В. Перечень знаний и умений, которые должен приобрести студент в процессе изучения материалов модуля 4

Знания:

1. Роль корректирующего кодирования как эффективного метода передачи цифровой информации в современных телекоммуникационных системах.

2. Место и функциональное назначение кодеков корректирующих кодов в составе типовой структурной схемы системы передачи дискретной информации.

3. классификация корректирующих кодов.

4. блоковые корректирующие коды: основные параметры, методы построения, алгоритмы кодирования/декодирования и сложность их реализации. Важные классы блоковых кодов (коды Хемминга, циклические коды). Помехоустойчивость декодирования блоковых кодов.

5. сверточные коды: классификация, структура и характеристики. Алгоритмы кодирования/декодирования сверточных кодов. алгоритм Витерби. структура декодера Витерби. Помехоустойчивость декодирования сверточных кодов, энергетический выигрыш.

6. Критерии эффективности и пути повышения эффективности цифровых телекоммуникационных систем. Предельная эффективность телекоммуникационных систем и граница К. Шеннона. Перспективные пути дальнейшего повышения эффективности телекоммуникационных систем

7. Перспективные методы кодирования в цифровых телекоммуникационных системах (каскадные коды, турбокоды, сигнально-кодовые конструкции пространственно-временное кодирование).

Умения:

1. Расчеты помехоустойчивости декодирования блоковых и сверточных кодов.

2. Выбор кодов и оптимизация их характеристик применительно к условиям использования кодов в телекоммуникационных системах для повышения показателей помехоустойчивости и эффективности.

3. Разработка функциональных схем кодеков корректирующих кодов и способов их согласования с модемами.

Г. Примечательные вехи в развитии теории электрической связи

Заканчивая изучение курса теории электрической связи, полезно обратиться к истории развития этой науки и вспомнить имена выдающихся ученых, работа, ум и талант которых позволили внести важный вклад в теорию, тем самым продвинуть развитие знаний человечества о телекоммуникациях и достичь современный уровень техники связи.

1838 – С. Морзе (S. Morse) предлагает код для телеграфной передачи («код Морзе»–первый пример статистического кода, учитывающего статистику букв английского текста).

1900 – первые эксперименты с передачей АМ радиосигналов.

1922 – изобретение однополосной модуляции (ОМ).

1924 – Х. Найквист (H. Nyquist) устанавливает, что число разрешимых импульсов, которые могут быть переданы в течение единицы времени по каналу с ограниченной полосой пропускания, пропорционально полосе пропускания этого канала. В результате теоретического анализа Найквист приходит к выводу, что максимальное число разрешимых импульсов, передаваемых в течение интервала времени T (с) через канал с полосой пропускания W (гц), равно kTW, где k – коэффициент пропорциональности, не превосходящий 2, точное значение которого определяется формой импульса и выбором способа определения его ширины спектра.

1928 – Р. Хартли (R. Hartley) публикует соображения о выборе количественной меры информации, основанные на понятии выбора сообщений из множества, подлежащего передаче. Работа Хартли явилась инициатором ряда последующих работ по теории информации, среди которых – фундаментальная работа К. Шеннона.

1936 – первое практическое применение частотной модуляции (ЧМ) для подавления шумов.

1937-1938  – Изобретение метода импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) и испытания системы передачи телефонии с ИКМ.

1939 – А. Колмогоров публикует фундаментальную работу по фильтрации случайных процессов (позже, в 1942г. аналогичные результаты были опубликованы американским математиком Н. Винером (N. Wiener). В работе Винера в теорию связи был впервые введен термин «оптимальность» (оптимальный линейный фильтр Колмогорова-Винера).

1939 – Изобретение вокодера для передачи речевых сигналов.

1940 – применение в системах связи широкополосных сигналов.

1043 – Д. Норс (D.O. Narth) разрабатывает теорию согласованного фильтра.

1946 – Д. Габор (D. Gabor) вводит комплексное представление узкополосных случайных процессов.

