Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Теория электрической связи

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 451400.02.01
Доступ онлайн
от 368 ₽
В корзину
Изложена теория электрической связи, включающая основы теории сигналов, теории информации, теории оптимальных методов приема сигналов на фоне помех. Рассмотрены математические модели и характеристики сигналов, помех и каналов. Описаны вопросы синтеза оптимальных приемников для заданных сигналов и нормального белого шума и оценки потенциальной помехоустойчивости. Формулируются основные положения теории разделения дискретных сигналов на фоне флуктуационных помех, включая взаимную помеху. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по телекоммуникационным специальностям.
89
238
294
Клюев, Л. Л. Теория электрической связи : учебник / Л.Л. Клюев. — Москва : ИНФРА-М, 2019. — 447 с. — (Высшее образование). - ISBN 978-5-16-011447-7. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/959934 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
ТЕОРИЯ 
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ 
СВЯЗИ

Л.Л. КЛЮЕВ

Утверждено 
Министерством образования Республики Беларусь 
в качестве учебника для студентов 
учреждений высшего образования по специальностям
«Инфокоммуникационные технологии (по направлениям)», 
«Инфокоммуникационные системы», 
«Защита информации в телекоммуникациях»

Москва
ИНФРА-М
2019

УЧЕБНИК

УДК 621.391(075.8)
ББК 32.88-01я73
 
К52

Клюев Л.Л.
К52  
Теория электрической связи : учебник / Л.Л. Клюев. — М. : 
ИНФРА-М, 2019. — 447 с. — (Высшее образование).

ISBN 978-5-16-011447-7 (print)
ISBN 978-5-16-107709-2 (online)
Изложена теория электрической связи, включающая основы теории 
сигналов, теории информации, теории оптимальных методов приема сигналов на фоне помех. Рассмотрены математические модели и характеристики сигналов, помех и каналов. Описаны вопросы синтеза оптимальных 
приемников для заданных сигналов и нормального белого шума и оценки 
потенциальной помехоустойчивости. Формулируются основные положения теории разделения дискретных сигналов на фоне флуктуационных помех, включая взаимную помеху.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по телекоммуникационным специальностям.

УДК 621.391(075.8)
ББК 32.88-01я73

Р е ц е н з е н т ы:
Шевчук В.Г., доцент, заведующий кафедрой «Системы передачи информации» Белорусского государственного университета транспорта;
Голиков В.Ф., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Информационные технологии в управлении» Белорусского 
национального технического университета

А в т о р:
Клюев Л.Л., доктор технических наук, профессор Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники

ISBN 978-5-16-011447-7 (print)
ISBN 978-5-16-107709-2 (online)
© Клюев Л.Л., 2016

Оглавление

Предисловие..............................................................................................................................9

Список.сокращений..............................................................................................................10

Введение...................................................................................................................................11

Глава 1. Основные понятия теории связи..................................................................14
1.1..Информация,.сообщение,.сигнал.............................................................................14
1.2..Связь,.сеть.связи,.система.связи.............................................................................17
1.3..Кодирование.и.модуляция.........................................................................................23
1.4..Демодуляция.и.декодирование................................................................................26
1.5..Основные.характеристики.систем.связи..............................................................27
Контрольные вопросы...........................................................................................................30

Глава 2. Детерминированные сигналы и их математические модели............31
2.1..Разложение.детерминированных.функций.в.ортогональные.ряды...........31
2.2..Спектральная.плотность.сигнала............................................................................38
2.3..Спектральная.плотность.мощности.детерминированного.сигнала............51
2.4..Автокорреляционная.функция.................................................................................52
2.5..Комплексное.и.квазигармоническое.представление.узкополосных.
сигналов............................................................................................................................66
2.6..Геометрические.представления.сигналов.............................................................70
2.7..Теорема.Котельникова.................................................................................................76
2.8..Ряд.Уолша.........................................................................................................................83
Контрольные вопросы...........................................................................................................88

Глава 3. Методы формирования и преобразования сигналов...........................89
3.1..Определения.линейной,.нелинейной.и.параметрической.систем..............89
3.2..Преобразование.сигналов.в.параметрических.и.нелинейных.цепях.........90
3.2.1..Линейные.преобразования.дискретного.спектра...................................90
3.2.2..Линейное.преобразование.непрерывной.спектральной..
плотности..............................................................................................................92
3.2.3..Преобразование.дискретного.спектра.параметрической.цепью.......94
3.2.4..Преобразование.спектральной.плотности.параметрической..
цепью.......................................................................................................................95
3.2.5..Безынерционное.преобразование.дискретного.спектра......................97
3.2.6..Безынерционное.преобразование.спектральной.плотности........... 103
3.3..Преобразование.частоты..Модуляция.и.детектирование............................ 105
3.3.1..Преобразование.частоты............................................................................... 105
3.3.2..Модуляция......................................................................................................... 108
3.3.3..Детектирование................................................................................................ 112

