Электроника, радиотехника и системы связи

Рассмотрены основные положения цифрового представления и обработки телевизионного и звукового сигналов, обобщен и систематизирован материал по международным стандартам кодирования с информационным сжатием MPEG-2, MPEG-4, AVC, проанализированы особенности передачи сигналов цифрового телевидения по эфирным каналам связи. В развернутой форме представлены данные об основных характеристиках стандартов цифрового те- левизионного вещания DVB-T, DVB-H и изложены основные принципы их функционирования, а также описаны конструктивные особенности цифровой телевизионной аппаратуры и устройств ограничения доступа к телевизионным программам. Особое внимание уделено анализу структуры сетей цифрового телевизионного вещания.

Рассмотрены алгоритмы моделирования дискретных и непрерывных случайных величин и процессов. Изложены принципы и алгоритмы моделирования информационных сигналов, описываемых Марковскими процессами с дискретным и непрерывным времени Рассмотрены принципы моделирования систем массового обслуживания. Описаны особенности описания и использования фрактальных и мультифрактальных процессов для моделирования телекоммуникационного трафика. Анализируются методы и примеры моделирования информационных систем с использованием специализированных пакетов прикладных программ Matlab, Opnet, Network simulator.

В пятом томе задачника в первой части представлены задачи по оценке сигналов, их параметров и энергетических спектров. Рассмотрены задачи на вычисление границ Рао-Крамера для дисперсии оценок, на определение оценок методами максимального правдоподобия и байесовских критериев, а также задачи на оценивание случайных сигналов фильтрами Винера и Калмана, приведены примеры приложения теории нелинейного оценивания (метод Стратоновича) и задачи на оценивание спектра. Во второй части пособия даны задачи на вычисление энтропии распределений, а также задачи по кодированию и по оценке помехоустойчивости систем передачи сообщений.

Изложены основные вопросы по проблематике зеркальных антенн для земных станций спутниковой связи (ЗССС): взаимосвязь параметров антенн и параметров систем спутниковой связи, методы расчетов зеркальных антенн, практически исчерпывающая информация об облучателях антенн, вопросы влияния конструктивных элементов антенны на ее характеристики излучения, оценка характеристик излучения зеркальных антенн в ближней зоне, методы измерения параметров антенн для ЗССС.

Изложены общие положения теории электромагнитных волн и устройств СВЧ, рассмотрены различные линии передачи, включая волноводы прямоугольного и круглого сечения, коаксиальные и микрополосковые линии, указаны способы согласования их сопротивлений. Также рассмотрены объемные резонаторы, построенные на основе линий питания, и элементы СВЧ. В завершении рассмотрены различные виды малогабаритных микрополосковых антенн СВЧ.

Книга представляет собой классический курс антенно-фидерных устройств. В учебном пособии на современном уровне изложены общие вопросы теории приемных и передающих антенн, теории антенных решеток, рассмотрены многочисленные антенны, начиная с простейшего диполя и щелевой антенны и заканчивая сложными зеркальными антеннами, указаны особенности антенн для линий связи различных диапазонов частот. Особое внимание уделено вопросам высокочастотного питания антенн и элементам волноводной техники.

Рассмотрены принципы построения спутниковых систем связи и их составных частей. Приведены основные понятия, термины и параметры, виды служб. Освещены вопросы электромагнитной доступности и надёжности, виды помех. Анализируются методы и виды многостанционного доступа, виды модуляции и помехоустойчивого кодирования, а так же принципы действия современных спутниковых модемов. Описаны способы сжатия сигналов для сокращения информационной избыточности, приведены особенности и перспективы развития спутниковых сетей VSAT. Рассмотрены особенности мобильных спутниковых систем связи и общие технологии формирования цифровых потоков информации, особенности цифрового спутникового телевещания. Приведены основные энергетические соотношения на линии связи для спутников с использованием геостационарной орбиты.

