|
|
Главная | Научная деятельность | Издания | Системы, сети и устройства телекоммуникаций: Учеб. пособие. В.И. Николаев, Ю.Б. Нечаев, В.В, Прилепский, С.С. Гремяченский. / 2004
Системы, сети и устройства телекоммуникаций: Учеб. пособие. В.И. Николаев, Ю.Б. Нечаев, В.В, Прилепский, С.С. Гремяченский. / 2004
УДК 621.396.2
Н-63
Николаев В.И. и др. Системы, сети и устройства телекоммуникаций: Учеб. пособие/В.И. Николаев, Ю.Б. Нечаев, В.В, Прилепский, С.С. Гремяченский; Воронеж. НИИ связи. Воронеж, 2004. 351 с.
В настоящем учебном пособии рассматриваются вопросы построения современных цифровых телекоммуникационных систем и устройств в объеме требований кандидатского экзамена по специальности 05.12.13 «Системы, сети и устройства телекоммуникаций». Поскольку структура телекоммуникационных сетей должна охватывать не только стационарных, но и подвижных абонентов, причем доля последних постоянно возрастает, в пособии значительное место уделяется подвижным системам и устройствам телекоммуникаций.
Учебное пособие частично базируется на оригинальных работах коллектива Воронежского НИИ связи, поэтому оно может оказаться полезным инженерам и научным сотрудникам радиотехнических специальностей. |
Табл. 15. Ил. 226. Библиогр.: 26 назв.
Рецензенты:
кафедра «Информационные системы» факультета компьютерных наук Воронежского государственного университета, зав. кафедрой, д-р физ.-мат. наук, профессор Э.К. Алгазинов;
заслуженный деятель науки и техники РФ, д-р техн. наук, профессор А.П. Ярыгин (5-й Центральный научно-исследовательский испытательный институт МО РФ)
Введение
Предлагаемое учебное пособие предназначено для инженеров и студентов старших курсов радиотехнических специальностей при подготовке и сдаче вступительных экзаменов в аспирантуру и кандидатского экзамена по специальности 05.12.13 «Системы, сети и устройства телекоммуникаций». Учебное пособие базируется на следующих вузовских дисциплинах: «Электродинамика и распространение радиоволн», «Радиотехнические цепи и сигналы», «Теория электрической связи», «Теория оптимального приема сигналов», «Импульсные и цифровые устройства», «Теория информации».
В целом все они являются составной частью дисциплины «Информационные технологии». Этот термин возник в последней трети ХХ столетия, которое вначале называлось «веком электричества», в середине - «атомным веком», а в настоящее время - «веком информатики».
Действительно, мир переживает сегодня информационный бум. В теории информатики есть понятие «удвоение информационного потока» - это временной интервал, в течение которого количество накопленной в мире информации удваивается. Если в средние века удвоение происходило за 100 лет, в начале ХХ века — за 10 лет, то, начиная с 1990 года, происходит ежегодное удвоение накопленной в мире информации.
Сегодня в США доля средств, направляемых в информатику, в валовом национальном продукте превышает 10% и уже опережает все другие отрасли промышленности, в том числе автомобильную.
Учебное пособие состоит из пяти глав, содержание которых понятно уже из их названия. Пособие, в основном, базируется на общепризнанной научной и учебно-методической литературе отечественных и зарубежных авторов, список которой дается в конце пособия. Вместе с тем в ряд разделов включены материалы, отражающие современное состояние вопросов построения и разработки систем, сетей и устройств телекоммуникаций на основе оригинальных работ специалистов Воронежского НИИ связи, в том числе и авторского коллектива, опубликованных как в периодической печати, так и в ведомственной литературе, доступ к которой затруднен. В этом случае материалы даются в более подробном изложении. В целом же авторы ставили перед собой цель обеспечить полноту учебного пособия достаточной для сдачи вступительного экзамена в аспирантуру и кандидатского экзамена по специальности 05.12.13 без дополнительного обращения к первоисточникам, учитывая при этом, что при сдаче экзамена по специальности по программе кандидатского минимума аспирант готовится еще и по специальной программе.
Работа над пособием распределялась следующим образом: гл. 1 написана канд. техн. наук, профессором В.И. Николаевым, гл. 2 и 4 — доктором техн. наук В.В. Прилепским, глава 3 — канд. физ.-матем. наук, доцентом С.С. Гремяченским, глава 5 — доктором физ.-матем. наук, профессором Ю.Б. Нечаевым.