Оглавление
4

3.4..Амплитудная.модуляция.гармонического.переносчика.............................. 113
3.4.1..Модулирующие.сигналы.............................................................................. 113
3.4.2..Амплитудная.непрерывная.модуляция.с.подавленной..
несущей............................................................................................................... 114
3.4.3..Амплитудная.непрерывная.модуляция.с.большим.уровнем.
несущей............................................................................................................... 117
3.4.4..Двоичная.амплитудная.модуляция.......................................................... 121
3.4.5..Амплитудная.модуляция.с.одной.боковой.полосой.......................... 123
3.4.6..Векторное.представление.непрерывных.
амплитудно‑модулированных.сигналов................................................. 124
3.5..Частотная.модуляция.гармонического.переносчика.................................... 126
3.5.1..Непрерывный.частотно‑модулированный.сигнал..
с.малым.индексом.модуляции.................................................................... 126
3.5.2..Непрерывный.частотно‑модулированный.сигнал..
с.большим.индексом.модуляции............................................................... 129
3.5.3..Методы.формирования.непрерывного..
частотно‑модулированного.сигнала......................................................... 131
3.5.4..Дискретная.частотная.модуляция............................................................ 134
3.6..Фазовая.модуляция.гармонического.переносчика........................................ 138
3.6.1..Непрерывная.фазовая.модуляция............................................................ 138
3.6.2..Двоичная.фазовая.модуляция.................................................................... 138
3.6.3..Многократная.фазовая.модуляция........................................................... 141
3.6.4..Квадратурная.амплитудная.модуляция.................................................. 145
3.6.5..Квадратурная.двоичная.фазовая.модуляция........................................ 146
3.7..Дискретная.модуляция.шумоподобного.сигнала........................................... 147
3.7.1..Двоичная.модуляция.постоянного.тока................................................. 147
3.7.2..Генерирование.шумоподобных.сигналов................................................ 148
3.7.3..Модуляция.шумоподобного.сигнала.по.форме................................... 152
3.8..Модуляция.импульсного.переносчика............................................................... 158
3.8.1..Амплитудно‑импульсная.модуляция....................................................... 158
3.8.2..Широтно‑импульсная.и.фазо‑импульсная.модуляция..................... 160
3.8.3..Импульсно‑кодовая.модуляция................................................................. 163
3.8.4..Дифференциальная.импульсно‑кодовая.модуляция......................... 165
3.8.5..Дельта‑модуляция........................................................................................... 168
3.9..Некогерентное.детектирование............................................................................. 170
3.9.1..Некогерентное.детектирование.непрерывного.
амплитудно‑модулированного.сигнала................................................... 170
3.9.2..Некогерентное.детектирование.двоичных.сигналов.......................... 173
3.9.3..Детектирование.непрерывного.частотно‑модулированного..
сигнала................................................................................................................. 175
3.9.4..Детектирование.сигнала.с.амплитудно‑импульсной..
модуляцией........................................................................................................ 178
3.9.5..Декодирование.сигнала.с.импульсно‑кодовой.модуляцией........... 179

Оглавление
5

3.9.6..Декодирование.сигнала.с.дифференциальной..
импульсно‑кодовой.модуляцией............................................................... 179
3.9.7..Декодирование.дельта‑модулированного.сигнала.............................. 180
3.9.8..Детектирование.сигналов.с.широтно‑импульсной..
модуляцией.и.с.фазо‑импульсной.модуляцией................................... 183
3.10..Когерентное.детектирование................................................................................ 183
3.10.1..Математическая.модель.когерентного.детектора.......................... 183
3.10.2..Когерентное.детектирование.амплитудно‑модулированного.
сигнала.с.одной.боковой.полосой....................................................... 185
3.10.3..Когерентное.детектирование.двоичного..
фазо‑модулированного.сигнала............................................................ 187
3.10.4..Детектирование.сигналов.с.относительной..
фазовой.модуляцией................................................................................. 188
3.10.5..Детектирование.шумоподобных.сигналов........................................ 191
3.11..Цифровая.обработка.сигналов............................................................................ 194
3.11.1..Цифровые.и.дискретные.фильтры...................................................... 194
3.11.2..Влияние.дискретизации.и.квантования.на.качество.
передаваемой.информации.................................................................... 196
3.11.3..Дискретное.преобразование.Фурье..................................................... 202
3.11.4..Быстрое.преобразование.Фурье........................................................... 204
3.11.5..Дискретное.преобразование.Уолша..................................................... 205
3.11.6..Линейная.цифровая.фильтрация......................................................... 206
Контрольные вопросы........................................................................................................ 210