Изложены методы расчёта и оптимизации шумовой добротности антенн земных станций спутниковой связи. Рассмотрены особенности расчёта направленных свойств, шумовой температуры и шумовой добротности зеркальных антенн, лучеводов, антенных решёток. Для повышения точности расчетов вместо яркостной шумовой температуры используется её действующее значение. Шумовая температура окружающей среды определяется в той же системе координат, что и диаграмма направленности антенны. Обсуждаются пути повышения эффективности зеркальных антенн спутниковой связи. Разработанные автором и представленные в книге соотношения, выводы, рекомендации, программы могут быть использованы при работе над курсовыми и дипломными проектами, при подготовке диссертаций, разработке, промышленном производстве зеркальных антенн спутниковой связи, а также усовершенствовании готовых антенн, находящихся в эксплуатации.

Приведено систематическое и доступное изложение теоретических основ и практических вопросов проектирования и построения волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Изложены принципы распространения оптических сигналов по оптическому волокну (ОВ), рассмотрены конструктивные элементы оптических кабелей (ОК), особенности их конструкции и маркировки, приведены основные их параметры и методы расчета. Большое внимание уделено практическим вопросам - процессу проектирования, строительству, монтажу и технической эксплуатации ВОЛС; использованию оконечного оборудования и пассивных элементов; измерениям и измерительным приборам.

Систематизированы сведения в области преобразования и обработки информации в системах связи с подвижными объектами, причем основное внимание сосредоточено на речевых сигналах. Изучаются процедуры преобразования и обработки информации, осуществляемые в основном в абонентском терминале – ключевом элементе любой системы связи с подвижными объектами. Последовательно рассматриваются вопросы формирования и преобразования речевого сигнала на пути от микрофона на передающей стороне до телефона (громкоговорителя) – на приемной, особое внимание уделено вопросам кодирования речи.

Рассмотрены основные характеристики, методы описания и преобразования детерминированных сигналов во временно́й и в частотной области. Даны определение и краткая классификация сигналов, рассмотрены основные характеристики и методы геометрического представления сигналов. Рассмотрены вопросы спектрального анализа периодических и непериодических сигналов, свойства и методы вычисления преобразования Фурье. Приведены основные модели испытательных сигналов и их спектры, дано определение и рассмотрены методы описания линейных стационарных систем во временно́й или в частотной области. Рассмотрены энергетические частотные характеристики и различные методы оценки эффективной ширины спектра сигналов, а также их авто- и взаимокорреляционные характеристики. Рассмотрены процессы дискретизации непрерывных видеосигналов во времени, их квантования по уровню и кодирования квантованных сигналов. Даны понятия комплексного узкополосного сигнала и его комплексной огибающей, определено преобразование Гильберта во временно́й и в частотной области, рассмотрены аналитический сигнал и его основные свойства и вопросы квадратурной дискретизации узкополосных сигналов. Теоретический материал сопровождается большим количеством примеров, представляющих самостоятельный интерес.

На современном уровне рассмотрены теоретические и практические вопросы, связанные с использованием оптических кабелей и пассивных компонентов волоконно-оптических линий связи. Представлена классификация оптических кабелей связи (ОКС) и их основные конструктивные элементы, в том числе приведены конструкции оптических кабелей для грозозащитных тросов, для пневмозадувки, комбинированные конструкции оптических кабелей, подводных оптических кабелей. Рассмотрены оптические волокна (ОВ) – как применяемые на сети России, так и разрабатываемые для будущей реализации. Описаны основные передаточные характеристики ОВ и нелинейные эффекты, возникающие в ОВ при передаче сигналов по пассивным оптическим компонентам, куда по определению МСЭ-Т входят оптические соединители, разветвители, аттенюаторы, адаптеры, соединительные шнуры, коммутаторы, изоляторы, циркуляторы, фильтры, мультиплексоры и волновые конверторы, соединительные муфты различного назначения, кабельные вставки, компенсаторы дисперсии. Приведены основные методики монтажа и измерений оптических волокон и кабелей как при строительстве ВОЛС, так и при монтаже и в процессе эксплуатации.

