Podobné dokumenty

Autor by chtìl podìkovat všem svým spolupracovníkùm a kolegùm, kteøí mu pomohli s pøípravou textu. K vydání knihy pøispìla firma Newport Electronics s






David Matoušek ÈÍSLICOVÁ TECHNIKA základy konstruktérské praxe Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována ne

Kniha je urèena všem zájemcùm o teorii elektrických obvodù Poslouží jako pøíruèka pro praxi, ale i jako uèebnice pro studenty støedních a vysokých ško






Publikace prezentuje nìkteré poznatky z obsáhlé oblasti analogových soustav, které v poslední dobì prodìlávají rozvoj. Z toho dùvodu ani nemùže podat


Monografie poskytuje v pøehledné a praktické formì znalosti a výpoèetní nástroje pro modelování šíøení rádiových vln v zástavbì, tedy vnì i uvnitø bud




4 DIELEKTRICKÉ OBVODY ZÁKLADNÍ POJMY DIELEKTRICKÝCH OBVODŮ Základní veličiny a zákony Sériový a paralelní

Jan Humlhans NÁBOJOVÉ PUMPY funkce, pøehled a použití Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována nebo rozmno



ALGORITMY ČÍSLICOVÉHO ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLŮ

ELEKTRONICKÉ PRVKY 7 Výkonové a spínací aplikace tranzistorů 7.1 Ztrátový výkon a chlazení součástky První a druhý průraz bipolárního

PROGRAMOVÁNÍ V JAZYCE C V PŘÍKLADECH 11 Dynamické datové struktury 11.1 Spojové struktury Příklad PROG_

APLIKACE ALGORITMŮ ČÍSLICOVÉHO ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLŮ 1. DÍL

Podìkování: Výsledkù publikovaných v této knize bylo dosaženo také za podpory projektù GAÈR 101/06/P108 Výzkum simulaèního a experimentálního modelová








Karel Zaplatílek a Bohuslav Doòar MATLAB zaèínáme se signály Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována nebo

OBJEKTOVÉ PROGRAMOVÁNÍ V C++ V PŘÍKLADECH 8 Proudová knihovna 8.1 Hierarchie proudů Standardně zavedené proudy



OBSAH PØEDMLUVA... 11





Základy a aplikace digitálních. Katedra radioelektroniky (13137), blok B2, místnost 722

Jan Hájek ELEKTRONICKÉ HLEDAÈE Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována nebo rozmnožována jakoukoli formou

Komerèní využití stavebních návodù je povoleno jen s písemným souhlasem autora a nakladatelství. Soubory na CD ROM mající pøímo vztah ke knize, které

1. Vlastnosti diskretních a číslicových metod zpracování signálů... 15











Základy ultrazvuku A. ZÁKLADY ULTRAZVUKU 10

VŠB TECHNICKÁ UNIVERZITA V OSTRAVÌ Recenzenti Prof. Ing. Dušan Levický, CSc. Prof. Ing. Vladimír Šebesta, CSc. Kniha shrnuje nìkteré výsledky øešení p

DSY-4. Analogové a číslicové modulace. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Tato kniha popisuje výchozí stanoviska psychotroniky jako potenciální vìdní disciplíny Tvoøí ucelenou pracovní hypotézu pro realizaci základního výzku


MIKROPROCESOROVÁ TECHNIKA 9 Událostní systém 9.1 Události Síť ERN Časování událostí Filtrace


APLIKACE MIKROKONTROLÉRŮ PIC32MX

Rozprostřené spektrum. Multiplex a mnohonásobný přístup







ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

Modulační parametry. Obr.1




9. PRINCIPY VÍCENÁSOBNÉHO VYUŽITÍ PŘENOSOVÝCH CEST


Roman Neruda a Tomáš Holan C++ BUILDER V PØÍKLADECH Bez pøedchozího písemného svolení nakladatelství nesmí být kterákoli èást kopírována nebo rozmnožo

1 ÚVOD DO PŘEDMĚTU ZÁKLADNÍ OBVODY...14

3.7.5 Znaménkové operátory Násobící operátory Rùzné operátory Základní objekty Konstanty Sig

3/ %,1'(& 83'1 &( &3 )XQNFH. + ; ; ; ; / ; ; + ; EH]H]PuQ\







Základní principy přeměny analogového signálu na digitální


Modulační metody, datové měniče telefonní modemy


Standardní signál video 1Vpp

MIKROKONTROLÉRY PIC PRO POKROČILÉ

NULOROVÉ MODELY Spokojíme-li se pouze se základní analýzou elektronického obvodu s ideálními prvky, osvìdèuje se èasto užití nulorových modelù aktivní

