2: мощность или полоса пропускания

6.3.4.3. Эффективность кодирования

6.3.4.4. Компромисс 3: скорость передачиданных или полоса пропускания

6.3.4.5. Компромисс 4: пропускнаяспособность или ширина полосы пропускания

6.3.4.6. Характеристики кода при низкомзначении

6.4. Линейные блочные коды

6.4.1. Векторные пространства

6.4.2. Векторные подпространства

6.4.3. Пример линейного блочного кода (6, 3)

6.4.4. Матрица генератора

6.4.5. Систематические линейные блочные коды

6.4.6. Проверочная матрица

6.4.7. Контроль с помощью синдромов

6.4.8. Исправление ошибок

6.4.8.1. Синдром класса смежности

6.4.8.2. Декодирование с исправлением ошибок

6.4.8.3. Локализация ошибочной комбинации

6.4.8.4. Пример исправления ошибки

6.4.9. Реализация декодера

6.4.9.1. Векторные обозначения

6.5. Возможность обнаружения и исправления ошибок

6.5.1. Весовой коэффициент двоичных векторов и расстояние между ними

6.5.2. Минимальное расстояние для линейного кода

6.5.3. Обнаружение и исправление ошибок

6.5.3.1. Распределение весовыхкоэффициентов кодовых слов

6.5.3.2.Одновременное обнаружение и исправление ошибок

6.5.4. Визуализация пространства 6-кортежей

6.5.5. Коррекция со стиранием ошибок

6.6. Полезность нормальной матрицы

6.6.1. Оценка возможностей кода

6.6.2. Пример кода (n, k)

6.6.3. Разработка кода (8, 2)

6.6.4. Соотношение между обнаружением и исправлением ошибок

6.6.5. Взгляд на код сквозь нормальную матрицу

6.7. Циклические коды

6.7.1. Алгебраическая структура циклических кодов

6.7.2. Свойства двоичного циклического кода

6.7.3. Кодирование в систематической форме

6.7.4. Логическая схема для реализации полиномиального деления

6.7.5. Систематическое кодирование с (n-k)-разрядным регистром сдвига

6.7.6. Обнаружение ошибок с помощью (n-k)-разрядного регистра сдвига

6.8. Известные блочные коды

6.8.1. Коды Хэмминга

6.8.2. Расширенный код Голея

6.8.3. Коды БХЧ

Литература

Задачи и вопросы

7. Канальное кодирование: часть 2

7.1. Сверточное кодирование

7.2. Представление сверточного кодера

7.2.1. Представление связи

7.2.1.1. Реакция кодера на импульсное возмущение

7.2.1.2. Полиномиальное представление

7.2.2. Представление состояния и диаграмма состояний

7.2.3. Древовидные диаграммы

7.2.4. Решетчатая диаграмма

7.3. Формулировка задачи сверточного кодирования

7.3.1. Декодирование по методу максимального правдоподобия

7.3.2. Модели каналов: мягкое или жесткое принятие решений

7.3.2.1. Двоичный симметричный канал

7.3.2.2. Гауссов канал

7.3.3. Алгоритм сверточного декодирования Витерби

7.3.4. Пример сверточного декодирования Витерби

7.3.5. Реализация декодера

7.3.5.1. Процедура сложения, сравнения и выбора

7.3.5.2. Вид процедуры сложения, сравнения и выбора на решетке

7.3.6. Память путей и синхронизация

7.4. Свойства сверточных кодов

7.4.1. Пространственные характеристики сверточных кодов

7.4.1.1. Возможности сверточного кода в коррекцииошибок

7.4.2. Систематические и несистематические сверточные коды

7.4.3. Накопление катастрофических ошибок в сверточных кодах

7.4.4. Границы рабочих характеристик сверточных кодов

7.4.5. Эффективность кодирования

7.4.6. Наиболее известные сверточные коды

7.4.7. Компромиссы сверточного кодирования

7.4.7.1. Производительность при когерентнойпередаче сигналов с модуляцией PSK

7.4.7.2.Производительность при некогерентной ортогональной передаче сигналов

7.4.8. Мягкое декодирование по алгоритму Витерби

7.5. Другие алгоритмы сверточного декодирования

7.5.1. Последовательное декодирование

7.5.2. Сравнение декодирования по алгоритму Витерби с последовательным декодированием и их ограничения

