ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ

Я признателен профессору Даниилу Кловскому за предложение написать предисловие к русскому переводу моей книги «Цифровая связь». С момента первого издания книги в 1983 г., книга была переведена и переиздана в 1989 и 1995 гг. с тем чтобы отразить новые результаты в синтезе и анализе характеристик качества цифровых систем связи.

Третье издание книги содержит много разделов, которые не были включены в первые два издания, особо это касается систем связи со многими пользователями. Однако область цифровой связи продолжает быстро развиваться. Значительными являются исследования в области алгоритмов кодирования и декодирования, особенно работы в области каскадных кодов с перемежением, называемых также турбоходами, и итеративных алгоритмов декодирования, которые предназначены для внедрения в следующем поколении цифровых сотовых систем связи и систем связи в пространственно-временных каналах. Эти вопросы не включены в третье издание. Тем не менее настоящее издание «Цифровой связи» знакомит читателя с базовыми элементами в синтезе и анализе качества цифровых систем связи.

Книга спланирована так, чтобы дать учебный материал для первого года специальной подготовки студентов по электрической связи. Она также рассчитана для использования в самостоятельной подготовке и как справочник для практикующего инженера, занятого разработкой цифровых систем связи. Я предполагаю, что читатель имеет базовые знания по теории линейных систем и некоторые предварительные знания по теории вероятностей и теории случайных процессов.

Глава 1 является введением в предмет и включает историческую справку, а также описание характеристик и моделей каналов.

Глава 2 содержит обзор основных понятий теории вероятностей и теории случайных процессов. В ней описываются некоторые функции распределения вероятностей и моменты, которые применяются на протяжении всей книги, а также граница Чернова, которая используется для получения границ качества цифровых систем связи.

Глава 3 рассматривает кодирование дискретных и аналоговых источников. Акцент делается на технику скалярного и векторного квантования. Сравнение различных решений выполняется на основе базовых результатов теории функции скорость-искажение.

В главе 4 читатель знакомится с сигналами цифровой модуляции и с характеристиками узкополосных сигналов и систем. В этой главе также обсуждаются спектральные характеристики сигналов цифровой модуляции.

В главе 5 исследуются вопросы синтеза устройств модуляции и методов оптимальной демодуляции и детектирования для цифровой передачи по каналу с аддитивным белым гауссовским шумом. Акцент делается на расчёте вероятности ошибок, как характеристике качества для различной техники цифровой передачи, и на обосновании требований к полосе частот канала для соответствующих сигналов.

Глава 6 посвящена оцениванию фазы несущей и методам тактовой синхронизации, основанным на алгоритмах максимального правдоподобия. Рассматриваются методы оценивания, как управляемые, так и не управляемые решениями (о переданных информационных символах).

В главе 7 обсуждается тема пропускной способности канала для некоторых моделей канала при случайном кодировании.

В главе 8 рассматриваются линейные блоковые и свёрточные коды. Обсуждаются методы синтеза кодов с использованием регистров сдвига и логических элементов, а также алгоритмы декодирования, включающие декодирование мягких и жёстких решений. Анализируется качество этих алгоритмов в канале с аддитивным белым гауссовским шумом.

Глава 9 сконцентрирована на синтезе сигналов для ограниченных по полосе каналов. Эта глава включает материал по сигналам с парциальным откликом и кодам с ограниченным разбегом для формирования необходимого спектра сигнала.

В главе 10 обсуждаются вопросы демодуляции и детектирования сигналов, искажённых межсимвольной интерференцией. Особое внимание уделяется оптимальным и субоптимальным методам выравнивания и оценке их качества.

В главе 11 рассматривается адаптивное канальное выравнивание. Приведены алгоритмы минимума среднеквадратической ошибки и рекуррентные алгоритмы наименьших квадратов, а также характеристики их качества. Обсуждаются алгоритмы слепого выравнивания.

Глава 12 трактует вопросы модуляции в многоканальных системах и в системах со многими несущими. Последняя тема особенно актуальна с точки зрения некоторых важных приложений, которые появились в последние два десятилетия.

Глава 13 рассматривает широкополосные сигналы (с рассеянным спектром) и системы, использующие эти сигналы. Акцент делается на вопросы кодирования при синтезе широкополосных сигналов.

В главе 14 рассматриваются вопросы связи по каналам с замираниями. Для этих каналов рассматривается различные статистические модели замираний, с акцентом на замирания по Релею и Накагами. В эту главу также включён материал по использованию решетчатых кодов в каналах с замираниями.

В главе 15 обсуждаются проблемы синтеза систем связи со многими пользователями. Акцент делается на системах многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), детектировании сигналов и методах случайного доступа в таких системах, как ALOHA и CSMA.

Располагая 15 главами и варьируя темы, преподаватель имеет возможность построить одно- или двухсеместровый курс. Главы 3-6 образуют базу для рассмотрения методов цифровой модуляции-демодуляции и детектирования. Материал по канальному кодированию, рассмотренному в главах 7 и 8, может быть включён совместно с материалом по модуляции и демодуляции в односеместровый курс. Темы по канальному выравниванию, каналам с замираниями, широкополосным сигналам и по системам связи со многими пользователями могут быть включены в следующий семестр.

Я хочу выразить мою признательность профессору Кловскому за перевод книги на русский язык. Профессор Кловский является основоположником в области цифровой связи и особенно в области синтеза и анализа качества цифровой связи в каналах с рассеянием во времени и со случайно меняющимися параметрами. На протяжении всего периода перевода книги мы часто переписывались, и он сделал целый ряд критических замечаний и предложений, направленных на достижение ясности в изложении ряда вопросов в книге. Я благодарен ему за этот вклад.

Я имею существенную оговорку при публикации моей книги в России. Это касается ссылок лишь на несколько публикаций русских авторов в обсуждаемой области. Большинство ссылок, содержащихся в моей библиографии (имеющиеся в журнале IEEE, публикациях научных конференций, так же как и в книгах), написаны на английском языке. Я надеюсь, что русские читатели примут мои извинения за эти очевидные упущения, которые в большой степени объясняются моим недостаточным знанием русского языка.