Глава 4. Случайные сигналы и их математические модели............................. 212
4.1..Математические.модели.непрерывных.случайных.процессов.................. 212
4.2..Математические.модели.дискретных.случайных.процессов..................... 221
4.3..Функция.корреляции.и.спектральная.плотность.мощности..................... 224
4.4..Нормальный.случайный.процесс......................................................................... 227
4.5..Узкополосные.случайные.процессы.................................................................... 231
4.6..Геометрические.представления.случайных.сигналов.и.помех.................. 235
Контрольные вопросы........................................................................................................ 236

Глава 5. Каналы связи..................................................................................................... 238
5.1..Общие.сведения.о.каналах.передачи.информации....................................... 238
5.1.1..Классификация.каналов............................................................................... 238
5.1.2..Краткие.сведения.о.причинах.искажений.сигналов.......................... 239
5.1.3..Помехи.в.каналах.связи................................................................................ 243
5.2..Математические.модели.каналов.связи............................................................. 245
5.2.1..Модель.непрерывного.канала.без.шума................................................. 245
5.2.2..Модель.непрерывного.канала.с.аддитивным.гауссовым..
шумом.................................................................................................................. 246
5.2.3..Канал.с.неопределенной.фазой.сигнала................................................. 248

Оглавление
6

5.2.4..Канал.с.межсимвольной.интерференцией.и.аддитивным..
шумом.................................................................................................................. 249
5.2.5..Математические.модели.дискретных.каналов.связи......................... 250
5.2.6..Математическая.модель.дискретно‑непрерывного.канала..
связи..................................................................................................................... 252
5.2.7..Особенности.оптических.каналов.связи................................................ 253
5.3..Воздействие.сигналов.и.помех.на.звенья.каналов.связи............................ 255
5.3.1..Постановка.задачи.......................................................................................... 255
5.3.2..Прохождение.случайных.сигналов.и.помех..
через.линейные.системы............................................................................... 256
5.3.3..Прохождение.случайных.сигналов.и.помех..
через.нелинейные.системы.......................................................................... 258
5.3.4..Прохождение.суммы.гармонического.сигнала..
и.узкополосного.шума.через.когерентный.детектор......................... 262
5.3.5..Прохождение.суммы.гармонического.сигнала..
и.узкополосного.шума.через.некогерентный.детектор..................... 264
Контрольные вопросы........................................................................................................ 267

Глава 6. Теория передачи сообщений....................................................................... 268
6.1..Общие.сведения.......................................................................................................... 268
6.1.1..Количество.информации.в.дискретных.сообщениях...
Понятие.энтропии........................................................................................... 268
6.1.2..Производительность.источника.дискретных.сообщений...
Скорость.передачи.информации............................................................... 274
6.2..Информационные.характеристики.источников.непрерывных..
сообщений..................................................................................................................... 276
6.2.1..Дифференциальная.энтропия..................................................................... 276
6.2.2..Скорость.передачи.информации............................................................... 281
6.2.3..Эпсилон‑энтропия........................................................................................... 282
6.3..Пропускная.способность.канала.связи.............................................................. 287
6.3.1..Пропускная.способность.дискретного.канала.связи......................... 287
6.3.2..Пропускная.способность.непрерывного.канала.связи...................... 289
Контрольные вопросы........................................................................................................ 293

Глава 7. Теория помехоустойчивости систем связи........................................... 294
7.1..Оптимальный.прием.сигналов,.известных.точно...
Критерии.оптимального.приема.......................................................................... 294
7.2..Синтез.оптимальных.приемников.дискретных.сигналов,.
известных.точно.......................................................................................................... 300
7.2.1..Реализация.оптимального.приема.на.базе.коррелятора.................. 300
7.2.2..Бинарное.обнаружение.сигналов.............................................................. 304
7.2.3..Бинарное.распознавание.сигналов........................................................... 310
7.2.4..Реализация.алгоритма.оптимального.приема.на.основе.
согласованных.фильтров.............................................................................. 315