Цифровая обработка «сопровождает» звуковой вещательный сигнал (ЗВС) от пульта звукорежиссера до абонентского приемника - и при аналоговой и при цифровой передаче. Цель обработки заключается в согласовании свойств сигнала, как с возможностями канала передачи, так и с особенностями слухового восприятия. В учебном пособии приведены примеры практических работ по обработке и анализу свойств аудиосигналов в трактах канала звукового вещания. В ходе выполнения работ анализируются основные характеристики сигналов и каналов звукового вещания. Изучаются результаты использования базовых математических процедур, при цифровой обработке ЗВС. Моделируются способы представления и основные алгоритмы обработки сигнала в канале звукового вещания, включая анализ искажений сигнала на всех этапах его передачи - при первичном цифровом преобразовании и компактном представлении, в процессе автоматического регулирования уровня и аудиопроцессорной обработки. Практические работы выполнены на базе программного звукового редактора COOL-2000, математических пакетов Mathcad и Matlab, но при их выполнении могут быть использованы и другие программы.

В первом томе трехтомного пособия с единых позиций рассматриваются основные понятия теории передачи сигналов, первичные и вторичные сети электросвязи. Особое внимание уделено вопросам построения телекоммуникационных транспортных сетей и сетей доступа, проблемам управления сетями. В книге содержатся примеры построения сетей на основе реального оборудования, широко используемого на сетях электросвязи России. В четвертом издании (третье издание книги вышло в 2005 г.) материал существенно дополнен и актуализирован с целью отразить последние достижения в области телекоммуникаций.

Рассмотрены инновационные разработки в сфере информационных технологий и связи с использованием новых сигнальных конструкций, алгоритмов обработки информации и протоколов информационных систем (ИС). Разработки основаны на применении кодов восстановления целостности (КВЦ) информации, включающих элементы двоичного помехоустойчивого кодирования и криптографии Шеннона и обеспечивающих комплексность защиты информации от всех видов воздействия на нее в рамках единого алгоритма обработки информации при однократном введении избыточности. Протоколы ИС, использующих КВЦ, могут применять принципы адаптивного и робастного управления передачей в системе. Использование этих разработок расширяет функциональные возможности и улучшает характеристики информационных (информационно-телекоммуникационных) систем. В частности, системы приобретают свойство повышенной устойчивости к преднамеренным деструктивным воздействиям на систему (устойчивость к кибертерроризму).

Звуковое вещание было и будет востребованным в общем ряду с большим количеством альтернативных источников информации. Обработка "сопровождает" звуковой вещательный сигнал (ЗВС) от пульта звукорежиссера до абонентского приемника и при аналоговой, и при цифровой передаче. Цель обработки заключается в согласовании свойств сигнала, как с особенностями слухового восприятия в помещении прослушивания, так и с возможностями канала передачи. В книге рассмотрены основные характеристики сигналов и каналов звукового вещания; базовые процедуры, используемые при цифровой обработке ЗВС; способы представления и основные алгоритмы обработки сигнала в канале звукового вещания, включая анализ искажений сигнала на всех этапах его передачи - при первичном цифровом преобразовании и компактном представлении, в процессе ручного регулирования уровня и аудиопроцессорной обработки. Особое внимание уделено алгоритмам обработки ЗВС, а также проблемам объективной оценки качества вещательного сигнала в системах, не нормируемых в рамках современного метрологического обеспечения и не отраженных в известных нам учебных изданиях.

На базе системы инженерного проектирования MatLab рассматриваются практические вопросы составления компьютерных программ для реализации функциональных цифровых моделей радиоустройств и систем. Соответствующие цифровые модели представлены в объеме достаточном для составления программ. В программах используются дискретные модели радиосигналов – аналоговых и цифровых, детерминированных и случайных. Рассматриваются примеры реализации алгоритмов, в основе которых лежат как временные, так и спектральные методы анализа. Показаны возможности реализации метода комплексной огибающей при моделировании устройств и метода информационного параметра – для моделирования радиосистем. Рассмотрен пример проведения машинного эксперимента для моделирования помехоустойчивости системы цифровой связи. Приведенные в книге программы доступны для скачивания на сайте издательства.

