No title

MODERNÍ

RADIOTECHNIKA

Josef Dobeš Václav Žalud

MODERNÍ RADIOTECHNIKA

Praha 2006

Lektoøi: kapitol 1, 2, 3 a 6 Ing. Jiøí Cochlar, CSc. (kapitola 1) Ing. František Straòák, CSc. (kapitola 2, èl. 2.1 až 2.4) Doc. Ing. Boris Šimák, CSc. (kapitola 2, èl. 2.5) Ing. Jan Slavík (kapitola 3 a kapitola 6) kapitoly 4 a 5 Prof. Ing. Dalibor Biolek, CSc. cenné pøipomínky k finálnímu textu tìchto kapitol poskytli Ing. Ladislav Pospíšil, Ing. Pavel Purièer, Ing. Josef Špaèek, Ing. Bacarreza Nogales, Ing. Martin Kováø, Ing. Karel Mikuláštík Ing. Krámský.

Josef Dobeš, Václav Žalud

MODERNÍ RADIOTECHNIKA Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována nebo rozmnožována jakoukoli formou (tisk, fotokopie, mikrofilm nebo jiný postup), zadána do informaèního systému nebo pøenášena v jiné formì èi jinými prostøedky. Autor a nakladatelství nepøejímají záruku za správnost tištìných materiálù. Pøedkládaná zapojení a informace jsou zveøejnìny bez ohledu na pøípadné patenty tøetích osob. Nároky na odškodnìní na základì zmìn, chyb, nebo vynechání jsou zásadnì vylouèeny. Veškerá práva vyhrazena. © Doc. Ing. Josef Dobeš CSc. 2006 © Doc. Ing. Václav Žalud CSc. 2006 © Nakladatelství BEN – technická literatura, Vìšínova 5, Praha 10 Josef Dobeš, Václav Žalud: Moderní radiotechnika BEN – technická literatura, Praha 2006 1. vydání ISBN 80-7300-132-1

STRUÈNÝ OBSAH

MODERNÍ

RADIOTECHNIKA

1. tematický celek 1

Rádiové signály a systémy

2

Modulace a kódování

3

Radioelektronické obvody a subsystémy

2. tematický celek 4

Modely polovodièových prvkù

5

Dálkové moduly a algoritmy

3. tematický celek 6

Technika rádiového pøenosu

7

Dodatky

PODROBNÝ OBSAH PØEDMLUVA ................................................................................... 13 1. tematický celek 1

RÁDIOVÉ SIGNÁLY A SYSTÉMY .................................... 17

1.1 1.1.1 1.1.2 1.2 1.2.1 1.2.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.4 1.4.1 1.4.2 1.1.4 1.1.5 1.5 1.5.1 1.5.2 1.6 1.6.1 1.6.2 1.6.3 1.7 1.7.1 1.7.2 1.7.3 1.7.4 1.7.5 1.7.6 1.7.7 1.7.8

Rádiové signály a jejich klasifikace ............................................................. Nìkteré dùležité signály spojité v èase ......................................................... Signály nespojité v èase ................................................................................ Rádiové systémy ........................................................................................... Vlastnosti systémù ........................................................................................ Reprezentace složitìjších systémù ................................................................ Lineární èasovì invariantní systémy ............................................................ Spojité lineární èasovì invariantní systémy ................................................. Nespojité lineární èasovì invariantní systémy ............................................. Reprezentace signálù ve frekvenèní oblasti .................................................. Fourierova øada ............................................................................................. Fourierova transformace ............................................................................... Diskrétní Fourierova transformace a rychlá Fourierova transformace ......... Krátkodobá Fourierova transformace a vlnková transformace .................... Hilbertova transformace a komplexní obálka signálù .................................. Hilbertova transformace ............................................................................... Komplexní obálka pásmových modulovaných signálù ................................ Korelace deterministických signálù .............................................................. Korelaèní funkce deterministických signálù ................................................ Autokorelaèní funkce deterministických signálù ......................................... Èinitel korelace ............................................................................................. Náhodné signály ........................................................................................... Základní pojmy ............................................................................................. Funkce hustoty pravdìpodobnosti, pravdìpodobnostní distribuèní funkce . Statistické prùmìry náhodných promìnných ............................................... Nìkteré funkce hustoty pravdìpodobnosti a distribuèní funkce ................... Autokorelaèní a korelaèní funkce ................................................................. Spektrální analýza náhodných signálù ......................................................... Pøíklady náhodných signálù ......................................................................... Šum ...............................................................................................................

