книги из ГПНТБ / Коновалов Г.В. Импульсные случайные процессы в электросвязи

Г.В .К О Н О ВАЛ О В, Е.М .ТА РА С ЕН К О

ИМПУЛЬСНЫЕ

СЛУЧАЙНЫЕ

ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «СВЯЗЬ» ♦ МОСКВА 1973

О Г Л А В Л Е Н И Е

3

П р е д и с л о в и е

Предлагаемая вниманию читателя книга посвящена систематиче­ скому изложению теории импульсных случайных процессов в тес­ ной связи с приложениями этой теории к исследованию реальных сигналов в системах электросвязи.

При написании книги авторы стремились отразить специфику импульсных случайных процессов, выделяющую их теорию в са­ мостоятельный раздел общей теории случайных функций.

Книга состоит из двух частей.

Первая часть (гл. I—IV) посвящена общетеоретическим вопро­ сам. Здесь приводится классификация импульсных случайных процессов, излагаются основы их спектралыно-ікорреляционной теории, рассматриваются основные методы исследования вероят­ ностных характеристик преобразований импульсных случайных процессов в линейных и нелинейных системах.

Во второй части книги (гл. V—VII) рассматриваются прило­ жения теории. Здесь дается характеристика импульсных случай­ ных процессов как моделей реальных сигналов носителей инфор­ мации в конкретных системах электросвязи. Отдельно рассматри­ ваются импульсные случайные процессы в синхронных системах передачи дискретной и непрерывной информации и в асинхронноадресных системах связи.

Желание изложить материал с единой точки зрения привело .\ необходимости обобщения и переосмысления ряда результатов, опубликованных ранее в литературе. Соответственно значительная часть общетеоретических и .некоторые прикладные вопросы рас­ смотрены в книге на уровне импульсных случайных процессов типа

последовательностей групп или даже комплексов групп импуль­ сов. В связи с этим излагаемый в книге 'материал базируется в основном на оригинальных работах авторов, опубликованных ра­ нее в периодической печати. Некоторые результаты публикуются впервые.

Книга предназначена для инженеров и научных работников, занимающихся разработкой и исследованием импульсных систем электросвязи, а также для преподавателей, аспирантов, студентов старших курсов вузов связи и других вузов, готовящих опециали-

5

В в е д е н и е

Статистические .методы исследования .процессов в информацион­ ных системах и -в различных радиотехнических устройствах стали неотъемлемой частью теории электросвязи.

Невозможно представить себе инженера связи, не знакомого, хотя бы в самых общих чертах, с методами статистического ана­ лиза и синтеза радиотехнических устройств и такими основопола­ гающими разделами теории связи, как теория потенциальной по­

мехоустойчивости В. А. Котельникова или теории кодирования и передачи информации К- Шеннона.

Важным разделом статистической теории связи является тео­ рия сигналов, математическую основу которой составляет теория случайных .процессов, С точки зрения инженера случайные процес­ сы интересны прежде всего .как модели реальных процессов, про­ текающих в системах обмена информацией и других радиотехни­ ческих устройствах. От степени соответствия модели реальной кар­ тине физических явлений зависит успех исследования, правиль­ ность выводов и практических рекомендаций.

Теория случайных процессов и ее приложения к решению задач аналитического конструирования систем электросвязи постоянно рассматривается в литературе. Разобраться в огромном потоке информации по этим вопросам .помогают инженеру учебники и мо­ нографии, ів .которых систематически излагаются основы теории случайных процессов и примеры ее применения для решения прак­ тически важных задач исследований и проектирования радиотех­ нических систем и устройств. К такого рода работам следует, в первую очередь, отнести выдержавшие несколько изданий моно­ графии Б. Р. Левина [52, 53], С. М. Рытова [82] и В. И. Тихонова [86], сборники [24, 84], а также переводные издания [98, 119].

В перечисленных работах основное внимание уделено общей теории случайных процессов, в то время как импульсным случай­ ным процессам посвящены лишь отдельные главы. Между тем з связи со все большим .внедрением в практику импульсных методов передачи и обработки информации прикладные вопросы теории

I

импульсных случайных процессов .привлекают внимание широкого круга специалистов по проектированию систем электросвязи.

Теория импульсных случайных процессов как самостоятельный раздел общей теории случайных функций оформилась в послед­ ние десятилетия. Существенный вклад в теорию импульсных случайных процессов внесли советские ученые — А. Я- Хинчин, Б. Р. Левин, И. Н. Амиантов, В. И. Тихонов, Я- И. Хургин и ряд других.

С точки зрения практической, важно распространение резуль­ татов теории на случайные последовательности групп импульсов, начало которому было положено в одной из работ Б. Р. Левина [54] и в работе Б. Р. Левина и Я- А. Фомина [60]. В последние годы при исследовании групповых процессов и, в частности, импульсно-ко­ довых сигналов большое внимание уделяется оценке и учету влия­ ния корреляционных связей параметров импульсов в группах и в более сложных импульсных формированиях. Это направление тео­ рии нашло свое отражение в книге.

Рассмотрим кратко некоторые исторические аспекты развития теории импульсных случайных процессов. Хотя ее истоки восходят к теории дискретных случайных событий, возникшей на заре раз­ вития теории вероятностей, интенсивное исследование импульсных случайных процессов .как моделей сигналов-носителей информации в различных радиотехнических системах характерно лишь для пос­ ледних десятилетий. К числу первых в этой области можно отнести работы [75, 81, 92, 107, 113], где исследовались вероятностные характеристики сигналов, представляющих собой последователь­ ности отдельных импульсов, у которых случайно изменяется один из параметров. В последующих работах в результате обобщений были получены соотношения для оценки вероятностных характери­ стик случайных последовательностей отдельных импульсов при возможном одновременном изменении нескольких параметров им­ пульсов [52, 119].

В последующие годы при рассмотрении случайных .последова­ тельностей отдельных импульсов характерен интерес к детальному исследованию влияния статистической зависимости параметров импульсов [13, 53, 117, 118], к исследованию особенностей модуля­ ции параметров импульсов дискретными случайными функциями [35, 136], к исследованию статистики изменений параметров им­ пульсов последовательности при ее линейных и нелинейных преоб­ разованиях [28, 56, 72, 86, 99] и т. п. Большое внимание проявляет­ ся в последние годы также к исследованию случайных последова­ тельностей радиоимпульсов [33, 47, 55, 68, 71, 105, 116].

Потребности практики, связанные с интенсивным развитием импульсных и импульсно-кодовых систем многоканальной -связи, обусловили появление работ, в которых рассматриваются случай­ ные последовательности групп и более сложных формирований импульсов [27, 36, 41, 43—48, 53, 54, 60]. Теория случайных после­ довательностей групп и комплексов групп импульсов лежит в ос­

8