Gergelitsová, Holan: Zlatý řez pravítkem a kružítkem


Transkript:

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 1. tematický celek MODERNÍ RADIOTECHNIKA 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 Rádiové signály a jejich klasifikace... 18 1.1.1 Nìkteré dùležité signály spojité v èase... 20 1.1.2 Signály nespojité v èase... 22 1.2 Rádiové systémy... 23 1.2.1 Vlastnosti systémù... 24 1.2.2 Reprezentace složitìjších systémù... 25 1.3 Lineární èasovì invariantní systémy... 26 1.3.1 Spojité lineární èasovì invariantní systémy... 26 1.3.2 Nespojité lineární èasovì invariantní systémy... 27 1.4 Reprezentace signálù ve frekvenèní oblasti... 28 1.4.1 Fourierova øada... 29 1.4.2 Fourierova transformace... 33 1.1.4 Diskrétní Fourierova transformace a rychlá Fourierova transformace... 39 1.1.5 Krátkodobá Fourierova transformace a vlnková transformace... 41 1.5 Hilbertova transformace a komplexní obálka signálù... 42 1.5.1 Hilbertova transformace... 42 1.5.2 Komplexní obálka pásmových modulovaných signálù... 43 1.6 Korelace deterministických signálù... 45 1.6.1 Korelaèní funkce deterministických signálù... 45 1.6.2 Autokorelaèní funkce deterministických signálù... 47 1.6.3 Èinitel korelace... 48 1.7 Náhodné signály... 49 1.7.1 Základní pojmy... 49 1.7.2 Funkce hustoty pravdìpodobnosti, pravdìpodobnostní distribuèní funkce. 51 1.7.3 Statistické prùmìry náhodných promìnných... 52 1.7.4 Nìkteré funkce hustoty pravdìpodobnosti a distribuèní funkce... 54 1.7.5 Autokorelaèní a korelaèní funkce... 56 1.7.6 Spektrální analýza náhodných signálù... 58 1.7.7 Pøíklady náhodných signálù... 59 1.7.8 Šum... 62 2 MODULACE A KÓDOVÁNÍ... 69 2.1 Obecné schéma komunikaèního systému... 70 2.1.1 Vysílací èást rádiového komunikaèního systému... 70 2.1.2 Pøijímací èást rádiového komunikaèního systému... 74 6 MODERNÍ RADIOTECHNIKA

2.1.3 Kódované modulace a další vývoj Shannonova schématu... 75 2.1.4 Reálný komunikaèní systém... 76 2.1.5 Komunikaèní kanály... 79 2.1.6 Teorém kanálové kapacity (Shannonùv-Hartleyùv vztah)... 81 2.1.7 Referenèní model OSI RM... 84 2.1.8 Pøehled a klasifikace modulací... 86 2.1.8 Základní parametry modulací... 93 2.1.10 Ochranné kanálové kódování... 100 2.1.10 Zdrojové kódování (redukce bitové rychlosti)... 103 2.2 Analogové modulace... 108 2.2.1 Základní principy analogových modulací... 108 2.2.2 Amplitudové modulace... 109 2.2.3 Odvozené amplitudové modulace DSB, SSB, ISB, VSB a QAM...119 2.2.4 Frekvenèní modulace FM a fázová modulace PM... 133 2.2.5 Modulátory pro modulace FM a modulace PM... 147 2.2.5 Demodulátory pro modulace FM a modulace PM... 152 2.2.6 Vzájemné porovnání analogových modulací... 163 2.3 Digitální modulace v základním pásmu... 164 2.3.1 Pøednosti digitálních modulací... 164 2.3.2 Nekódovaná modulace PAM, vzorkovací teorém... 166 2.3.3 Konverze vzorkovacích rychlostí... 171 2.3.4 Vzorkování pásmových signálù... 175 2.3.5 Pulzní kódovaná modulace PCM... 177 2.3.6 Šum v systémech PCM... 186 2.3.7 Odvozené pulzní kódované modulace DPCM, DM, ADM... 191 2.3.8 Formáty signálù pro binární data, diferenciální kódování... 194 2.3.9 Frekvenèní filtrace pro nulové intersymbolové interference (Nyquistova strategie)... 198 2.3.10 Frekvenèní filtrace pomocí gaussovských dolních propustí... 204 2.3.11 Frekvenèní filtrace na principech pøizpùsobeného filtru (korelaèní pøijímaè)... 204 2.3.12 Frekvenèní filtrace typu I&D (integrace a resetování k nule)... 207 2.3.13 Ekvalizace... 209 2.3.14 Korelaèní kódování... 210 2.4 Digitální modulace (diskrétní modulace s nosnými vlnami)... 217 2.4.1 Základní typy digitálních modulací... 217 2.4.2 Klasifikace digitálních modulací... 220 2.4.3 Nìkteré aplikace digitálních modulací... 225 2.4.4 Základní modulace FSK (2FSK, MFSK)... 226 2.4.5 Základní modulace PSK (BPSK, D-BPSK, MPSK)... 230 2.4.6 Ètyøstavová modulace QPSK a modulace DQPSK... 237 2.4.7 Ofsetová modulace QPSK (O-QPSK)... 241 2.4.8 Modulace π/4-qpsk a modulace π/4-dqpsk... 243 2.4.9 Modulace CPM obecné vlastnosti... 246 2.4.10 Modulace MSK... 250 2.4.11 Modulace GMSK... 253 MODERNÍ RADIOTECHNIKA 7