Изложены основные положения цифрового представления и обработки телевизионного и звукового сигналов, обобщен и систематизирован материал по международным стандартам кодирования с информационным сжатием MPEG-2, MPEG-4, H.264/AVC. В развернутой форме представлены данные об основных характеристиках стандартов цифрового телевизионного вещания DVB-T, DVB-T2, DVB-H, а также описаны конструктивные особенности цифровой телевизионной аппаратуры, устройств ограничения доступа к телевизионным программам. Особое внимание уделено рассмотрению принципов формирования наземной сети телевизионного вещания.

Изложены принципы построения цифровых систем передачи (ЦСП) на основе импульсно-кодовой модуляции с временным разделением каналов, рассмотрены основные функциональные узлы оконечных станций ЦСП, принципы мультиплексирования при образовании высших ступеней плезиохронной цифровой иерархии, а также основы синхронной цифровой иерархии. Рассмотрены вопросы построения линейных трактов ЦСП по металлическим и оптическим кабелям. Во втором издании изменения в той или иной степени коснулись практически всех глав пособия. Существенно дополнена третья глава в части касающейся структуры цикла первичного цифрового потока и первичного мультиплексирования, четвертая глава дополнена изложением цифровых систем абонентского доступа на основе технологии xDSL, содержание седьмой главы дополнено рассмотрением линейных кодов цифровых волоконно-оптических систем передачи и особенностей распространения светового сигнала в оптическом волокне, его основных параметров и характеристик, а также рассмотрены общие вопросы построения оптических усилителей.

Систематизированы сведения по всем разделам вузовской программы одноименного курса. Изложены теоретические основы приема сигналов на фоне помех, принципы построения трактов сигнальной и промежуточной частоты радиоприемных устройств, основные положения теории синтеза частот, способы обеспечения регулировок и структуры частных трактов при приеме сигналов с различными видами модуляции. Рассмотрены факторы, влияющие на качественные показатели радиоприемных устройств.

Изложены сведения по всем разделам вузовской программы одноименного курса. Рассмотрены основы теории информации, способы кодирования сообщений, принципы их передачи и приема с помощью радиосигналов, спектральная теория сигналов и их генерирование, усиление, преобразование, модуляция, детектирование, демодуляция и обработка. Изложена теория радиоэлектронных линейных, нелинейных и параметрических цепей аналогового и цифрового типа, устройство и принципы функционирования радиоэлектронных устройств и систем радиосвязи.

В книге изложены основы построения современных полупроводниковых аналоговых и цифровых устройств. Приведены сведения о физических явлениях в полупроводниковых элементах, рассмотрены различные диоды, биполярные и полевые транзисторы. Описаны особенности интегральных схем. Основное внимание уделяется рассмотрению разнообразных транзисторных и интегральных устройств непрерывного и импульсного действия. В настоящем издании (первое издание вышло в свет в 1995 г.) приведена информация об одноэлектронных транзисторах, дополнен раздел "Постоянные запоминающие устройства" и добавлен раздел "Микропроцессоры".

Изложены принципы построения и основные особенности оптических телекоммуникационных систем, использующих в качестве среды передачи волоконно-оптические кабели. Подробно рассмотрены физические основы работы различных оптических и оптоэлектронных компонент, их параметры и характеристики. Обсуждаются особенности передачи цифровых сигналов по линейным трактам и оборудования волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) плезиохронной и синхронной цифровых иерархий и вопросы построения на его основе современных телекоммуникационных сетей. Рассмотрены волоконно-оптические системы передачи со спектральным разделением оптических каналов и основы проектирования волоконно-оптических линий передачи.