7.5.3. Декодирование с обратной связью

Литература

Задачи и вопросы

8. Канальное кодирование: часть 3

8.1. Коды Рида-Соломона

8.1.1. Вероятность появления ошибок для кодов Рида-Соломона

8.1.2. Почему коды Рида-Соломона эффективны при борьбе c импульсными помехами

8.1.3. Рабочие характеристики кода Рида-Соломона как функция размера, избыточности и степени кодирования

8.1.4. Конечные поля

8.1.4.1. Операция сложения в поле расширения GF(2m)

8.1.4.2. Описание конечного поля с помощью примитивного полинома

8.1.4.3. Поле расширения GF(23)

8.1.4.4. Простой тест для проверки полинома на примитивность

8.1.5. Кодирование Рида-Соломона

8.1.5.1. Кодирование в систематической форме

8.1.5.2. Систематическое кодирование с помощью (n-k)-разрядного регистра сдвига

8.1.6. Декодирование Рида-Соломона

8.1.6.1. Вычисление синдрома

8.1.6.2. Локализация ошибки

8.1.6.3. Значения ошибок

8.1.6.4. Исправление принятого полинома с помощью найденного полинома ошибок

8.2. Коды с чередованием и каскадные коды

8.2.1. Блочное чередование

8.2.2. Сверточное чередование

8.2.3. Каскадные коды

8.3. Кодирование и чередование в системах цифровой записи информации на компакт-дисках

8.3.1. Кодирование по схеме CIRC

8.3.1.1. Укорачивание кода Рида-Соломона

8.3.2. Декодирование по схеме CIRC

8.3.3. Интерполяция и подавление

8.4. Турбокоды

8.4.1. Понятия турбокодирования

8.4.1.1. Функции правдоподобия

8.4.1.2. Пример класса из двух сигналов

8.4.1.3. Логарифмическое отношение правдоподобий

8.4.1.4. Принципы итеративного (турбо) декодирования

8.4.2. Алгебра логарифма правдоподобия

8.4.3. Пример композиционного кода

8.4.3.1. Пример двухмерного кода с одним разрядом контроля четности

8.4.3.2. Внешние правдоподобия

8.4.3.3. Вычисление внешних правдоподобий

8.4.4. Кодирование с помощью рекурсивного систематического кода

8.4.4.1. Конкатенация кодов RSC

8.4.5. Декодер с обратной связью

8.4.5.1. Декодирование при наличии контура обратной связи

8.4.5.2. Достоверность передачи при турбокодировании

8.4.6. Алгоритм MAP

8.4.6.1. Метрики состояний и метрика ветви

8.4.6.2. Расчет прямой метрики состояния

8.4.6.3. Расчет обратной метрики состояния

8.4.6.4. Расчет метрики ветви

8.4.7. Пример декодирования по алгоритму MAP

8.4.7.1. Расчет метрик ветвей

8.4.7.2. Расчет метрик состояний

8.4.7.3. Расчет логарифмического отношения правдоподобий

8.4.7.4. Реализация конечного автомата с помощью регистра сдвига

Приложение 8А. Сложение логарифмических отношений правдоподобий

Литература

Задачи и вопросы

9. Компромиссы при использовании модуляции и кодирования

9.1. Цели разработчика систем связи

9.2. Характеристика вероятности появления ошибки

9.3. Минимальная ширина полосы пропускания по Найквисту

9.4. Теорема Шеннона-Хартли о пропускной способности канала

9.4.1. Предел шеннона

9.4.2. Энтропия

9.4.3. Неоднозначность и эффективная скорость передачи информации

9.5. Плоскость «полоса-эффективность»