2

MODULACE A KÓDOVÁNÍ ............................................... 69

2.1 2.1.1 2.1.2

Obecné schéma komunikaèního systému ..................................................... 70 Vysílací èást rádiového komunikaèního systému ......................................... 70 Pøijímací èást rádiového komunikaèního systému ....................................... 74

6

MODERNÍ RADIOTECHNIKA

18 20 22 23 24 25 26 26 27 28 29 33 39 41 42 42 43 45 45 47 48 49 49 51 52 54 56 58 59 62

2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.1.8 2.1.8 2.1.10 2.1.10 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.2.5 2.2.6 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7 2.3.8 2.3.9 2.3.10 2.3.11 2.3.12 2.3.13 2.3.14 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.4.6 2.4.7 2.4.8 2.4.9 2.4.10 2.4.11

Kódované modulace a další vývoj Shannonova schématu ........................... 75 Reálný komunikaèní systém ......................................................................... 76 Komunikaèní kanály ..................................................................................... 79 Teorém kanálové kapacity (Shannonùv-Hartleyùv vztah) ........................... 81 Referenèní model OSI RM ........................................................................... 84 Pøehled a klasifikace modulací ..................................................................... 86 Základní parametry modulací ....................................................................... 93 Ochranné kanálové kódování ..................................................................... 100 Zdrojové kódování (redukce bitové rychlosti) ........................................... 103 Analogové modulace .................................................................................. 108 Základní principy analogových modulací .................................................. 108 Amplitudové modulace .............................................................................. 109 Odvozené amplitudové modulace DSB, SSB, ISB, VSB a QAM .............. 119 Frekvenèní modulace FM a fázová modulace PM ..................................... 133 Modulátory pro modulace FM a modulace PM ......................................... 147 Demodulátory pro modulace FM a modulace PM ..................................... 152 Vzájemné porovnání analogových modulací ............................................. 163 Digitální modulace v základním pásmu ..................................................... 164 Pøednosti digitálních modulací ................................................................... 164 Nekódovaná modulace PAM, vzorkovací teorém ...................................... 166 Konverze vzorkovacích rychlostí ............................................................... 171 Vzorkování pásmových signálù ................................................................. 175 Pulzní kódovaná modulace PCM ............................................................... 177 Šum v systémech PCM ............................................................................... 186 Odvozené pulzní kódované modulace DPCM, DM, ADM ........................ 191 Formáty signálù pro binární data, diferenciální kódování .......................... 194 Frekvenèní filtrace pro nulové intersymbolové interference (Nyquistova strategie) ................................................................................ 198 Frekvenèní filtrace pomocí gaussovských dolních propustí ....................... 204 Frekvenèní filtrace na principech pøizpùsobeného filtru (korelaèní pøijímaè) .................................................................................... 204 Frekvenèní filtrace typu I&D (integrace a resetování k nule) .................... 207 Ekvalizace .................................................................................................. 209 Korelaèní kódování .................................................................................... 210 Digitální modulace (diskrétní modulace s nosnými vlnami) ...................... 217 Základní typy digitálních modulací ............................................................ 217 Klasifikace digitálních modulací ................................................................ 220 Nìkteré aplikace digitálních modulací ....................................................... 225 Základní modulace FSK (2FSK, MFSK) ................................................... 226 Základní modulace PSK (BPSK, D-BPSK, MPSK) .................................. 230 Ètyøstavová modulace QPSK a modulace DQPSK .................................... 237 Ofsetová modulace QPSK (O-QPSK) ........................................................ 241 Modulace π/4-QPSK a modulace π/4-DQPSK .......................................... 243 Modulace CPM – obecné vlastnosti ........................................................... 246 Modulace MSK .......................................................................................... 250 Modulace GMSK ....................................................................................... 253