1947 – В. Котельников защищает диссертацию «Теория потенциальной помехоустойчивости», в которой поставлена и решена задача статистического синтеза оптимального приемника сигналов, с новых позиций проанализированы различные системы связи и установлены предельные ограничения на возможные методы модуляции.

1948 – К. Шеннон (C. Shannon) публикует статью «Математическая теория связи», в которой заложены основы применения теории информации к задачам связи, введены понятия энтропия и пропускная способность канала.

1950 – Р. Хемминг (R. Hamming) разрабатывает теорию блокового кода, корректирущего однократные ошибки (код Хемминга).

1951 – Р. Фано (R. Fano) разрабатывает теорию построения статистического кода для экономного кодирования источников дискретных сообщений (код Шеннона-Фано).

1952 – д. Хаффман (D. Haffman) предлагает «метод построения кодов с минимальной избыточностью» (Код Хаффмана).

1953 – Р. Баркер (R. Barker) предлагает структуру последовательностей с хорошими автокорреляционными свойствами, называемых затем кодами Баркера.

1954 – Н. Петрович изобретает способ относительной фазовой модуляции (ОФМ) для передачи дискретной информации по каналам с медленно меняющейся фазой.

1955 – П. элайес (P. Elias) предлагает концепцию сверточного кода.

1955 – А. Зюко, основываясь на понятии пропускной способности канала вводит новые характеристики эффективности систем связи: информационная, энергетическая и частотная эффективность.

1956 – разработка теории сжатия широкополосных сигналов в согласованном фильтре.

1957 – Р. Варшамов устанавливает соотношение между длиной кода, кодовым расстоянием и скоростью кода, определяющее предельные корректирующие свойства линейного кода, известное впоследствии, после публикации аналогичных результатов Э. Гилбертом (E.N. Gilbert) как верхняя граница Варшамова-Гилберта.

1957 – Д. Возенкрафт (J.M. Wozenkraft) разрабатывает алгоритм последовательного декодирования сверточных кодов (алгоритм Возенкрафта).

1959 – Н. Цирлер (N. Zierler) разрабатывает теорию синтеза рекуррентных последовательностей максимальной длины (М-последовательности).

1959 – Р. Боуз, Д. Чаудхури и А. Хоквенгейм (R. Bose, D. Chaudhuri, A. Hocquenghem) предлагают привлекательный класс блоковых корректирующих кодов, известные ныне, как коды БЧХ.

1960 – И. Рид и Г. Соломон (I. Reed, G. Solomon) разрабатывают алгоритм построения мощных блоковых кодов (коды РС), которые находят затем широкое применение, благодаря способности исправлять пакеты ошибок.

1960 – Д. Миддлтон (D. Middleton) публикует фундаментальную монографию по основам статистической теории связи, в которой завершает разработку Байесовской теории синтеза приемных систем.

1962 – П. Бейкер (P. Baker) предлагает метод модуляции «квадратурная ФМ с относительным кодированием и фазовым сдвигом на π/4» (π/4-DQPSK), допускающий автокорреляционный прием.

1965 – Практическое применение биортогональных кодов в системе дальней космической связи « Диджилок».

1965 – Е. Бэрлекемп (E. Berlecamp) разрабатывает эффективный алгоритм декодирования циклических кодов (Алгоритм Бэрлекемпа).

1966 – Д. Форни (D. Forney) предлагает структуру каскадных кодов, повышающую корректирующую способность без усложнения входящих в нее компонентов (каскадные коды Форни).

1967 – А. Витерби (A. Viterbi) разрабатывает алгоритм декодирования сверточных кодов по критерию максимума правдоподобия (алгоритм Витерби), который определил технологический прорыв в технике помехоустойчивого кодирования.

1976 – М. Саймон (M. Simon) предлагает метод формирования и демодуляции сигналов минимального частотного сдвига (MSK).

1993 – К. Берроу, А. Главью и П. Титимаяшима (C. Berrou, A. Glaieux, P. Thitimajashima) изобретают новый класс помехоустойчивых кодов (турбокоды), применение которых позволяет приблизиться к пределу Шеннона при приемлемой сложности алгоритма декодирования.