9.5.1. Эффективность использования полосы при выборе схем MPSK и MFSK

9.5.2. Аналогия между графиками эффективности использования полосы частот и вероятности появления ошибки

9.6. Компромиссы при использовании модуляции и кодирования

9.7. Определение, разработка и оценка систем цифровой связи

9.7.1. М-арная передача сигналов

9.7.2. Системы ограниченной полосы пропускания

9.7.3. Системы ограниченной мощности

9.7.4. Требования к передаче сигналов MPSK и MFSK

9.7.5. Система ограниченной полосы пропускания без кодирования

9.7.6. Система ограниченной мощности без кодирования

9.7.7. Система ограниченной мощности и полосы пропускания с кодированием

9.7.7.1. Расчет эффективности кодирования

9.7.7.2. Выбор кода

9.8. Модуляция с эффективным использованием полосы частот

9.8.1. Передача сигналов с модуляцией QPSK и OQPSK

9.8.2. Манипуляция с минимальным сдвигом

9.8.2.1.Вероятность ошибки при модуляциях OQPSK и MSK

9.8.3. Квадратурная амплитудная модуляция

9.8.3.1. Вероятность битовой ошибки при модуляции QAM

9.8.3.2. Компромисс между полосой пропускания и мощностью

9.9. Модуляция и кодирование в каналах ограниченной полосы

9.9.1. Коммерческие модемы

9.9.2. Границы совокупности сигналов

9.9.3. Совокупности сигналов высших размерностей

9.9.4. Решетчатые структуры высокой плотности

9.9.5. Комбинированная эффективность: отображение на N-мерную сферу и плотная решетка

