Учебное пособие для вузов / Под ред. И.Б. Федорова и В.В. Калмыкова
2-е изд., стереотип.
Первое издание вышло в свет в 2005 г.
2015 г.
Тираж 300 экз.
Формат 60х90/16 (145x215 мм)
Исполнение: в мягкой обложке
ISBN 978-5-9912-0506-1
ББК 32.884
УДК 621.372.88
Гриф УМО
Рекомендовано УМО по образованию в области радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автоматизации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Радиоэлектронные системы» направления «Радиотехника»
Аннотация
Рассмотрены основы теории и принципы построения систем передачи дискретной информации, модели сообщений и каналов, основные информационные характеристики, вопросы выбора сигналов и способы их обработки системах передачи дискретных сообщений. Анализируется помехоустойчивость, освещены основные направления повышения эффективности радиотехнических систем передачи информации, общие вопросы их проектирования и реализации.
Для студентов радиотехнических и инфокоммуникационных специальностей, может быть использовано специалистами в области построения радиотехнических систем передачи информации.
Предисловие
Глава 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОСИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
1.1. Роль и значение радиосистем передачи информации.Краткий исторический очерк развития систем передачи информации
1.2. Информация, сообщение, сигнал
1.3. Обобщенная структурная схема. Основные подсистемы
1.4. Классификация систем передачи информации
1.5. Основные характеристики
Глава 2. СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СООБЩЕНИЙ, СИГНАЛОВ, ПОМЕХ
2.1. Математические модели сообщений
2.2. Векторное представление сообщений и сигналов
2.3. Дискретизация непрерывных сообщений с учетом их характеристик и реальных способов восстановления
2.4. Преобразование непрерывных сообщений в цифровую форму
Глава 3. КАНАЛЫ СВЯЗИ
3.1. Общие сведения
3.2. Искажения сигналов в непрерывных каналах
3.3. Помехи в каналах связи
3.4. Математические модели каналов
Глава 4. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
4.1. Основные задачи теории информации
4.2. Количество информации в дискретных сообщениях.Энтропия источника дискретных сообщений
4.3. Избыточность сообщений. Экономное кодирование
4.4. Пропускная способность дискретных каналов с шумом
4.5. Взаимная информация в непрерывных сообщениях. Дифференциальная энтропия. Эпсилон-энтропия
4.6. Пропускная способность непрерывных каналов с аддитивным шумом
4.7. Теорема кодирования для канала с помехами
Глава 5. ПЕРЕДАЧА И ПРИЕМ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ В КАНАЛАХ С ПОСТОЯННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
5.1. Постановка задачи синтеза оптимального различителя сигналов на основе теории статистических решений
5.2. Системы передачи с когерентной обработкой сигналов
5.3. Системы передачи с некогерентной обработкой сигналов
5.4. Системы передачи с фазовой модуляцией
Глава 6. ПЕРЕДАЧА И ПРИЕМ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ В КАНАЛАХ СО СЛУЧАЙНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
6.1. Помехоустойчивость и надежность одиночного приема сигналов в каналах с замираниями
6.2. Прием сигналов в каналах с замираниями
6.3. Использование сложных сигналов в каналах с многолучевостью
6.4. Адаптивные радиосистемы передачи информации по каналам с «небелым» шумом
Глава 7. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОЕ КОДИРОВАНИЕ. КОДЕКИ ДИСКРЕТНОГО КАНАЛА
7.1. Принципы построения корректирующих кодов
7.2. Классификация кодов
7.3. Основные характеристики и корректирующие свойства блочных кодов
7.4. Блочные коды. Построение кодеков
7.5. Сверточные коды
7.6. Использование кодов в системах с обратной связью
7.7. Сигнально-кодовые конструкции
7.8. Прием кодированных сигналов в целом
Глава 8. ШИРОКОПОЛОСНЫЕ ШУМОПОДОБНЫЕ СИГНАЛЫ В РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
8.1. Основные характеристики и классификация
8.2. Помехозащищенность радиотехнических систем с широкополосными шумоподобными сигналами
8.3. Псевдослучайные кодовые последовательности
8.4. Практическое применение ШПС в системах связи и управления
Глава 9. МНОГОАДРЕСНЫЕ СИСТЕМЫ
9.1. Принципы многостанционного доступа
9.2. Системы с временным разделением
9.3. Системы с частотным разделением
9.4. Асинхронные адресные системы
Глава 10. СИНХРОНИЗАЦИЯ В РАДИОСИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ
10.1. Принципы построения и основные характеристики систем синхронизации
10.2. Влияние точности оценки синхропараметров на качество работы систем
10.3. Фазовая синхронизация
10.4. Тактовая синхронизация
