Файл: История техники связи.pdf

Глава 3. Очерк истории создания и развития теории потенциальной помехоустойчивости 243

Коррелированные замирания. В реальных системах N-кратного разнесенного приема сигналы, принимаемые в различных ветвях, замирают и корреляция этих замираний может быть задана матрицей размерности N Ч N.

Вычисление Рîø для системы когерентного приема разнесенных сигналов с коррелированными замираниями — сложная математическая задача, которая впервые была решена в 1961 г. американскими учеными И.Н. Пирсом и С. Штейном [22]. Впоследствии эти результаты были обобщены советским ученым Н.П. Хворостенко, который рассмотрел помехоустойчивость систем разнесенного приема для разных видов корреляционных матриц. В его книге [14] рассмотрены также несколько частных случаев, характерных для каналов связи с дискретной многолуче- востью. Для таких каналов математический аппарат, основанный на применении корреляционных матриц, не позволяет в общем виде исследовать помехоустойчи- вость систем разнесенного приема с разнесением сигналов по частоте, пространству и поляризации.

Теория разнесенного приема сигналов для каналов с дискретной многолучевостью была развита М.А. Быховским [23]. Эта теория основана на физической модели канала связи. Ее важная особенность в том, что она позволяла определить зависимость помехоустойчивости как от физических параметров лучей, приходящих в место приема (их направления прихода, поляризации и относительного запаздывания), так и от величины разноса между сигналами, разнесенными по частоте, и от параметров приемной антенной системы (расположения антенн на антенном поле и их поляризации). Было показано, что выбор кратности разнесенного приема большей, чем коли- чество лучей, приходящих в место приема, не может повысить помехоустойчивость приема сигналов. Полученные результаты давали основу для проектирования систем разнесенного приема.

Даниил Давыдович КЛОВСКИЙ

Даниил Давыдович Кловский родился 16 августа 1929 г. в Гродно в рабочей семье. Во время Великой Отечественной войны, пройдя через гетто и концлагеря, в которых погибли его близкие, он вместе с отцом чудом остался в живых. В лагере он принимал участие в движении Сопротивления. Закончив с отличием в 1953 г. Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. А.М. Бонч-Бруевича, с 1953 по 1957 г. Кловский работал в гродненской и могилевской дирекциях радиоретрансляционной сети. После защиты кандидатской диссертации в

1960 г. он преподавал в Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информатики (ПГАТИ), где в 1964 г. создал кафедру теоретических основ радиотехники и связи. В 1965 г. Д.Д. Кловскому было присвоено звание доктора технических наук, а в 1971 г. он был награжден орденом Знак Почета. Кловский —заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, действительный член Академии инженерных наук и Академии телекоммуникаций и информатики.

Профессором Д.Д. Кловским сделан значительный вклад в теорию приема дискретных сообщений в многолучевых каналах связи при действии гауссовских, гармонических и импульсных помех. Он был одним из первых ученых, предложивших и детально исследовавших еще в конце 50-х годов метод последовательной скоростной передачи дискретных сообщений по каналам с межсимвольной интерференцией (МСИ), который в последующие годы получил значительное развитие в работах отечественных и зарубежных ученых и инженеров. Под руководством Д.Д. Кловского его сотрудниками была разработана и успешно испытана система коротковолновой связи. В работах Д.Д. Кловского и его учеников в последние годы отражены разработанные эффективные субоптимальные алгоритмы поэлементного приема в каналах с МСИ, использующие периодическое зондирование канала и обратную связь по решению, а также алгоритмы приема сигналов «в целом»»в таких каналах.

Д.Д. Кловский опубликовал более 150 научных статей и восемь книг (шесть в соавторстве) по разным вопросам теории передачи и приема сигналов в каналах связи с многолучевостью, он имеет 15 патентов и авторских свидетельств на изобретения. Д.Д. Кловский —один из крупнейших отечественных педагогов и создателей нескольких современных учебников по теории передачи сигналов и электрической связи. По его книгам готовят специалистов в области связи. Многие из его учеников стали кандидатами и докторами наук.

Даниил Давыдович Кловский скончался 15 мая 2004 г. в Самаре.

Джордж ТУРИН

Джордж Л. Турин родился в Нью-Йорке 27 января 1930 г. В 1952 г. он закончил знаменитый Масса- чусетский технологический институт (МТИ) и в этом же году был направлен на стажировку в Англию в компанию Маркони. С 1952 по 1956 г. Дж. Турин состоял в штате лаборатории им. Линкольна в МТИ, где занимался основополагающими исследованиями в области статистической теории связи, составившие основу его докторской диссертации.

В течение ряда лет он работал научным консультантом многих известных американских фирм. В интересах фирмы Хьюза он вел важные исследования в области радиолокации. Дж. Турин является профес-

Глава 3. Очерк истории создания и развития теории потенциальной помехоустойчивости 245

сором Южнокалифорнийского университета. Он опубликовал книгу по теории передачи цифровых сигналов, в том числе и в системах с информационной обратной связью [16]. В 70-х гг. после определенных исследований была разработана важная для проектирования систем сухопутной подвижной связи статистическая модель многолучевого распространения радиоволн в городских условиях [17].