9.10. Решетчатое кодирование

9.10.1. Истоки решетчатого кодирования

9.10.1.1. Увеличение избыточности сигнала

9.10.2. Кодирование TCM

9.10.2.1. Разбиение Унгербоека

9.10.3. Декодирование TCM

9.10.3.1. Ошибочное событие и просвет

9.10.4. Другие решетчатые коды

9.10.4.1. Параллельные пути

9.10.4.2.Решетка с восемью состояниями

9.10.4.3.Решетчатое кодирование для схемы QAM

9.10.5. Пример решетчатого кодирования

9.10.6. Многомерное решетчатое кодирование

Литература

Задачи и вопросы

10. Синхронизация

10.1. Вступление

10.1.1. Виды синхронизации

10.1.2. Плата за преимущества

10.1.3. Подход и предположения

10.2. Синхронизация приемника

10.2.1. Частотная и фазовая синхронизация

10.2.1.2. Производительность при шуме

10.2.1.3. Анализ нелинейного контура

10.2.1.4. Схемы подавления несущей

10.2.1.5. Синфазно-квадратурные схемы

10.2.1.6. Схемы подавления несущей высших порядков

10.2.1.7. Начальная синхронизация

10.2.1.8. Ошибки сопровождения фазы и производительность канала

10.2.1.9. Методы анализа спектра

10.2.2. Символьная синхронизация - модуляции дискретных символов

10.2.2.1. Разомкнутые символьные синхронизаторы

10.2.2.2. Замкнутые символьные синхронизаторы

10.2.2.3. Ошибки символьной синхронизации и вероятность символьной ошибки

10.2.3. Синхронизация при модуляциях без разрыва фазы

10.2.3.1.Основы

10.2.3.2. Синхронизация с использованием данных

10.2.3.3. Синхронизация без использования данных

10.2.4. Кадровая синхронизация

10.3. Сетевая синхронизация

10.3.1. Открытая синхронизация передатчиков

10.3.2. Закрытая синхронизация передатчиков

Литература

Задачи и вопросы

11. Уплотнение и множественный доступ

11.1. Распределение ресурса связи

11.1.1. Уплотнение/множественный доступ с частотным разделением

11.1.1.1. Использование уплотнения с частотным разделением втелефонной связи

11.1.1.2. Множественный доступ с частотным разделением в спутниковых системах

11.1.2. Уплотнение/множественный доступ с временным разделением

11.1.2.1. TDM/TDMA c фиксированным распределением временных. интервалов

11.1.3. Распределение ресурса связи по каналам

11.1.4. Сравнение производительности FDMA и TDMA

11.1.4.1. Скорость передачи данных FDMA и TDMA

11.1.4.2. Задержка сообщений в системах FDMA и TDMA

11.1.5. Множественный доступ с кодовым разделением

11.1.6. Множественный доступ с поляризационным и пространственным разделением

11.2. Системы связи множественного доступа и архитектура

11.2.1. Информационный поток в системах множественного доступа

11.2.2. Множественный доступ с предоставлением каналов по требованию

11.3. Алгоритмы доступа

11.3.1. ALOHA

11.3.1.1. Статистика получения сообщений

11.3.2. ALOHA с выделением временных интервалов

11.3.3. Алгоритм ALOHA с использованием резервирования

11.3.4. Сравнение производительности систем S-ALOHA и R-ALOHA

11.3.5. Методы опроса

11.4. Методы множественного доступа, используемые INTELSAT

11.4.1. Режимы работы FDM/FM/FDMA и MCPC

11.4.2. MCPC-режимы доступа к спутнику INTELSAT

11.4.2.1. Ограничения по ширине полосы и мощности

11.4.3. Работа алгоритма SPADE

11.4.3.1. Использование пропускной способности транспондера привыборе схемы SPADE

11.4.3.2. Эффективность схемы SPADE

11.4.3.3. Сеть наземных станций разной мощности с использованием SPADE

11.4.4. Использование TDMA в системах INTELSAT

11.4.4.1. Структуры кадров уплотнения РСМ

11.4.4.2. Высокоскоростной кадр TDMA европейского стандарта

11.4.4.3. Высокоскоростной кадр TDMA североамериканского стандарта

11.4.4.4. Работа спутника INTELSAT с использованием схемы TDMA

11.4.5. Использование схемы TDMA со спутниковой коммутацией на спутнике INTELSAT

11.4.5.1. Матрица информационного обмена

11.5. Методы множественного доступа в локальных сетях

11.5.1. Сети CSMA/CD

11.5.2. Сети Token Ring

11.5.3. Сравнение производительности сетей CSMA/CD и Token Ring

Литература

Задачи и вопросы

12. Методы расширенного спектра

12.1. Расширенный спектр

12.1.1. Преимущества систем связи расширенного спектра

12.1.1.1. Подавление помех

12.1.1.2. Снижение плотности энергии

12.1.1.3. Высокая временная разрешающая способность

12.1.1.4. Множественный доступ

12.1.2. Методы расширения спектра

12.1.3. Моделирование подавления интерференции с помощью расширения спектра методом прямой последовательности

12.1.4. Историческая справка

12.1.4.1. Передача или хранение опорного сигнала

12.1.4.2. Шумовые колеса

12.2. Псевдослучайные последовательности

12.2.1. Свойства случайной последовательности

12.2.2. Последовательности, генерируемые регистром сдвига

12.2.3. Автокорреляционная функция псевдослучайного сигнала

12.3. Системы расширения спектра методом прямой последовательности

12.3.1. Пример схемы прямой последовательности

12.3.2. Коэффициент расширения спектра и производительность

12.4. Системы со скачкообразной перестройкой частоты

12.4.1. Пример использования скачкообразной перестройки частоты

12.4.2. Устойчивость

12.4.3. Одновременное использование скачкообразной перестройки частоты и разнесения сигнала