10.5. Цикловая синхронизация
10.6. Кадровая синхронизация
10.7. Синхронизация в системах с широкополосными сигналами
Глава 11. СИСТЕМЫ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ 291
11.1. Основные определения. Состав и назначение систем спутниковой связи1
11.2. Орбиты ИСЗ и зоны обслуживания систем спутниковой связи
11.3. Многостанционный доступ и методы разделения сигналов
11.4. Энергетика спутниковых линий
11.5. Бортовые ретрансляционные комплексы спутников связи
11.6. Земные станции спутниковой связи
11.7. Сети станций VSAT
11.8. Системы персональной подвижной спутниковой службы
11.9. Тенденции развития спутниковой связи при разработке новых систем
11.10. Обобщенные характеристики новых спутниковых систем связи и перспективы их развития
Глава 12. СОТОВЫЕ СИСТЕМЫ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ
12.1. Общая характеристика
12.2. Этапы развития систем сотовой связи
12.3. Принципы функционирования сотовых систем подвижной связи
12.4. Борьба с влиянием многолучевого распространения в системах подвижной связи
12.5. Аналоговые системы сотовой подвижной связи
12.6. Цифровые системы сотовой подвижной связи
12.7. Система сотовой подвижной связи CDMA
12.8. Сотовые радиотелефоны
12.9. Основные подходы к развитию систем подвижной связи третьего поколения
Заключение
Список литературы
Радиосистемы передачи видео информации могут использоваться различными ведомствами, но в большей степени они необходимы органам общественной безопасности. Видеонаблюдение и документирование является одним из важных способов получения оперативной информации для правоохранительных органов . Система видеонаблюдения с передачей информации по радиоканалу в своей простейшей конфигурации представляет сочетание передающего и приемного устройства с устройством документирования.
Принятое изображение сопровождается акустической информацией, полученной с помощью микрофона, установленного совместно с видеокамерой. Возможен вариант, при котором несколько передатчиков последовательно переключаются на одно приемное устройство и т.д.
1. Известно, что оборудование г. Лондона глобальной системой видеонаблюдения позволило раскрыть ряд серьезных преступлений.
Передача видео-аудиоинформации возможна как по кабельным сетям, так и по радиоканалу. Очевидно, что построение глобальной системы видеонаблюдения лишь на основе кабельной сети ограничивает ее возможности.
Преимущества перехода от аналоговой формы передачи изображений к цифровой заключаются в следующем:
повышается качество передаваемой информации;
сужается полоса частот, необходимая для передачи одного канала;
обеспечивается возможность получения изображения в движущемся транспортном средстве;
увеличивается дальность передачи изображения при той же мощности передатчика;
обеспечивается дистанционное управление скоростью передачи с приемной стороны, что обеспечивает качественную передачу как подвижных, так и неподвижных изображений (фотографий);
имеется возможность цифровой передачи аудиоинформации с высоким качеством;
гарантируется защита от несанкционированного перехвата изображения и звукового сопровождения;
на приемной стороне радиоканала открывается возможность многократной обработки сигналов изображения и звука без потери качества.
Перечислим требования, на которые в дальнейшем будем опираться при анализе и выборе методов помехоустойчивого кодирования для радиосистем передачи видео информации:
Вероятность ошибки на информационный бит Рош должна быть меньше 10й (при подобных значениях Рош с помощью современных алгоритмов кодирования видеоинформации обеспечивается требуемое качество ).
Значение задержки при взаимодействии передатчика с приемником не критично и может составлять несколько секунд
Скорость информационного потока составляет около 4 Мбит/с .
Радиосистемы передачи акуст и ч ее к OIL информации находят самостоятельное применение в правоохранительных органах для получения оперативной информации, необходимой для борьбы с преступностью .
Цифровая передача акустической информации имеет следующие преимущества по сравнению с аналоговой:
высокое качество принимаемого сигнала сохраняется в пределах дальности действия радиоканала;
повышается помехоустойчивость и помехозащищенность приема за счет использования оптимальных методов модуляции, кодирования и перемежения символов;
обеспечивается защита информации от несанкционированного прослушивания;
обеспечивается защита радиозакладного устройства от поиска методами, основанными на акустическом зондировании ;
упрощается задача командного управления радиозакладным устройством;
повышается надежность аппаратуры и т.д.