Рассматриваются назначения, функции, свойства, основополагающие схемы радиоприемников и радиопередатчиков, представления о физических процессах, происходящих в них. Изложены принципы построения, схемотехнические решения и главные количественные соотношения устройств, являющиеся в основном общими как для радиопередатчиков, так и для радиоприемников. К таким устройствам, достаточно подробно рассмотренных в девяти разделах книги, относятся: усилители, генераторы, синтезаторы частот, преобразователи частоты, малошумящие усилители, модуляторы, детекторы. Помимо этого рассмотрены особенности построения, принципы действия и структурные схемы в целом радиоприемников и радиопередатчиков, применяемых в различных радиоэлектронных системах.

Рассмотрены основные методы и технические решения построения цифрового радиоканала для мобильных систем радиосвязи, а также общие принципы построения и проектирования мобильных сетей радиосвязи. Первая часть книги посвящена теоретическим основам построения радиоканала. В ней рассмотрены свойства цифровых модулирующих сигналов, классические узкополосные методы модуляции и модулированные сигналы с расширенным спектром, типы фединга при многолучевом распространении радиоволн, методы оптимального приема цифровых модулированных сигналов в условиях белого гауссовского шума и фединга, схемы тактовой синхронизации и алгоритмы восстановления цифрового сообщения, методы синтеза и преобразования частот. Во второй части систематизированы сведения об организации каналов и сетей связи. Рассмотрены методы разделения и коммутации каналов, передача данных по цифровому радиоканалу, доступ абонентов к ограниченным ресурсам сети и разрешение конфликтных ситуаций, транкинг и качество обслуживания, управление обслуживания абонентов при миграции, основы построения сетей сотовой связи, расчет дальности радиосвязи и частотно-территориальное планирование. Во втором издании исправлены недостатки и неточности, существенно расширены разделы, посвященные особенностям распространения радиоволн в условиях города, оптимального приема и синхронизации.

Рассмотрены принципы построения цифровых систем передачи всех действующих иерархий, организации транспортных сетей на базе систем передачи PDH, SDH, ATM и Ethernet, сетей широкополосного абонентского доступа, сетей нового поколения NGN, оптических транспортных сетей OTN, обеспечение голосовых (VoIP) и видеосервисов в сетях с пакетной передачей, вопросы цифрового каналообразования на базе ИКМ и АДИКМ, организации синхронизации цифровых сетей и сигнализации в этих сетях. Анализируется функционирование линейных трактов на основе металлических и волоконно-оптических кабелей. Изложены принципы соединения (сварки) оптического волокна и использования разъёмных соединительных устройств. Рассмотрены вопросы теории и практики измерений в современных цифровых сетях связи, вопросы нормирования основных технических параметров, принципы, и технические средства их измерений, а также практика проведения измерений параметров передачи цифровых линий и сетей, цифровых стыков всех уровней, характеристик металлических и волоконно-оптических кабелей.

Рассмотрены основные математические модели сетей на примере сетей абонентского доступа (САД). Обсуждаются вопросы исследования и разработки методов оптимизации проектирования САД, позволяющие находить наиболее экономичные и технически правильные проектные решения для современных абонентских оконечных устройств, средств коммутации и передачи сообщений. Впервые в практике формализации абонентских сетей рассмотрено использование гиперсетевых моделей, обеспечивающих наиболее адекватное представление САД. Приведены не только новые модели, но и корректные постановки задач синтеза сетей, а также рассмотрены методы их решения.

Рассмотрены вопросы организации электроснабжения предприятий телекоммуникаций и его резервирования. Приведены основные сведения по элементной базе устройств электропитания с учетом последних достижений и тенденций ее развития. Большое внимание при изложении материала уделено принципам управления и физическим процессам в современных высокочастотных устройствах преобразования электрической энергии. Рассмотрены принципы построения и основные характеристики как самих цифровых преобразовательных устройств, так и систем электропитания телекоммуникационной аппаратуры, выполненных на базе этих устройств. Рассмотрены вопросы организации мониторинга и управления в системах бесперебойного электропитания, а также вопросы надежности этих систем.