12.4.4. Быстрая и медленная перестройка частоты

12.4.5. Демодулятор FFH/MFSK

12.4.6. Коэффициент расширения спектра сигнала

12.5. Синхронизация

12.5.1. Первоначальная синхронизация

12.5.1.1. Структуры корреляторов

12.5.1.2. Последовательный поиск

12.5.1.3. Последовательная оценка

12.5.2. Сопровождение

12.6. Учет влияния преднамеренных помех

12.6.1. «Состязание» с помехами

12.6.1.1. Типы преднамеренных помех

12.6.1.2.Защита от помех

12.6.1.3.Отношение J/S

12.6.1.4.Порог сопротивляемости помехам

12.6.2. Подавление сигнала широкополосным шумом

12.6.3. Подавление сигнала узкополосным шумом

12.6.4. Подавление сигнала разнотонными помехами

12.6.5. Подавление сигнала импульсными помехами

12.6.6. Создание ретрансляционных помех

12.6.7. Система BLADES

12.7. Использование систем связи расширенного спектра в коммерческих целях

12.7.1. Множественный доступ с кодовым разделением

12.7.2. Каналы с многолучевым распространением

12.7.3. Стандартизация систем связи расширенного спектра

12.7.4. Сравнительные характеристики систем DS и FH

12.8. Сотовые системы связи

12.8.1. CDMA/DS

12.8.2. Сравнительный анализ аналоговой частотной модуляции, TDMA и CDMA

12.8.3. Системы, ограниченные интерференцией и пространственными факторами

12.8.4. Цифровые сотовые системы связи CDMA стандарта IS-95

12.8.4.1. Прямой канал связи

12.8.4.2. Обратный канал связи

12.8.4.3. Типы приемников

12.8.4.4. Регулировка мощности

12.8.4.5. Алгоритм типичного телефонного звонка

Литература

Задачи и вопросы

13. Кодирование источника

13.1. Источники

13.1.1. Дискретные источники

13.1.2. Источники волновых сигналов

13.1.2.1. Функции плотности амплитуд

13.2. Квантование амплитуды

13.2.1. Шум квантования

13.2.2. Равномерное квантование

13.2.2.1. Сигнал и шумквантования в частотной области

13.2.3. Насыщение

13.2.4. Добавление псевдослучайного шума

13.2.5. Неравномерное квантование

13.2.5.1. Субоптимальноенеравномерное квантование

13.2.5.2. Логарифмическоесжатие

13.3. Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция

13.3.1. Одноотводное предсказание

13.3.2. N-отводное предсказание

13.3.3. Дельта-модуляция

13.3.4. Сигма-дельта-модуляция

13.3.4.1. Шум -?-модулятора

13.3.5. Сигма-дельта-аналого-цифровой преобразователь

13.3.6. Сигма-дельта-цифро-аналоговый преобразователь

13.4. Адаптивное предсказание

13.4.1. Прямая адаптация

13.4.2. Синтетическое/аналитическое кодирование

13.4.2.1. Линейное кодирование с предсказанием

13.5. Блочное кодирование

13.5.1. Векторное квантование

13.5.1.1. Кодовые книги, древовидные и решетчатые кодеры

13.5.1.2. Совокупность кода

13.5.1.3. Поиск

13.6. Преобразующее кодирование

13.6.1. Квантование для преобразующего кодирования

13.6.2. Многополосное кодирование

13.7. Кодирование источника для цифровых данных

13.7.1. Свойства кодов

13.7.1.1. Длина кода и энтропия источника

13.7.2. Код Хаффмана

13.7.3. Групповые коды

13.7.3.1. Кодирование Хаффмана для факсимильной передачи

13.7.3.2. Коды Лемпеля-Зива (ZIP)

13.8. Примеры кодирования источника

13.8.1. Аудиосжатие

13.8.1.1. Адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция

13.8.1.2. Адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляцияс разделением на подполосы