Авторы глубоко признательны рецензентам: заслуженному деятелю науки и техники РФ, доктору технических наук, профессору А.П. Ярыгину (5-й Центральный научно-исследовательский испытательный институт) и коллективу кафедры «Информационные системы» Воронежского госуниверситета во главе с доктором физ.-мат. наук, профессором Э.К. Алгазиновым.
Авторы будут благодарны за замечания, которые помогут им в предполагаемой дальнейшей работе по улучшению учебного пособия и расширению области его применения.
Замечания следует направлять по адресу: 394018, г. Воронеж, ул. Плехановская, 14, ФГУП ВНИИС, редакция журнала «Теория и техника радиосвязи».
Содержание
Введение |
3 |
Глава 1. |
Общие сведения о системах телекоммуникаций и радиоканалах
|
5 |
1.1. |
Особенности распространения радиоволн в радиолиниях наземной связи |
5 |
1.1.1. |
Уравнение Максвелла. Поле диполя в свободном пространстве |
7 |
1.1.2. |
Поле источника, расположенного на Земле (задача Зоммерфельда). Формула Шулейкина-Ван-дер-Поля |
11 |
1.1.3. |
Поле источника, поднятого над землей. Интерференционные формулы. Квадратичная формула Введенского |
19 |
1.1.4. |
Критерий Рэлея гладкой поверхности. Основные методы расчета поля на пересеченной местности |
25 |
1.1.5. |
Особенности распространения радиоволн на трассах при подвижной связи. Разнесенный прием |
33 |
1.1.6. |
Особенности распространения коротких радиоимпульсов при подвижной связи |
43 |
1.1.7. |
Особенности распространения радиоволн сантиметрового, миллиметрового и оптического диапазонов. Радиорелейные линии связи |
46 |
1.1.8. |
Особенности распространения радиоволн в тропосферных, ионосферных и метеорных радиолиниях |
54 |
1.2. |
Основные понятия о системах и каналах связи |
73 |
1.2.1. |
Принципы построения систем и сетей связи, передачи информации, их классификация и эффективность |
74 |
1.2.2. |
Многоканальные системы передачи информации. Методы разделения канальных сигналов |
78 |
1.2.3. |
Распределение информации в системах связи. Нагрузка и трафик системы. Формула Эрланга |
84 |
1.3. |
Радиотелефонные системы связи |
91 |
1.3.1. |
Радиальные системы с каналами общего доступа. Сотовые системы I поколения (аналоговые) |
92 |
1.3.2. |
Системы с сотовой структурой |
96 |
1.3.3. |
Тенденции и перспективы развития цифровых систем подвижной связи |
103 |
1.3.4. |
Принципы передачи информации в цифровых системах подвижной связи |
117 |
1.3.5. |
Принципы построения цифровых систем подвижной связи с временным разделением каналов (TDMA) |
124 |
1.3.6. |
Системы подвижной связи с кодовым разделением каналов (CDMA) |
132 |
1.3.7. |
Сравнительные характеристики технологий TDMA и CDMA . Прогноз развития систем III поколения |
144 |
1.3.8. |
Спутниковые системы радиотелефонной связи |
148 |
Глава 2. |
Виды сигналов, их формирование и характеристики
|
154 |
2.1. |
Цифровая передача аналоговых сообщений |
154 |
2.1.1. |
Преобразование непрерывных сообщений в цифровую форму |
154 |
2.1.2. |
Кодирование речи |
158 |
2.1.3. |
Современные вокодеры |
161 |
2.2. |
Аналоговая модуляция радиосигналов |
166 |
2.2.1. |
Амплитудная модуляция (АМ) |
167 |
2.2.2. |
Балансная амплитудная модуляция (БАМ) |
169 |
2.2.3. |
Однополосная амплитудная модуляция |
170 |
2.2.4. |
Фазовая модуляция (ФМ) |
171 |
2.2.5. |
Частотная модуляция (ЧМ) |
173 |
2.3. |
Цифровая модуляция |
175 |
2.3.1. |
Амплитудная манипуляция (АМн) |
178 |
2.3.2. |
Бинарная фазовая манипуляция (BPSK) |
178 |
2.3.3. |