MODERNÍ RADIOTECHNIKA

7

2.4.12 2.4.13 2.4.14 2.4.16 2.4.17 2.4.18 2.5 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.5.4 2.5.5 2.5.6 2.5.7 2.5.8 2.5.9 2.5.10 2.5.11 2.5.12 2.5.13 2.5.14 2.5.14

Modulace M-QAM (modulace s promìnnou obálkou) .............................. 260 Další varianty modulací s promìnnou obálkou .......................................... 263 Modulaèní formáty s více nosnými vlnami MCM, ortogonální frekvenèní multiplex OFDM ................................................... 265 Obnova referenèní nosné vlny (CR) a èasování symbolù (STR) ............... 279 Grafické zobrazení signálù používaných u diskrétních modulací .............. 284 Vzájemné porovnání diskrétních modulací ................................................ 284 Kódování kanálu – detekce a korekce chyb ............................................... 290 Základní principy kódování FEC, hlavní ochranné kódy ........................... 292 Tvrdé a mìkké rozhodování ....................................................................... 300 Kanálové detekèní kódy s paritními bity .................................................... 305 Kanálové blokové kódy .............................................................................. 306 Kanálové konvoluèní kódy .......................................................................... 311 Øetìzové kódy ............................................................................................ 320 Turbo kódy ................................................................................................. 321 Adaptivní modulace a kódování ................................................................. 323 Rádiové systémy s automatickým opakováním pøenosu ARQ ................... 326 Prokládání (interleaving) ............................................................................ 330 Ekvalizace .................................................................................................. 332 Diverzitní rádiové komunikaèní systémy ................................................... 342 Systémy MIMO s prostorovì èasovou diverzitou ...................................... 351 Kódované modulace ................................................................................... 355 Porovnání ochranných kanálových kódù .................................................... 360

3

RADIOELEKTRONICKÉ OBVODY A SUBSYSTÉMY ................................................................ 365

3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.6 3.1.7 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.3 3.3.1 3.3.2

Dvojbrany v radioelektronice ..................................................................... Admitanèní parametry a rozptylové parametry dvojbranù ......................... Vstupní a výstupní admitance, èinitelé odrazu a stabilita ........................... Napìt'ové zesílení a výkonová zesílení ...................................................... Šumové vlastnosti ....................................................................................... Frekvenèní a nelineární zkreslení ............................................................... Dynamický rozsah ...................................................................................... Aktivní lineární dvojbrany (tranzistory BJT a FET) .................................. Vysokofrekvenèní a mikrovlnné zesilovaèe ............................................... Úzkopásmové tranzistorové zesilovaèe ...................................................... Obecný postup návrhu úzkopásmových zesilovaèù ................................... Širokopásmové tranzistorové zesilovaèe .................................................... Výkonové pásmové tranzistorové zesilovaèe ............................................. Konverze AM-AM a AM-PM u výkonových zesilovaèù ........................... Urèení systémových parametrù vícestupòové kaskády .............................. Nelineární obvody ...................................................................................... Smìšovaèe .................................................................................................. Modulátory .................................................................................................

8

MODERNÍ RADIOTECHNIKA

366 366 370 376 382 389 393 396 406 406 413 417 428 439 443 446 446 456

3.3.3 3.3.4

Oscilátory ................................................................................................... 463 Fázový závìs PLL ...................................................................................... 468

2. tematický celek 4

MODELY POLOVODIÈOVÝCH PRVKÙ ...................... 473

4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.1.6 4.1.7 4.1.8 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 4.2.8 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5 4.3.6 4.3.7 4.3.8 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.3a 4.4.3b 4.4.4 4.4.4a 4.4.4b 4.4.5 4.4.6 4.4.7