13.8.1.3. Схема CELP

13.8.1.4. Уровни I, II и III стандарта MPEG

13.8.2. Сжатие изображения

13.8.2.1. JPEG

13.8.2.1.1. Варианты декодирования с помощью JPEG

13.8.2.2. MPEG

Литература

Задачи и вопросы

14. Шифрование и дешифрование

14.1. Модели, цели и ранние системы шифрования

14.1.1. Модель процесса шифрования и дешифрования

14.1.2. Задачи системы шифрования

14.1.3. Классические угрозы

14.1.4. Классические шифры

14.2. Секретность системы шифрования

14.2.1. Совершенная секретность

14.2.2. Энтропия и неопределенность

14.2.3. Интенсивность и избыточность языка

14.2.4. Расстояние единственности и идеальная секретность

14.3. Практическая защищенность

14.3.1. Смешение и диффузия

14.3.2. Подстановка

14.3.3. Перестановка

14.3.4. Продукционный шифр

14.3.5. Стандарт шифрования данных

14.3.5.1. Выбор ключа

14.4. Поточное шифрование

14.4.1. Пример генерирования ключа с использованием линейного регистра сдвига с обратной связью

14.4.2. Слабые места линейных регистров сдвига с обратной связью

14.4.3. Синхронные и самосинхронизирующиеся системы поточного шифрования

14.5. Криптосистемы с открытыми ключами

14.5.1. Проверка подлинности подписи с использованием криптосистемы с открытым ключом

14.5.2. Односторонняя функция с «лазейкой»

14.5.3. Схема RSA

14.5.3.1. Использование схемы RSA

14.5.3.2. Как вычислить е

14.5.4. Задача о рюкзаке

14.5.5. Криптосистема с открытым ключом, основанная на «лазейке» в рюкзаке

14.5.5.1. Использование схемы Меркла-Хэллмана

14.6. Pretty Good Privacy

14.6.1. «Тройной» DES, CAST и IDEA

14.6.1.1. Описание "тройного" DES

14.6.1.2. Описание CAST

14.6.1.3. Описание IDEA

14.6.2. Алгоритмы Диффи-Хэллмана (вариант Элгемала) и RSA

14.6.2.1. Описание алгоритма Диффи-Хэллмана, вариант Элгемала

14.6.3. Шифрование сообщения в системе PGP

14.6.4. Аутентификация с помощью PGP и создание подписи

14.6.4.1. МD5 и SНА-1

14.6.4.2. Стандарт цифровой подписи и алгоритм RSA

Литература

Задачи и вопросы

15. Каналы с замираниями

15.1. Сложности связи по каналу с замираниями

15.2. Описание распространения радиоволн в мобильной связи

15.2.1. Крупномасштабное замирание

15.2.2. Мелкомасштабное замирание

15.3. Расширение сигнала во времени

15.3.1. Расширение сигнала во времени, рассматриваемое в области задержки

15.3.1.1. Категории ухудшения качества передачи вследствие расширения сигнала во времени, рассматриваемого в области задержки

15.3.2. Расширение сигнала во времени, рассматриваемое в частотной области

15.3.2.1. Категории ухудшения качества передачи вследствие расширения сигнала во времени, рассматриваемого в частотной области

15.3.3. Примеры амплитудного и частотно-селективного замирания

15.4. Нестационарное поведение канала вследствие движения

15.4.1. Нестационарное поведение канала, рассматриваемое во временной области

15.4.1.1. Независимость основных проявлений замирания

15.4.1.2. Понятие дуальности

15.4.1.3. Категории ухудшения качества передачи вследствие нестационарного поведения канала, рассматриваемого во временной области

15.4.2. Нестационарное поведение канала, рассматриваемое в области доплеровского сдвига

15.4.2.1. Аналогия спектрального расширения в каналах с замираниями

15.4.2.2. Категории ухудшения характеристик вследствие нестационарной природы канала, рассматриваемые в области доплеровского сдвига