Оглавление
7

7.3..Оптимальный.прием.дискретного.сигнала.со.случайными..
параметрами................................................................................................................. 324
7.3.1..Оптимальный.прием.при.неопределенной.фазе..
дискретного.сигнала....................................................................................... 324
7.3.2..Оптимальный.прием.при.неопределенной.фазе..
и.амплитуде.сигнала...................................................................................... 341
7.4..Неоптимальные.методы.приема.дискретных.сообщений........................... 342
7.5..Прием.дискретных.сообщений.в.каналах.с.рассеянием.............................. 346
7.6..Борьба.с.импульсными,.сосредоточенными.и.межсимвольными..
помехами.................................................................................................................................349
7.7..Помехоустойчивость.приема.дискретных.сигналов...................................... 351
7.7.1..Потенциальная.помехоустойчивость.приема.двоичных..
сигналов,.известных.точно........................................................................... 351
7.7.2..Помехоустойчивость.оптимального.приема.одного..
из.m.сигналов,.известных.точно................................................................ 356
7.7.3..Помехоустойчивость.оптимального.приема.дискретных..
сигналов.с.неизвестными.(случайными).начальными..
фазами................................................................................................................. 363
7.7.4..Помехоустойчивость.оптимального.приема.
амплитудно‑модулированного.сигнала.с.неизвестной..
(случайной).начальной.фазой.................................................................... 364
7.8..Оптимальный.прием.непрерывных.сообщений.............................................. 366
7.8.1..Показатели.качества.передачи................................................................... 366
7.8.2..Прием.сигнала,.модулированного.сообщением................................... 368
7.8.3..Сравнительная.оценка.помехоустойчивости.систем.передачи.
непрерывных.сообщений.............................................................................. 371
7.9..Цифровые.методы.передачи.непрерывных.сообщений............................... 380
7.9.1..Общие.сведения.о.цифровых.методах.передачи..
Помехоустойчивость.цифровых.методов.передачи..
непрерывных.сообщений.............................................................................. 380
7.9.2..Структурная.схема.системы.передачи.непрерывных..
сообщений.цифровым.способом................................................................ 383
7.9.3..Мощность.шума.квантования..................................................................... 384
7.9.4..Влияние.помех.на.качество.передачи.сообщений.............................. 385
7.9.5..Влияние.квантования.и.помех.на.качество.передачи..
сообщений.......................................................................................................... 387
Контрольные вопросы........................................................................................................ 389

Глава 8. Основы теории разделения сигналов...................................................... 390
8.1..Укрупненная.структурная.схема.многоканальной.системы..
связи................................................................................................................................ 390
8.2..Решение.проблемы.разделения.сигналов.в.рамках.теории..
оптимальных.методов.приема.сигналов.на.фоне.помех............................. 393
8.3..Условие.линейного.разделения.сигналов.......................................................... 394

Оглавление
8

8.4..Разделение.группового.сигнала.оптимальными.приемниками................ 395
8.4.1..Синхронные.системы..Параллельная.передача.информации........ 395
8.4.2..Асинхронные.системы................................................................................... 403
8.5..Частотное.разделение.дискретных.канальных.сигналов............................. 405
8.6..Разделение.сигналов.по.форме............................................................................. 408
8.7..Фазовое.разделение.дискретных.сигналов....................................................... 412
8.8..Временное.разделение.сигналов........................................................................... 414
8.9..Пространственное.разделение.сигналов............................................................ 416
8.10..Поляризационное.разделение.сигналов.......................................................... 418
Контрольные вопросы........................................................................................................ 419

Глава 9. Эффективность систем связи..................................................................... 421
9.1..Оценка.эффективности.систем.связи................................................................. 421
9.2..Принципы.системного.подхода.к.исследованию.и.разработке..
систем.связи................................................................................................................. 423
9.3..Анализ.систем.связи.по.их.эффективности..................................................... 425
9.3.1..Энергетическая.и.частотная.эффективность.систем.связи............. 425
Контрольные вопросы........................................................................................................ 429

Заключение.......................................................................................................................... 430

Приложения......................................................................................................................... 432
1..Дельта‑функция,.ее.свойства..................................................................................... 432
2..Коды.Баркера.................................................................................................................. 433
3..Ортогональные.коды.................................................................................................... 434
4..Симплексные.коды........................................................................................................ 437

Литература............................................................................................................................ 439