2.4.12 Modulace M-QAM (modulace s promìnnou obálkou)... 260 2.4.13 Další varianty modulací s promìnnou obálkou... 263 2.4.14 Modulaèní formáty s více nosnými vlnami MCM, ortogonální frekvenèní multiplex OFDM... 265 2.4.16 Obnova referenèní nosné vlny (CR) a èasování symbolù (STR)... 279 2.4.17 Grafické zobrazení signálù používaných u diskrétních modulací... 284 2.4.18 Vzájemné porovnání diskrétních modulací... 284 2.5 Kódování kanálu detekce a korekce chyb... 290 2.5.1 Základní principy kódování FEC, hlavní ochranné kódy... 292 2.5.2 Tvrdé a mìkké rozhodování... 300 2.5.3 Kanálové detekèní kódy s paritními bity... 305 2.5.4 Kanálové blokové kódy... 306 2.5.5 Kanálové konvoluèní kódy...311 2.5.6 Øetìzové kódy... 320 2.5.7 Turbo kódy... 321 2.5.8 Adaptivní modulace a kódování... 323 2.5.9 Rádiové systémy s automatickým opakováním pøenosu ARQ... 326 2.5.10 Prokládání (interleaving)... 330 2.5.11 Ekvalizace... 332 2.5.12 Diverzitní rádiové komunikaèní systémy... 342 2.5.13 Systémy MIMO s prostorovì èasovou diverzitou... 351 2.5.14 Kódované modulace... 355 2.5.14 Porovnání ochranných kanálových kódù... 360 3 RADIOELEKTRONICKÉ OBVODY A SUBSYSTÉMY... 365 3.1 Dvojbrany v radioelektronice... 366 3.1.1 Admitanèní parametry a rozptylové parametry dvojbranù... 366 3.1.2 Vstupní a výstupní admitance, èinitelé odrazu a stabilita... 370 3.1.3 Napìt'ové zesílení a výkonová zesílení... 376 3.1.4 Šumové vlastnosti... 382 3.1.5 Frekvenèní a nelineární zkreslení... 389 3.1.6 Dynamický rozsah... 393 3.1.7 Aktivní lineární dvojbrany (tranzistory BJT a FET)... 396 3.2 Vysokofrekvenèní a mikrovlnné zesilovaèe... 406 3.2.1 Úzkopásmové tranzistorové zesilovaèe... 406 3.2.2 Obecný postup návrhu úzkopásmových zesilovaèù... 413 3.2.3 Širokopásmové tranzistorové zesilovaèe... 417 3.2.4 Výkonové pásmové tranzistorové zesilovaèe... 428 3.2.5 Konverze AM-AM a AM-PM u výkonových zesilovaèù... 439 3.2.6 Urèení systémových parametrù vícestupòové kaskády... 443 3.3 Nelineární obvody... 446 3.3.1 Smìšovaèe... 446 3.3.2 Modulátory... 456 8 MODERNÍ RADIOTECHNIKA