Радиосистемы передачи акустической информации в простейшей конфигурации содержит радиозакладку, приемник и записывающее устройство (магнитофон).
Перечислим требования, на которые в дальнейшем будем опираться при анализе и выборе методов помехоустойчивого кодирования для радиосистем передачи аудио информации:
Вероятность ошибки на информационный бит Рош должна быть меньше 10"3 (при подобных значениях Рош с помощью современных алгоритмов кодирования аудио информации обеспечивается требуемое качество ).
Значение задержки при взаимодействии передатчика с приемником не критично и может составлять несколько секунд (Скорость информационного потока составляет более 64 кбит/с .
Массогабаритные характеристики и энергопотребление критичны только для передающей стороны и ограничивают только сложность алгоритмов кодирования.
Схема помехоустойчивого кодирования, удовлетворяющая приведенным требованиям и оптимизированная по энергетическому выигрышу от кодирования, будет обеспечивать максимальную дальность связи.
Еще по теме 113. Радиосистемы передачи видео-аудио информации:
- 3.3. Помехоустойчивое кодирование в радиосистемах передачи видеоаудио информации
- 1.1. Ведомственные цифровые радиосистемы передачи информации и требования к их схемам помехоустойчивого кодирования
- 1.2. Обобщенная модель цифровой радиосистемы передачи информации
Радиосистема передачи - это система передачи, в которой сигналы электросвязи передаются посредством радиоволн в открытом пространстве.
Простейшая схема радиосвязи представлена на рис. 73. Для обеспечения односторонней радиосвязи в пункте, из которого ведется передача сигналов, размещают радиопередатчик и передающую антенну , а в пункте приема - радиоприемное устройство , содержащее приемную антенну и радиоприемник . Передаваемое сообщение поступает от источника информации в виде звука, буквенного текста, неподвижного изображения на преобразователь (Пр.С), где преобразуется в электрические сигналы низкой частоты. В зависимости от вида передаваемого сообщения преобразователем служит микрофон, передающий телеграфный или фототелеграфный аппарат и т.д. Далее сигнал поступает в радиопередающее устройство, состоящее из модулятора М , синтезатора несущей чистоты СЧ и усилителя модулированных колебаний УМК . С помощью модулятора один из параметров высокочастотного колебания изменяется по закону передаваемого сообщения. Модулированные высокочастотные колебания (радиосигналы ) подаются в передающую антенну, энергия радиочастотных колебаний передатчика излучается в тракт распространения радиоволн.
Радиопередающее Радиоприемное
устройство устройство
Рис. 73 . Структурная схема радиосвязи
На приемной станции радиоволны, пересекая приемную антенну, наводят в ней переменную ЭДС. Радиоприемное устройство с помощью селективных (избирательных) цепей (СЦ) отфильтровывают сигналы помех и других радиостанций. В детекторе (Д) происходит выделение из модулированных колебаний исходного электрического сигнала, который управлял радиопередатчиком. Преобразователь (Пр.С) преобразует электрический сигнал в сообщение, которое поступает в воспроизводящее устройство - громкоговоритель, буквопечатающий аппарат и т.д., после чего принятая информация поступает к получателю.
2.10. Принципы построения радиорелейных линий связи
На сетях РФ применяются различные системы радиосвязи˸ радиорелейные прямой видимости, тропосферные, на декаметровых волнах, ионосферные, спутниковые, и др.
Радиосистема передачи, в которой сигналы электросвязи передаются с помощью наземных ретрансляционных станций (рис. 37), называется радиорелейной системой передачи (РРСП).
Для радиорелейной связи Международный консультативный комитет по радио (МККР) выделил в дециметровом, сантиметровом, миллиметровом диапазонах ограниченные полосы частот 0,4; 2; 4; 6; 8; 11; 13 ГГц.
50…70…100 км
Рис. 74. Построение радиорелейной связи
На частотах ОВЧ- и СВЧ- диапазона, используемых в радиолинейных СП, надежная связь с низким уровнем помех должна быть получена только в условиях прямой видимости между антеннами, излучающими радиоволны. Расстояние между антеннами радиорелейных систем зависит от структуры земной поверхности и высоты антенн над ней. Типичные расстояния достигают 40…50 км при высотах башен и мачт, на которых устанавливаются антенны, около 100 м. В указанных диапазонах практически отсутствуют атмосферные и промышленные помехи, нет переходных взаимных помех между радиорелейными системами внутри одной страны и разных стран из-за невозможности свободного распространения радиоволн на большие расстояния.