Предисловие

В. учебнике. изложены. теоретические. основы. электрической.
связи.(электросвязи),.которые.являются.базовыми.для.подготов‑
ки.инженеров.по.специальностям:.«Инфокоммуникационные.тех‑
нологии.(по.направлениям)»,.«Инфокоммуникационные.системы»,.
«Защита.информации.в.телекоммуникациях».
В.основу.книги.положено.исправленное,.переработанное.и.до‑
полненное.издание.2008.г.,.построенное.на.материале.лекций,.чи‑
тавшихся. автором. на. протяжении. ряда. лет. в. Белорусском. госу‑
дарственном. университете. информатики. и. радиоэлектроники.
и.в.Высшем.государственном.колледже.связи.
Значительное.внимание.уделено.физическому.толкованию.по‑
нятий. и. математическим. выкладкам.. Объем. сведений. из. курса.
высшей.математики,.читаемого.на.первом.и.втором.курсах.вузов,.
достаточен.для.понимания.излагаемого.материала..Усвоению.мате‑
риала.способствуют.примеры.решения.задач..Формулы.и.соотно‑
шения.математического.анализа.позволяют.производить.инженер‑
ные.расчеты..Для.закрепления.материала.каждая.глава.содержит.
контрольные.вопросы.
Автор.выражает.благодарность:
ˆ
ˆ коллективу.кафедры.и.заведующему.кафедрой.«Защита.ин‑
формации».Белорусского.государственного.университета.инфор‑
матики. и. радиоэлектроники. профессору,. доктору. технических.
наук.Л.М..Лынькову.за.участие.в.обсуждении.книги;
ˆ
ˆ коллективу.кафедры.«Системы.передачи.информации».Бе‑
лорусского.государственного.университета.транспорта.за.участие.
в.обсуждении.книги;.рецензенту,.заведующему.этой.кафедрой,.до‑
центу.В.Г..Шевчуку.за.содержащиеся.в.рецензии.критические.за‑
мечания;
ˆ
ˆ рецензенту,.заведующему.кафедрой.«Информационные.тех‑
нологии.в.управлении».Белорусского.национального.технического.
университета.профессору,.доктору.технических.наук.В.Ф..Голикову.
за.содержащиеся.в.рецензии.критические.замечания.
Обсуждение.и.рецензионные.замечания.способствовали.улуч‑
шению.книги.

Список сокращений

.
АИМ. —.амплитудно‑импульсная.модуляция
.
АМ. —.амплитудная.модуляция
.
АМ‑БУН. —.амплитудная. модуляция. с. большим. уровнем. не‑
сущей
.
АМ‑ОБП. —.амплитудная.модуляция.с.одной.боковой.полосой
.
АМ‑ПН. —.амплитудная.модуляция.с.подавленной.несущей
.
АЦП. —.аналого‑цифровой.преобразователь
.
АЧХ. —.амплитудно‑частотная.характеристика
.
БПФ. —.быстрое.преобразование.Фурье
.
ДИКМ. —.дифференциальная.импульсно‑кодовая.модуляция
.
ДМ. —.дельта‑модуляция
.
ДПФ. —.дискретное.преобразование.Фурье
.
ДФМ. —.двукратная.фазовая.модуляция
.
ИКМ. —.импульсно‑кодовая.модуляция
.
КАМ. —.квадратурная.амплитудная.модуляция
.
ОФМ. —.относительная.фазовая.модуляция
.
СФ. —.согласованный.фильтр
.
ФИМ. —.фазо‑импульсная.модуляция
.
ФМ. —.фазовая.модуляция
.
ФНЧ. —.фильтр.нижних.частот
.
ФЧХ. —.фазо‑частотная.характеристика
.
ЦАП. —.цифроаналоговый.преобразователь
.
ЦОС. —.цифровая.обработка.сигналов
.
ЦФ. —.цифровой.фильтр
.
ЧИМ. —.частотно‑импульсная.модуляция
.
ЧМ. —.частотная.модуляция
.
ШИМ. —.широтно‑импульсная.модуляция
.
ШС. —.шумоподобный.сигнал