3.3.3 Oscilátory... 463 3.3.4 Fázový závìs PLL... 468 2. tematický celek 4 MODELY POLOVODIÈOVÝCH PRVKÙ... 473 4.1 Model polovodièové diody... 478 4.1.1 Charakteristika modelu... 478 4.1.2 Parametry modelu... 479 4.1.3 Statická èást modelu... 481 4.1.4 Dynamická èást modelu... 483 4.1.5 Teplotní závislosti... 485 4.1.6 Šumový model... 487 4.1.7 Model programu CIA... 488 4.1.8 Identifikace modelu... 488 4.2 Model bipolárního tranzistoru... 491 4.2.1 Charakteristika modelu... 491 4.2.2 Parametry modelu... 493 4.2.3 Statická èást modelu... 498 4.2.4 Dynamická èást modelu... 505 4.2.5 Teplotní závislosti... 510 4.2.6 Šumový model... 512 4.2.7 Model programu CIA... 513 4.2.8 Identifikace modelu... 515 4.3 Model JFET... 523 4.3.1 Charakteristika modelu... 523 4.3.2 Parametry modelu... 524 4.3.3 Statická èást modelu... 526 4.3.4 Dynamická èást modelu... 527 4.3.5 Teplotní závislosti... 528 4.3.6 Šumový model... 529 4.3.7 Model programu CIA... 530 4.3.8 Identifikace modelu... 531 4.4 Model MOSFET... 533 4.4.1 Charakteristika modelù... 533 4.4.2 Parametry modelù... 536 4.4.3 Statická èást modelù... 542 4.4.3a Statická èást semiempirického modelu... 543 4.4.3b Statická èást modelu BSIM... 547 4.4.4 Dynamická èást modelù... 549 4.4.4a Dynamická èást semiempirického modelu... 551 4.4.4b Dynamická èást modelu BSIM... 555 4.4.5 Teplotní závislosti... 558 4.4.6 Šumový model... 560 4.4.7 Model programu CIA... 562 MODERNÍ RADIOTECHNIKA 9

4.4.8 Identifikace modelu... 565 4.5 Model MESFET... 570 4.5.1 Charakteristika modelu... 570 4.5.2 Parametry modelu... 572 4.5.3a Statická èást Sussman-Fortova, Hantganova a Huangova modelu... 575 4.5.3b Statická èást Statzova modelu... 576 4.5.4a Dynamická èást Sussman-Fortova, Hantganova a Huangova modelu... 577 4.5.4b Dynamická èást Statzova modelu... 580 4.5.5 Teplotní závislosti... 582 4.5.6 Šumový model... 583 4.5.7 Model programu CIA... 584 4.5.8 Identifikace modelu... 585 4.5.9 Kmitoètová disperze parametrù modelu... 588 4.6 Vytváøení pøesných modelù polovodièových prvkù umìlými neuronovými sítìmi... 589 4.6.1 Modelování polovodièových prvkù exkluzivními neuronovými sítìmi... 590 4.6.2 Modelování polovodièových prvkù korekèními neuronovými sítìmi... 593 4.6.3 Urèení optimální struktury neuronové sítì... 594 4.6.4 Nestandardní výstupy modelování neuronovými sítìmi... 595 5 ALGORITMY PRO NÁVRH ELEKTRONICKÝCH OBVODÙ... 597 5.1 Implicitní integrace algebro-diferenciálních rovnic a citlivostní analýza v èasové oblasti... 599 5.1.1 Prediktor... 600 5.1.2 Korektor... 601 5.1.3 Automatické urèení délky integraèního kroku a øádu interpolaèního mnohoèlenu... 606 5.1.4 Statická varianta algoritmu... 608 5.1.5 Pøíklad øešení statického systému... 608 5.1.6 Pøíklad øešení dynamického systému...611 5.1.7 Citlivostní analýza... 615 5.1.8 Statická varianta citlivostní analýzy... 616 5.1.9 Pøíklad øešení citlivostí statického systému... 617 5.1.10 Pøíklad øešení citlivostí dynamického systému... 618 5.1.11 Teoretické základy algoritmu... 619 5.2 Øešení rozsáhlých øídkých soustav lineárních rovnic a citlivostní analýza v kmitoètové oblasti... 622 5.2.1 LU rozklad... 622 5.2.2 Výbìr hlavních prvkù... 624 5.2.3 Uspoøádání LU rozkladu pro zvýšení jeho efektivnosti... 624 5.2.4 Øešení soustav lineárních rovnic s trojúhelníkovou maticí soustavy... 626 5.2.5 Citlivostní analýza v kmitoètové oblasti... 626 5.2.5a Standardní citlivostní analýza v kmitoètové oblasti... 627 5.2.5b Šumová citlivostní analýza v kmitoètové oblasti... 628 10 MODERNÍ RADIOTECHNIKA