Model polovodièové diody ......................................................................... Charakteristika modelu ............................................................................... Parametry modelu ....................................................................................... Statická èást modelu ................................................................................... Dynamická èást modelu ............................................................................. Teplotní závislosti ....................................................................................... Šumový model ............................................................................................ Model programu CIA ................................................................................. Identifikace modelu .................................................................................... Model bipolárního tranzistoru .................................................................... Charakteristika modelu ............................................................................... Parametry modelu ....................................................................................... Statická èást modelu ................................................................................... Dynamická èást modelu ............................................................................. Teplotní závislosti ....................................................................................... Šumový model ............................................................................................ Model programu CIA ................................................................................. Identifikace modelu .................................................................................... Model JFET ................................................................................................ Charakteristika modelu ............................................................................... Parametry modelu ....................................................................................... Statická èást modelu ................................................................................... Dynamická èást modelu ............................................................................. Teplotní závislosti ....................................................................................... Šumový model ............................................................................................ Model programu CIA ................................................................................. Identifikace modelu .................................................................................... Model MOSFET ......................................................................................... Charakteristika modelù ............................................................................... Parametry modelù ....................................................................................... Statická èást modelù ................................................................................... Statická èást semiempirického modelu ....................................................... Statická èást modelu BSIM ........................................................................ Dynamická èást modelù ............................................................................. Dynamická èást semiempirického modelu ................................................. Dynamická èást modelu BSIM ................................................................... Teplotní závislosti ....................................................................................... Šumový model ............................................................................................ Model programu CIA .................................................................................

MODERNÍ RADIOTECHNIKA

478 478 479 481 483 485 487 488 488 491 491 493 498 505 510 512 513 515 523 523 524 526 527 528 529 530 531 533 533 536 542 543 547 549 551 555 558 560 562

9

4.4.8 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3a 4.5.3b 4.5.4a 4.5.4b 4.5.5 4.5.6 4.5.7 4.5.8 4.5.9 4.6 4.6.1 4.6.2 4.6.3 4.6.4

Identifikace modelu .................................................................................... Model MESFET ......................................................................................... Charakteristika modelu ............................................................................... Parametry modelu ....................................................................................... Statická èást Sussman-Fortova, Hantganova a Huangova modelu ............. Statická èást Statzova modelu .................................................................... Dynamická èást Sussman-Fortova, Hantganova a Huangova modelu ....... Dynamická èást Statzova modelu ............................................................... Teplotní závislosti ....................................................................................... Šumový model ............................................................................................ Model programu CIA ................................................................................. Identifikace modelu .................................................................................... Kmitoètová disperze parametrù modelu ..................................................... Vytváøení pøesných modelù polovodièových prvkù umìlými neuronovými sítìmi .................................................................................... Modelování polovodièových prvkù exkluzivními neuronovými sítìmi ..... Modelování polovodièových prvkù korekèními neuronovými sítìmi ....... Urèení optimální struktury neuronové sítì ................................................. Nestandardní výstupy modelování neuronovými sítìmi ............................

565 570 570 572 575 576 577 580 582 583 584 585 588 589 590 593 594 595

5

ALGORITMY PRO NÁVRH ELEKTRONICKÝCH OBVODÙ .............................................................................. 597

5.1

Implicitní integrace algebro-diferenciálních rovnic a citlivostní analýza v èasové oblasti .......................................................................................... 599 Prediktor ..................................................................................................... 600 Korektor ...................................................................................................... 601 Automatické urèení délky integraèního kroku a øádu interpolaèního mnohoèlenu ............................................................. 606 Statická varianta algoritmu ......................................................................... 608 Pøíklad øešení statického systému ............................................................... 608 Pøíklad øešení dynamického systému .......................................................... 611 Citlivostní analýza ...................................................................................... 615 Statická varianta citlivostní analýzy ........................................................... 616 Pøíklad øešení citlivostí statického systému ................................................ 617 Pøíklad øešení citlivostí dynamického systému .......................................... 618 Teoretické základy algoritmu ..................................................................... 619 Øešení rozsáhlých øídkých soustav lineárních rovnic a citlivostní analýza v kmitoètové oblasti ................................................................................... 622 LU rozklad .................................................................................................. 622 Výbìr hlavních prvkù ................................................................................. 624 Uspoøádání LU rozkladu pro zvýšení jeho efektivnosti ............................. 624 Øešení soustav lineárních rovnic s trojúhelníkovou maticí soustavy ......... 626 Citlivostní analýza v kmitoètové oblasti .................................................... 626 Standardní citlivostní analýza v kmitoètové oblasti ................................... 627 Šumová citlivostní analýza v kmitoètové oblasti ....................................... 628