ВВедение

Теория.и.техника.электросвязи.(далее.—.связи).неразрывны.
с. открытиями,. которые. были. сделаны. в. начале. XIX. в.. В. 1800. г..
А..Вольта.создал.химический.источник.тока..Открытие,.сделанное.
в.1820.г..X..Эрстедом,.касалось.способности.электрического.тока.
отклонять.магнитную.стрелку..В.том.же.году.A..Ампер.предложил.
использовать. магнитное. действие. электрического. тока. для. пере‑
дачи.по.проводам.буквенного.текста..В.1831.г..М..Фарадей.открыл.
закон.электромагнитной.индукции,.устанавливающий.связь.между.
электрическими.и.магнитными.возмущениями..Б..Якоби.в.1839.г..
предложил. телеграфный. аппарат,. записывающий. сигнал. в. виде.
ломаной.линии..С..Морзе.изобрел.и.в.1837.г..продемонстрировал.
телеграфный.аппарат,.предложил.телеграфную.азбуку,.в.которой.
буквы.обозначались.комбинацией.точек.и.тире..Эта.азбука.исполь‑
зуется.до.сих.пор.
В.России.первая.линия.связи.с.пишущим.телеграфным.аппа‑
ратом.была.введена.в.1841.г..(между.Зимним.дворцом.и.Главным.
штабом.в.Петербурге),.а.в.США.—.в.1844.г..(между.Вашингтоном.
и.Балтимором).
Развитие.телеграфа.послужило.толчком.к.созданию.телефона..
Первый.опыт.использования.электричества.для.передачи.речи.на.
расстояние.относится.к.1837.г..Спустя.40.лет.А..Белл.запатентовал.
телефон..Для.передачи.речи.вначале.использовались.телеграфные.
линии,.но.качество.принимаемых.сообщений.было.низкое..Поэтому.
началось.строительство.специальных.двухпроводных.телефонных.
линий..Одна.из.таких.линий.была.построена.в.1898.г..между.Петер‑
бургом.и.Москвой.
Начало.внедрения.телефонной.связи.в.нашей.республике.от‑
носится.к.1891.г.,.когда.в.Минске.был.установлен.первый.телефон..
Строительство. телефонной. сети. общего. пользования. началось.
в.1896.г.
Теоретические.основы.радиосвязи.были.разработаны.Дж..Мак‑
свеллом.. В. его. работе. «Трактат. об. электричестве. и. магнетизме».
(1873). впервые. сформулирован. важный. для. практического. ис‑
пользования.вывод:.любой.проводник,.по.которому.протекает.пе‑
ременный.ток,.излучает.в.пространство.электромагнитные.волны,.
которые.распространяются.со.скоростью.света..Экспериментально.

Введение
12

это.было.подтверждено.Г..Герцом.в.1888.г..Он.осуществил.излуче‑
ние.электромагнитных.волн.в.пространство.и.обнаружил.их.при.
помощи.простейшего.резонатора.
Впервые.передача.сообщения.на.расстояние.с.помощью.элек‑
тромагнитных.волн.была.продемонстрирована.в.1895.г..А.С..Попо‑
вым.при.помощи.разработанного.для.этой.цели.приемника.
В.начале.1900.г..приемник.А.С..Попова.был.применен.для.ра‑
диосвязи.на.расстояние.45.км.при.проведении.работ.по.ликвида‑
ции. аварии. броненосца. у. острова. Гогланд.. В. 1901. г.. в. реальных.
корабельных.условиях.им.была.организована.радиосвязь.на.рас‑
стояние.до.150.км.
Увеличение. дальности. связи. и. повышение. ее. качества. стало.
возможным.благодаря.изобретению.диода.Дж..Флемингом.(1904).
и.триода.Ли.де.Форестом.(1907)..Эти.изобретения.положили.на‑
чало.развитию.электроники.
Первая.в.мире.радиовещательная.станция.мощностью.12.кВт.
была.построена.в.1922.г..в.Москве,.позднее.—.радиостанция.РВ‑10.
в.Минске..Радиопередачи.на.этой.радиостанции.начались.в.1925.г.
Развитие.радио.стимулировало.рождение.нового.средства.пе‑
редачи.информации.—.телевидения..Первые.прототипы.телевизи‑
онной. техники,. в. которых. были. реализованы. два. конкурентных.
принципа. —. механический. и. электронный,. появились. в. 20‑х. гг..
XX.в..Механический.не.выдержал.испытания.временем,.а.первые.
экспериментальные.телевизионные.передачи.с.применением.элек‑
тронного. способа. начались. в. 1929. г.. Через. семь. лет. на. Би‑би‑си.
в. Англии. организуется. постоянная. телевизионная. служба.. Теле‑
видение.в.нашей.республике.развивается.с.1955.г..Первая.телепе‑
редача.транслировалась.из.Минска.1.января.1956.г.
Рождение.электронно‑вычислительных.машин.(ЭВМ),.связан‑
ное.с.именем.Дж..Неймана.(1947),.оказало.существенное.влияние.
на.развитие.систем.передачи.информации..ЭВМ.и.микропроцес‑
соры.становятся.неотъемлемой.частью.различных.сетей.и.систем,.
обеспечивая. им. требуемые. качественные. показатели. и. удобство.
обслуживания.
Запуск. первого. искусственного. спутника. Земли. 4. октября.
1957.г..открыл.новую.страницу.в.развитии.теории.и.техники.связи..
На.околоземные.орбиты.стали.выводиться.специальные.спутники.
с.аппаратурой,.обеспечивающей.передачу.информации.на.большие.