Рассмотрены системы и службы документальной электросвязи, единая система документальной электросвязи, интеграция услуг, аппаратное обеспечение телеграфных, факсимильных сетей. Раскрываются принципы работы локально-вычислительных сетей, их топология, методы доступа к среде передачи и технологии Х.25, Frame Relay, TCP/IP, а также вопросы межсетевого взаимодействия распределенных систем.

Рассмотрены основные направления развития сетей (конвергенция телекоммуникационных технологий), глобальная информационная инфраструктура и классификация инфокоммуникационных услуг и услуг доставки информации. Анализируются атрибуты трафика телекоммуникационных сетей и самоподобного трафика мультисервисных сетей. Рассмотрены история развития сетей связи, структура взаимоувязанной сети связи (ВСС) Российской Федерации, концептуальные положения по построению мультисервисных сетей на ВСС России. Классифицируются методы коммутации, приводится их сравнительный анализ. Приведены учебные материалы, посвященные принципам построения и проблемам перехода к сети следующего поколения. Анализируются: функциональная структура и протоколы сети следующего поколения, принципы построения транспортных пакетных сетей и сетей доступа. Рассмотрены методы и средства обеспечения качества обслуживания в NGN, общие требования к качеству доставки информации в сетях с разными технологиями, механизмы обеспечения качества обслуживания пользователей, основы соглашения об уровне качества услуг, защиты от перегрузок. Сравниваются подходы к выбору технологии транспортной сети следующего поколения и способы поддержки качества услуг доставки информации в сетях с пакетной коммутацией, сценарии перехода к NGN, принципы модернизации ГТС и СТС. Даны основные сведения о принципах управления сетями следующего поколения, методологии проектирования мультисервисных сетей. Приведены примеры построения мультисервисных сетей.

Рассмотрены основные вопросы проектирования направляющих систем электросвязи (НСЭ), регламентируемые действующей нормативно-технической документацией. Даны практические рекомендации по выбору транспортных технологий, изложены требования к типам оптических волокон и другим НСЭ, применяемым на трансконтинентальных, региональных, городских сетях связи, а также на сетях доступа. Изложена методика инженерного расчета параметров линейного тракта НСЭ, в том числе со спектральным разделением каналов. Рассмотрены технологические особенности строительства НСЭ при прокладке кабелей связи (КС) в кабельной канализации, в грунте, подвеске на опорах, а также монтажные работы и измерения, проводимые при строительстве НСЭ. Изложены вопросы технической эксплуатации, аварийно-восстановительных работ и основные положения по обеспечению надежности работы НСЭ. Приведены общие принципы проектирования строительства и эксплуатации кабельных линий с металлическими жилами, а также принципы построения структурированных кабельных систем, их проектирование, строительство и эксплуатация.

Рассматриваются состояние, принципы построения и перспективы развития сетей электросвязи Российской федерации. Излагается теория передачи по различным типам направляющих систем электросвязи (коаксиальным, симметричным, волоконно-оптическим, сверхпроводящим, волноводным), приводятся их конструкции и характеристики. Рассматриваются также электрические влияния между проводными цепями, влияние внешних электромагнитных полей, коррозии и методы их уменьшения. По сравнению с предыдущим изданием существенно обновлены и расширены разделы, посвященные теории и развитию волоконно-оптических систем передачи и кабелей.

Рассмотрены основные положения по организации систем управления и технической эксплуатации сетей и средств электросвязи на современном этапе развития Единой сети электросвязи (ЕСЭ) РФ, вопросы оптимизации решений при проектировании и организации технической эксплуатации ЦСП.

Испытания материалов и элементов конструкций радиоэлектронных средств космических аппаратов. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Разработка цифровых схем на базе программируемой логики. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Электронные средства. Конструкции и расчетные модели. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Публикуются статьи по направлениям: управление; математическое, программное и аппаратурное обеспечение компьютерных технологий; измерительные системы, приборостроение, радиоэлектроника и связь.