5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6 5.1.7 5.1.8 5.1.9 5.1.10 5.1.11 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.2.5a 5.2.5b

10

MODERNÍ RADIOTECHNIKA

5.2.5c 5.2.5d 5.2.5e 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.3.6 5.3.7 5.3.8 5.3.9 5.3.9a 5.3.9b 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.5 5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.5.4 5.5.4a 5.5.4b 5.5.5 5.5.6 5.5.7 5.6 5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.7 5.7.1 5.8 5.8.1 5.8.2 5.9.

Analyticky øešený pøíklad šumové citlivostní analýzy v kmitoètové oblasti628 Citlivostní analýza šumového èísla ............................................................ 631 Pøíklad citlivostní analýzy šumového èísla ................................................ 632 Pøesná analýza pólù a nul pøenosových funkcí rozsáhlých systémù .......... 633 Redukce zobecnìné úlohy charakteristických èísel na standardní tvar ...... 634 Pøíklad redukce zobecnìné úlohy charakteristických èísel na standardní tvar ....................................................................................... 635 Výbìr klíèových prvkù ............................................................................... 638 Zpøesnìní redukce aritmetikou s volitelnou délkou mantisy a exponentu . 639 Øešení standardní úlohy charakteristických èísel algoritmem QR ............. 640 Pøíklad øešení standardní úlohy charakteristických èísel algoritmem QR .. 641 Algoritmus QR s posunem poèátku ............................................................ 642 Pøíklad analýzy pólù a nul pøenosové funkce ............................................. 644 Analýza pólù a nul pøenosové funkce èíslicových filtrù ............................ 647 Pøíklad analýzy nul pøenosové funkce èíslicového filtru FIR .................... 647 Pøíklad analýzy pólù a nul pøenosové funkce èíslicového filtru IIR .......... 648 Urèení ustálené periodické odezvy neautonomních a autonomních obvodù s dlouhými pøechodnými dìji ..................................................................... 650 Urèení ustálené periodické odezvy lineárních obvodù analytickým øešením ................................................................................... 651 Urèení ustálené periodické odezvy nelineárních obvodù ε-algoritmem ..... 652 Pøíklad urèení ustálené periodické odezvy autonomního obvodu .............. 655 Optimalizace v èasové a kmitoètové oblasti ............................................... 658 Zobecnìná metoda nejmenších ètvercù ...................................................... 659 Normalizace vektoru odchylek a Jacobiovy matice ................................... 660 Pøíklad identifikace parametrù modelu zobecnìnou metodou nejmenších ètvercù ..................................................................................... 661 Levenbergova-Marquardtova metoda ......................................................... 665 Empirická volba pøepínaèe optimalizaèních metod .................................... 665 Exaktní volba pøepínaèe optimalizaèních metod ........................................ 667 Kontrola a øízení konvergence optimalizace .............................................. 668 Pøíklad identifikace ètyø pólù a jedné nuly pøenosové funkce modelu operaèního zesilovaèe .................................................................... 669 Teoretický základ algoritmu ....................................................................... 671 Odhad intermodulaèních a harmonických produktù pomocí Volterrových øad ............................................................. 673 Charakteristika kvazilineární analýzy ........................................................ 673 Pøíklad kvazilineární analýzy ..................................................................... 675 Omezení kvazilineární analýzy .................................................................. 679 Rychlá Fourierova transformace ................................................................. 679 Diskrétní Fourierova transformace ............................................................. 680 Analýza nejhoršího stavu ........................................................................... 684 Úèel a charakteristika algoritmu ................................................................. 684 Pøíklad analýzy nejhoršího stavu ................................................................ 687 Použití nestandardních typù analýz pro efektivní návrh mikrovlnných obvodù ....................................................... 688

MODERNÍ RADIOTECHNIKA

11

5.9.1 5.9.2 5.9.3

Analýza mikrovlnného oscilátoru s rozprostøeným zesílením .................... 689 Analýza mikrovlnného zesilovaèe s rozprostøeným zesílením ................... 689 Analýza ètyøkvadrantové mikrovlnné násobièky ....................................... 691