Введение
13

расстояния.(телевизионных.программ,.многоканальных.телефон‑
ных.сигналов,.сигналов.передачи.данных.и.т.д.).
Год.1958‑й.ознаменовался.изобретением.лазера..После.появле‑
ния. первых. промышленных. образцов. лазера. (1961). попытки. его.
внедрения.в.системы.связи.увенчались.успехом.для.сотрудников.
лаборатории.телекоммуникационных.стандартов.в.Харлоу.(Англия)..
Они. предложили. для. передачи. светового. сигнала. использовать.
длинные. оптические. волокна,. что. послужило. началом. развития.
теории.и.техники.волоконно‑оптической.связи..Применение.лазера.
и. направляющей. среды. —. оптического. волокна. позволило. суще‑
ственно. увеличить. скорость. и. достоверность. передачи. информа‑
ции,.а.связь.сделать.более.надежной.
Теория.электрической.связи.—.интенсивно.развивающаяся.об‑
ласть. науки,. базирующаяся. на. исследованиях. и. работах. выдаю‑
щихся.ученых..Имена.некоторых.из.них.названы.выше.
Значительный.вклад.в.современную.теорию.связи.внесли.также.
А.Н..Колмогоров.и.А.Я..Хинчин.(разработали.основы.математиче‑
ского.аппарата),.В.А..Котельников.(создал.теоретические.основы.
цифровых. систем. передачи. информации,. разработал. теорию. по‑
тенциальной.помехоустойчивости),.К.Э..Шеннон.(создал.основы.
теории.информации)..Дальнейшее.развитие.теория.связи.получила.
в.работах.А.А..Харкевича,.В.И..Сифорова,.Х..Найквиста,.Р..Хартли,.
Н..Винера,.Ф.М..Вудворда,.Я.З..Ципкина.и.других.ученых.

ГлаВа

1

ОснОВные пОнятия теОрии сВязи

1.1. информация, сообщение, сигнал

В.данной.книге.под.словом.информация будем.понимать.све‑
дения,. которые. описывают. то. или. иное. событие. или. свойство.
какого‑либо.объекта..Когда.эти.сведения.становятся.объектом.пе‑
редачи,. распределения,. преобразования,. хранения. или. непосред‑
ственного. использования,. они. могут. быть. представлены. в. виде.
символов.(знаков).или.в.каком‑либо.другом.виде,.например.в.виде.
фотографии,.рисунка,.произнесенных.слов,.выражающих.мысль.
говорящего,.и.т.д.
Сообщение является.формой.представления.информации..Одно.
и.то.же.сообщение.может.быть.представлено.в.различной.форме..
Например,. сведения. о. вашем. приезде. можно. сообщить. по. теле‑
фону.или.телеграммой..Сообщение,.которое.передается.телеграм‑
мой,.кроме.информационной.части,.из.которой.получателю.стано‑
вится. известным. день. и. время. приезда,. номер. поезда. и. вагона,.
содержит.также.сведения,.позволяющие.доставить.это.сообщение.
в. нужное. время. и. по. указанному. адресу.. Телефонное. сообщение.
с.той.же.информацией.содержит,.кроме.речи,.сведения.для.уста‑
новления.и.разъединения.тракта.передачи.
Сообщение,.передаваемое.по.сети.связи,.таким.образом,.содер‑
жит.информационную.и.дополнительную.(вспомогательную).часть,.
позволяющую.доставить.сообщение.
Различают. аналоговые и. дискретные сообщения.. Аналоговое 
сообщение. описывается. функцией. времени. и. непрерывным. мно‑
жеством.возможных.значений..Источник,.на.выходе.которого.вы‑
рабатывается. непрерывное. по. значениям. сообщение,. называется.