§ 4. Оптимальный прием сигналов в многолучевых каналах

В многолучевом канале принимаемый сигнал становится гауссовским из-за того, что образуется путем суммирования значительного числа эхосигналов, приходящих с разным запаздыванием. Ряд крупных американских ученых (Д. Миддлтон, Р. Прайс, Дж. Турин, Р. Кеннеди [1]) исследовали вопросы приема сигналов в многолучевом канале, рассматривая задачу оптимального приема гауссовских сигналов на фоне помех.

Однако далеко не всегда количество приходящих в место приема лучей значи- тельно. В диапазоне коротких волн их может быть 2—4, в диапазоне сантиметровых волн на трассах прямой видимости радиорелейных линий связи число лучей составляет 2—3.

Крупным достижением теории потенциальной помехоустойчивости явился синтез принципиально новой системы связи «Rake». Эта система, открытая «на кончи- ке пера», в противоречии с существовавшими ранее представлениями, показала возможность существенного повышения помехоустойчивости приема в многолучевом канале связи без снижения скорости передачи за счет применения широкополосных сигналов. Теоретические исследования и работы по практической реализации данной системы проводились в США в 1956—1958 гг. В 1958 г. американскими учеными Р. Прайсом и П.Е. Грином была опубликована знаменитая статья [2] с подробным изложением этих исследований.

Интересно отметить, что независимо к подобным же идеям в 1957 г. пришел видный отечественный ученый академик А.А. Харкевич [3]. Он теоретически доказал эффективность применения широкополосных сигналов для повышения помехоустойчивости приема в многолучевых каналах связи. Однако до практической реализации этих идей в нашей стране в те годы дело не дошло.

Р. Прайс и П.Е. Грин показали, что передача широкополосных сигналов по многолучевому каналу связи дает возможность путем корреляционной обработки сигнала на приеме разделить отдельные лучи и, выравняв их задержки, когерентно сложить, устранив тем самым замирания принятого сигнала.

Исследования зависимости помехоустойчивости приема в системе «Rake» от уровня боковых лепестков автокорреляционных функций применяемых широкополосных сигналов были проведены М.А. Быховским [4]. Результаты этих исследований давали возможность обоснованно выбирать для системы «Rake» сигналы, занимающие ограниченную полосу частот.

Роберт ПРАЙС

Один из крупнейших американских ученых в области теории связи Роберт Прайс родился 7 июля 1929 г. в г. Западный Честер (США). В 1950 г. он окончил физический факультет Принстонского университета, а в 1953 г. в Массачусетском технологи- ческом институте (МТИ) защитил докторскую диссертацию в области электротехники.

Âего диссертации впервые была развита статистическая теория связи в многолучевых каналах, результаты которой были опубликованы в 1954—1957 ãã.

Совместно с другим американским ученым П.Е. Грином им была опубликована в 1958 г. знаменитая статья «Метод передачи сигналов в многолуче-

вых каналах связи»»(Proc. IRE, v. 45, March), в которой были приведены результаты исследований системы «Rake».» Описание этой системы ранее (в 1956 г.) появилось в одном из отчетов Массачусетского технологического института. Система, разработанная Р. Прайсом

èП.Е. Грином, предназначалась для работы в коротковолновом канале связи. В ней для разделения отдельных лучей и повышения помехоустойчивости приема были применены широкополосные сигналы. В 1961 г. они получили патент на эту систему.

Система «Rake»»исследовалась многими учеными, и ее описание вошло в книги и учебники по теории связи. Подобные системы в последующие годы разрабатывались рядом фирм. Они предназначались для передачи сигналов в тропосферных каналах связи, в каналах, использующих Луну в качестве пассивного ретранслятора, и т.п. Такие системы, в частности, нашли применение и в широко распространенных сегодня в мире системах сотовой подвижной связи с широкополосными сигналами.

Р. Прайс внес значительный вклад в несколько разделов теории связи. В 1958 г. он установил важную теорему, которая в книгах по статистической радиотехнике носит название теоремы Прайса (IRE Trans. IT-4, June). Эта теорема позволила определять корреляционную функцию процесса на выходе нелинейного устройства, когда на его входе действует гауссовский случайный процесс. В 1988 г. им было получено разложение по ортогональным полиномам Лаггера плотности распределения огибающей суммы двух гармонических колебаний и гауссовского шума (IEEE Trans. IT-34, November).

Â1992 г. Р. Прайс, используя быстрое преобразование Фурье, разработал оригинальный метод формирования широкополосных сигналов радиолокационных систем на основе нелинейной частотной модуляции несущей частоты, а также метод их сжатия. Применение таких сигналов в авиационных системах было одобрено Международной организацией управления воздушным движением.

Одно из изобретений Прайса касается способа быстрого ввода в синхронизм систем, использующих широкополосные сигналы с заранее неизвестным алгоритмом формирования. Им были разработаны принципы создания секретных систем с низкой вероятностью