15.4.3. Релеевский канал с медленным и амплитудным замиранием

15.5. Борьба с ухудшением характеристик, вызванным эффектами замирания

15.5.1. Борьба с частотно-селективными искажениями

15.5.2. Борьба с искажениями, вызванными быстрым замиранием

15.5.3. Борьба с уменьшением SNR

15.5.4. Методы разнесения

15.5.4.1. Комбинированные методы разнесения

15.5.5. Типы модуляции для каналов с замираниями

15.5.6. Роль чередования

15.6. Краткий обзор ключевых параметров, характеризующих каналы с замираниями

15.6.1. Искажения вследствие быстрого замирания: случай 1

15.6.2. Искажения вследствие частотно-селективного замирания: случай 2

15.6.3. Искажения вследствие быстрого и частотно-селективного замирания: случай 3

15.7. Приложения: борьба с эффектами частотно-селективного замирания

15.7.1. Применение эквалайзера Витерби в системе GSM

15.7.2. RAKE-приемник в системах с расширением спектра методом прямой последовательности

Литература

Задачи и вопросы

Приложение А. Обзор анализа Фурье

А.1. Сигналы, спектры и линейные системы

А.2. Применение методов Фурье к анализу линейных систем

А.2.1. Разложение в ряд Фурье

А.2.2. Спектр последовательности импульсов

А.2.3. Представление в виде интеграла Фурье

А.3. Свойства преобразования Фурье

А.3.1. Сдвиг во времени

А.3.2. Сдвиг по частоте

А.4. Полезные функции

А.4.1. Дельта-функция

А.4.2. Спектр синусоиды

А. 5. Свертка

А.5.1. Графическая иллюстрация свертки

А.5.2. Свертка по времени

А.5.3. Свертка по частоте

А.5.4. Свертка функции с единичным импульсом

А.5.5. Применение свертки при демодуляции

А.6. Таблицы Фурье-образов и свойств преобразования Фурье

Литература

Приложение Б. Основы теории принятия статистических решений

Б.1. Теорема Байеса

Б.1.1. Дискретная форма теоремы Байеса

Б.1.2. Теорема Байеса в смешанной форме

Б.2. Теория принятия решений

Б.2.1. Элементы задачи теории принятия решений

Б.2.2. Проверка методом отношения правдоподобий и критерий максимума апостериорной вероятности

Б.2.3. Критерий максимального правдоподобия

Б.3. Пример обнаружения сигнала

Б.3.1. Двоичное решение по принципу максимального правдоподобия

Б.3.2. Вероятность битовой ошибки

Литература

Приложение В. Отклик корреляторов на белый шум

Приложение Г. Полезные соотношения

Приложение Д. S-область, z-область и цифровая фильтрация

Д.1. Преобразование Лапласа

Д.1.1. Стандартное преобразование Лапласа

Д.1.2. Свойства преобразования Лапласа

Д.1.3. Использование преобразования Лапласа

Д.1.4. Передаточная функция

Д.1.5. Фильтрация нижних частот в RС-цепи

Д.1.6. Полюсы и нули

Д.1.7. Устойчивость линейных систем

Д.2. z-преобразование

Д.2.1. Вычисление z-преобразования

Д.2.2. Обратное z-преобразование

Д.3. Цифровая фильтрация

Д.3.1. Передаточная функция цифрового фильтра

Д.3.2. Устойчивость однополюсного фильтра

Д.3.3. Устойчивость произвольного фильтра

Д.3.4. Диаграмма полюсов-нулей и единичная окружность

Д.3.5. Дискретное преобразование Фурье импульсной характеристики цифрового фильтра

Д.4. Фильтры с конечной импульсной характеристикой

Д.4.1. Структура фильтра с конечной импульсной характеристикой

Д.4.2. Дифференциатор с конечной импульсной характеристикой

Д.5. Фильтры с бесконечной импульсной характеристикой

Д.5.1. Оператор левосторонней разности

Д.5.2. Использование билинейного преобразования для создания фильтров с бесконечной импульсной характеристикой

Д.5.3. Интегратор с бесконечной импульсной характеристикой

Литература

Приложение Е. Перечень символов



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.