6

TECHNIKA RÁDIOVÉHO PØENOSU............................ 697

6.1 6.2 6.2.1 6.2.2 6.3 6.3.1 6.3.2 6.4 6.4.1 6.4.2 6.5 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.6 6.6.1 6.6.2 6.7 6.8 6.9 6.10 6.10.1 6.10.2 6.10.3

Multiplex a mnohonásobný pøístup ............................................................ Frekvenèní multiplex FDM ........................................................................ Základní koncepce frekvenèního multiplexu ............................................. Interference v systémech frekvenèního multiplexu .................................... Èasový multiplex TDM .............................................................................. Základní koncepce èasového multiplexu .................................................... Struktura signálù v multiplexu TDM ......................................................... Kódový multiplex CDM ............................................................................. Systém DS SS s pøímým rozprostíráním .................................................... Systém FH SS s frekvenèním skákáním ..................................................... Systémy s mnohonásobným pøístupem, protokoly MAP ........................... Protokoly s deterministickým pøístupem .................................................... Protokoly se stochastickým pøístupem ....................................................... Protokoly s kódovým dìlením CDMA ....................................................... Dva základní typy sítí pro pøenos dat (CSDN a PSDN) ............................. Datové sítì s pøepojováním okruhù CSDN ................................................ Datové sítì s pøepojováním paketù PSDN ................................................. Synchronní a asynchronní pøenosový mód ATM ....................................... Rùzné provozní režimy rádiového pøenosu ................................................ Rùzné formy rádiového vysílání ................................................................ Energetická bilance rádiového spojení ....................................................... Radiokomunikaèní rovnice ......................................................................... Systémový zisk ........................................................................................... Úrovòový diagram ......................................................................................

698 701 701 703 705 705 707 708 708 719 721 722 723 730 732 732 733 735 740 743 744 744 749 750

DODATKY ...................................................................................... 753 LITERATURA ................................................................................ 762 REJSTØÍK ...................................................................................... 771