Квадратурная фазовая манипуляция (QPSK) |
179 |
2.3.4. |
Квадратурная фазовая манипуляция со сдвигом (O-QPSK) |
181 |
2.3.5. |
Фазовая манипуляция π/4- DQPSK |
182 |
2.3.6. |
Многофазная манипуляция (M-PSK) |
182 |
2.3.7. |
Амплитудно-фазовая манипуляция (АФМн) |
186 |
2.3.8. |
Квадратурная амплитудная манипуляция (КАМ, QAM) |
187 |
2.3.9. |
Частотная манипуляция с минимальным сдвигом (MMC, MSK) |
188 |
2.3.10. |
Частотная манипуляция с минимальным сдвигом и предварительной гауссовской фильтрацией (GMSK) |
192 |
Глава 3. |
Кодирование сообщений в системе телекоммуникаций
|
194 |
3.1. |
Информация в канале связи |
194 |
3.1.1. |
Цифровые системы связи |
194 |
3.1.2. |
Модели канала |
197 |
3.1.3. |
Информация и энтропия |
200 |
3.1.4. |
Пропускная способность канала |
203 |
3.1.5. |
Непрерывные системы связи. Формула Шеннона |
205 |
3.2. |
Кодирование с исправлением ошибок |
207 |
3.2.1. |
Основные принципы кодирования |
208 |
3.2.2. |
Классификация кодов |
212 |
3.3. |
Циклические коды |
214 |
3.3.1. |
Общие сведения |
214 |
3.3.2. |
Подклассы циклических кодов |
220 |
3.4. |
Сверточные коды |
228 |
3.4.1. |
Общие сведения |
228 |
3.4.2. |
Пороговое декодирование |
231 |
3.4.3. |
Алгоритм декодирования Витерби |
233 |
Глава 4. |
Синхронизация в цифровых системах
|
240 |
4.1. |
Следящие системы синхронизации. Система ФАПЧ. |
240 |
4.1.1. |
Основные параметры. Режимы захвата и слежения |
240 |
4.1.2. |
Уравнение системы ФАПЧ |
244 |
4.1.3. |
Слежение за допплеровским сдвигом частоты. Системы ФАПЧ 1-го, 2-го и 3-го порядков |
248 |
4.1.4. |
Устойчивость систем ФАПЧ |
253 |
4.1.5. |
Цифровые системы ФАПЧ |
255 |
4.2. |
Системы восстановления несущей частоты ФМн- сигналов |
258 |
4.2.1. |
Восстановление несущей частоты бинарных Мн- сигналов |
258 |
4.2.2. |
Восстановление несущей частоты 4 фазных Мн- сигналов |
261 |
4.3. |
Тактовая синхронизация в системах цифровой связи |
263 |
4.3.1. |
Схема тактовой синхронизации |
263 |
4.3.2. |
Блоковая и кадровая синхронизация |
267 |
4.4. |
Синхронизация по задержке в приемниках ШПС |
268 |
Глава 5. |
Общие сведения о сетях телекоммуникаций
|
272 |
5.1. |
Классификация и принципы построения сетей |
272 |
5.1.1. |
Топология информационно-вычислительных сетей |
272 |
5.1.2. |
Линия связи |
277 |
5.1.3. |
Блоки взаимодействия |
280 |
5.2. |
Методы коммутации в телекоммуникационных сетях |
282 |
5.2.1. |
Коммутация каналов |
283 |
5.2.2. |
Коммутация пакетов. Дейтаграммная передача пакетов и сети с виртуальными каналами |
285 |
5.2.3. |
Коммутация сообщений |
291 |
5.3. |
Методы доступа пользователей к сети |
293 |
5.3.1. |
Метод случайного доступа CSMA/CD |
293 |
5.3.2. |
Метод с состязаниями (система ALOHA) |
297 |
5.3.3. |
Детерминированные методы доступа |
298 |
5.4. |
Маршрутизация в системах передачи данных |
303 |
5.4.1. |
Принципы маршрутизации |
303 |
5.4.2. |
Алгоритмы (методы) маршрутизации |
306 |
5.5. |
Концепции открытости сетевых технологий. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (BOC/ OSI) |
315 |
5.6. |
Стандартные стеки коммуникационных протоколов |
321 |
5.6.1. |
Стек OSI |
324 |
5.6.2. |
Стек TCP/IP |
325 |
5.7. |
Особенности вычислительных сетей |
329 |
5.7.1. |
Сети X. 25 |
329 |
5.7.2. |
Сети Frame Relay |
333 |
5.7.3. |
Технология ATM |
337 |
Литература |
346 | |
|
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 25.04.1977 г. орденом Трудового Красного Знамени награжден ВНИИС (ныне АО «Концерн «Созвездие»)
|