1.1. Информация, сообщение, сигнал
15

аналоговым..Дискретное сообщение.также.является.функцией.вре‑
мени.(дискретного.или.непрерывного).и.принимает.конечное.число.
возможных.значений..Источник,.на.выходе.которого.вырабатыва‑
ется.дискретное.сообщение,.называется.дискретным.
Передача. сообщений. на. расстояние. осуществляется. с. помо‑
щью. какого‑либо. материального. носителя. (бумаги,. перфоленты,.
магнитной.ленты.и.т.д.).или.физического.явления.(электрическо‑
го. тока,. звукового,. электромагнитного. поля. и. т.д.).. Физический.
процесс. (колебания электрического тока или напряжения,. звуко‑
вые.и.электромагнитные.волны),.один.или.несколько.параметров.
которого. изменяются. случайно. в. соответствии. с. передаваемым.
случайным.сообщением.или.детерминированно.(по.заранее.задан‑
ному.закону),.называется.сигналом..Сигнал.при.его.передаче.по.
каналу. связи. подвергается. различным. преобразованиям.. Преоб‑
разование.одного.(преобразуемого).сигнала.в.другой.(преобразо‑
ванный).путем.изменения.параметров.третьего.сигнала.(перенос‑
чика.или.носителя сообщения).называется.модуляцией.
Особенностью.сигнала.переносчика.является.постоянство.его.
параметров.до.передачи.и.их.изменение.в.соответствии.с.сообще‑
нием. при. передаче.. Преобразуемый. сигнал. называется. модулирующим,.а.сигнал‑переносчик.—.модулируемым..Поскольку.сооб‑
щение.является.случайным.по.своей.природе,.т.е..непредсказуемым.
для.получателя,.модулирующий.и.модулированный.сигналы.явля‑
ются.случайными.
Модулирующий. сигнал,. полученный. непосредственным. пре‑
образованием.сообщения,.называется.первичным..Примером.пер‑
вичного.сигнала.является.электрический.ток.на.выходе.микрофо‑
на..Преобразованный.сигнал.на.выходе.модулятора.по.отношению.
к.преобразованному.первичному.сигналу.называется.вторичным.
В.системах.связи,.кроме.случайных.сигналов,.находят.приме‑
нение. также. неслучайные,. или. детерминированные,. сигналы,. ис‑
пользуемые.для.настройки,.управления.либо.контроля..Эти.сигналы.
являются. физическими. процессами. с. постоянными. или. с. изме‑
няющимися.по.известному.закону.параметрами..По.этой.причине.
они.никакой.информации.не.несут..Однако.при.прохождении.по.
каналам.связи.принимаемые.сигналы.становятся.носителями.ин‑
формации..Эту.информацию.можно.извлечь,.измеряя.отклонения.
параметров. принимаемого. сигнала. от. параметров. передаваемого..

Глава 1. Основные понятия теории связи
16

Они.возникают.из‑за.каких‑то.нарушений.в.работе.аппаратуры.или.
изменений.показателей.качества.и.параметров.системы.связи.
Параметр. сигнала‑переносчика,. отображающий. изменения.
передаваемого.сообщения,.называется.представляющим (информационным)..Для.гармонического.колебания.это.амплитуда,.фаза.
и.частота.
Сигнал,. у. которого. представляющий. параметр. описывается.
функцией. непрерывного. или. дискретного. времени. и. непрерыв‑
ным. множеством. возможных. значений,. называется. аналоговым 
(непрерывным).
Сигнал,. у. которого. представляющий. параметр. описывается.
функцией. непрерывного. времени. и. конечным. множеством. воз‑
можных.значений,.называется.дискретным.
Дискретный.сигнал,.у.которого.представляющий.параметр.опи‑
сывается.функцией.дискретного.времени.и.конечным.множеством.
возможных.значений,.называется.цифровым..Если.возможные.зна‑
чения.представлены.совокупностью.двоичных.чисел,.то.цифровой.
сигнал.называется.двоичным..Двоичные.сигналы.являются.самыми.
простыми.и.по.этой.причине.используются.чаще.других.сигналов..
Наряду. с. двоичными. сигналами,. в. системах. связи. применяются.
троичные,.четверичные.и.другие.цифровые.сигналы.
Сигналы.в.системах.связи.являются.средством.для.транспор‑
тировки.сообщений,.а.техника.связи.по.существу.является.техни‑
кой.транспортирования.(передачи).сообщений..Основными параметрами сигнала. с. этой. точки. зрения. являются:. длительность.
сигнала. Тс,. ширина. спектра. сигнала. Fc,. динамический. диапазон.
сигнала.Dc.
Длительность. сигнала. определяет. интервал. времени,. в. кото‑
ром. этот. сигнал. существует.. Ширина спектра. сигнала. —. это. ин‑
тервал.частот,.в.пределах.которого.сосредоточена.основная.часть.
энергии.сигнала.
Динамический диапазон. —. это. отношение. наибольшей. и. наи‑
меньшей. мгновенных. мощностей. сигнала.. Динамический. диапа‑
зон.обычно.выражают.в.децибелах:

.
D
P
P
c
max

min
= 10lg
,

где.Pmax,.Pmin.—.максимальное.и.минимальное.значения.мгновен‑
ной.мощности.

Доступ онлайн
от 368 ₽
В корзину