12

MODERNÍ RADIOTECHNIKA

PØEDMLUVA V roce 2000 vydalo nakladatelství BEN v Praze knižní monografii s názvem „Moderní radioelektronika“. Kniha se setkala s pøíznivým ohlasem ètenáøù a po pomìrnì krátké dobì byla zcela vyprodána. Proto je nyní pøedkládána ètenáøùm tematicky podobnì zamìøená, avšak obsahovì prakticky úplnì nová publikace „Moderní radiotechnika“. Jak již z názvu vyplývá, jsou v této nové knize ponìkud omezeny nároèné teoretické partie a hlavní pozornost je vìnována aplikované teorii a technické praxi daného oboru. První kapitola shrnuje teoretické základy moderní radiotechniky. Oproti pøedchozí práci je rozsah kapitoly celkovì redukován, navíc jsou zde však zaøazeny nové aktuální partie, napøíklad vlnková transformace, podrobnìji se také probírají nìkterých specifické otázky šumových dvojbranù. Druhá kapitola pojednává o modulacích a o kanálovém kódování. Jsou v ní výraznì zkráceny èásti zamìøené na analogové modulace a na nìkteré ménì používané digitální modulace. Naopak zde jsou novì zpracovány poznatky o moderních metodách vzorkování analogových signálù (konverze vzorkovacích rychlostí, vzorkování pásmových signálù) a o rùzných progresivních metodách filtrace v digitální komunikaci (metoda I&D, tj. integrace s resetováním atd.). Zvýšená pozornost je potom vìnována adaptivním modulacím, které spolu s adaptivním kódováním pronikají v široké míøe do digitální radiokomunikace. Detailnì je také probírán ortogonální frekvenèní multiplex OFDM, který se øadí mezi nejperspektivnìjší pøenosové formáty pøedevším v dynamicky se rozvíjející pozemní komunikaci. Výrazná modernizace se uplatnila také v èláncích vìnovaných ochrannému kanálovému kódování. Zde jsou pøedevším rozšíøeny partie o klasických blokových a konvoluèních kódech, vèetnì kódù punkturovaných. Novì jsou potom zpracovány èlánky o øetìzových kódech a turbo kódech a také o systémech ochrany ARQ, založené na opakovaném vyslání. Podrobnìji se probírají rovnìž rùzné formy diversity, vèetnì prostorovì èasové diversity MIMO, která se stává nejen úèinným prostøedkem k potlaèení únikù pøi rádiovém pøenosu, ale nabízí i extrémní zvýšení spektrální úèinnosti komunikaèních systémù. Tøetí kapitola se zabývá popisem radioelektronických obvodù a subsystémù. Je zde prohloubena obecná teorie dvojbranù, náležitá pozornost je dále vìnována zesilovaèùm a nìkterým nelineárním dvojbranùm používaným v radiotechnice. Poèítaèová analýza a optimalizace obvodù používaných v radiotechnice je podrobnì definována ve ètvrté a páté kapitole – jde o témata, která v pùvodní monografii z roku 2000 nebyla vùbec zaøazena. Ètvrtá kapitola je vìnována modelùm polovodièových prvkù používaných ve vysokofrekvenèní technice. Z tohoto dùvodu je dùraz kladen nejenom na precizní reprezentaci namìøených stejnosmìrných prùbìhù, ale i na pøesné charakterizování dynamických vlastností prvkù vèetnì kmitoètové disperze parametrù. Definice modelù obsahuje øadu odvození i praktických ukázek identifikací parametrù, èímž se zásadnì odlišuje od manuálù programù. Kromì toho jsou v kapitole demonstrována i èetná originální vylepšení standardních modelù. Kapitola je doplnìna demonstracemi moderního trendu v modelování vysokofrekvenèních prvkù, kterým je použití neuronových sítí. Pátá kapitola obsahuje definice standardních i originálních algoritmù pro návrh elektronických obvodù poèítaèem. Nìkteré principy jsou definovány ve stylu publikací matematického charakteru, na rozdíl od nich jsou však aplikace metod demonstrovány pomocí mnoha praktických úloh radiotechniky. V závìru kapitoly je pøedvedeno využití originálních nestandardních metod pro získání více

MODERNÍ RADIOTECHNIKA

13

komplexnìjších údajù o analyzovaných obvodech než bývá obvyklé u standardních programových prostøedkù. Šestá kapitola je zamìøena na rùzné metody rádiového pøenosu. Zkoumají se zde základní techniky multiplexování FDM, TDM a CDM a v návaznosti jsou dále popisovány pøíslušné metody mnohonásobného pøístupu. Zvýšená pozornost je vìnována zejména pøístupu s kódovým dìlením CDMA a také stochastickým pøístupovým metodám (Aloha, CSMA apod.), které výraznì zvyšují propustnost radiokomunikaèních kanálù. Tyto pøenosové formáty jsou velice perspektivní napøíklad v pozemní fixní i mobilní komunikaci, ale také v komunikaci družicové. Další èásti se zabývají nìkterými specifickými otázkami rádiových datových sítí s pøepojováním okruhù CSDN a s pøepojováním paketù PSDN. Jsou zde probírány otázky rùzných provozních módù v tìchto sítích (STM, ATM), rozlièné formy duplexního spojení (FDD, TDD, CDD) apod. V závìru celé publikace je naznaèen výpoèet energetické bilance ideálního rádiového spoje. Tato kniha se zabývá obecnými otázkami moderní radiotechniky. Jednotlivá témata jsou ilustrována øadou konkrétních pøíkladù. Pøíslušné aplikace jsou probírány ve volnì navazujícím druhém dílu, zamìøeném již na nejrùznìjší konkrétní systémy moderní rádiové komunikace. Dotazy nebo pøipomínky k vìcnému obsahu i k formální podobì knihy mohou ètenáøi zasílat buï vydavatelství BEN – technická literatura, Praha, nebo pøímo na e-mailové adresy autorù: [email protected], [email protected]. Josef Dobeš Praha 4 – Lhotka

14

Václav Žalud Malé Horky 2

MODERNÍ RADIOTECHNIKA