5.2.5c Analyticky øešený pøíklad šumové citlivostní analýzy v kmitoètové oblasti628 5.2.5d Citlivostní analýza šumového èísla... 631 5.2.5e Pøíklad citlivostní analýzy šumového èísla... 632 5.3 Pøesná analýza pólù a nul pøenosových funkcí rozsáhlých systémù... 633 5.3.1 Redukce zobecnìné úlohy charakteristických èísel na standardní tvar... 634 5.3.2 Pøíklad redukce zobecnìné úlohy charakteristických èísel na standardní tvar... 635 5.3.3 Výbìr klíèových prvkù... 638 5.3.4 Zpøesnìní redukce aritmetikou s volitelnou délkou mantisy a exponentu. 639 5.3.5 Øešení standardní úlohy charakteristických èísel algoritmem QR... 640 5.3.6 Pøíklad øešení standardní úlohy charakteristických èísel algoritmem QR.. 641 5.3.7 Algoritmus QR s posunem poèátku... 642 5.3.8 Pøíklad analýzy pólù a nul pøenosové funkce... 644 5.3.9 Analýza pólù a nul pøenosové funkce èíslicových filtrù... 647 5.3.9a Pøíklad analýzy nul pøenosové funkce èíslicového filtru FIR... 647 5.3.9b Pøíklad analýzy pólù a nul pøenosové funkce èíslicového filtru IIR... 648 5.4 Urèení ustálené periodické odezvy neautonomních a autonomních obvodù s dlouhými pøechodnými dìji... 650 5.4.1 Urèení ustálené periodické odezvy lineárních obvodù analytickým øešením... 651 5.4.2 Urèení ustálené periodické odezvy nelineárních obvodù ε-algoritmem... 652 5.4.3 Pøíklad urèení ustálené periodické odezvy autonomního obvodu... 655 5.5 Optimalizace v èasové a kmitoètové oblasti... 658 5.5.1 Zobecnìná metoda nejmenších ètvercù... 659 5.5.2 Normalizace vektoru odchylek a Jacobiovy matice... 660 5.5.3 Pøíklad identifikace parametrù modelu zobecnìnou metodou nejmenších ètvercù... 661 5.5.4 Levenbergova-Marquardtova metoda... 665 5.5.4a Empirická volba pøepínaèe optimalizaèních metod... 665 5.5.4b Exaktní volba pøepínaèe optimalizaèních metod... 667 5.5.5 Kontrola a øízení konvergence optimalizace... 668 5.5.6 Pøíklad identifikace ètyø pólù a jedné nuly pøenosové funkce modelu operaèního zesilovaèe... 669 5.5.7 Teoretický základ algoritmu... 671 5.6 Odhad intermodulaèních a harmonických produktù pomocí Volterrových øad... 673 5.6.1 Charakteristika kvazilineární analýzy... 673 5.6.2 Pøíklad kvazilineární analýzy... 675 5.6.3 Omezení kvazilineární analýzy... 679 5.7 Rychlá Fourierova transformace... 679 5.7.1 Diskrétní Fourierova transformace... 680 5.8 Analýza nejhoršího stavu... 684 5.8.1 Úèel a charakteristika algoritmu... 684 5.8.2 Pøíklad analýzy nejhoršího stavu... 687 5.9. Použití nestandardních typù analýz pro efektivní návrh mikrovlnných obvodù... 688 MODERNÍ RADIOTECHNIKA 11

5.9.1 Analýza mikrovlnného oscilátoru s rozprostøeným zesílením... 689 5.9.2 Analýza mikrovlnného zesilovaèe s rozprostøeným zesílením... 689 5.9.3 Analýza ètyøkvadrantové mikrovlnné násobièky... 691 6 TECHNIKA RÁDIOVÉHO PØENOSU... 697 6.1 Multiplex a mnohonásobný pøístup... 698 6.2 Frekvenèní multiplex FDM... 701 6.2.1 Základní koncepce frekvenèního multiplexu... 701 6.2.2 Interference v systémech frekvenèního multiplexu... 703 6.3 Èasový multiplex TDM... 705 6.3.1 Základní koncepce èasového multiplexu... 705 6.3.2 Struktura signálù v multiplexu TDM... 707 6.4 Kódový multiplex CDM... 708 6.4.1 Systém DS SS s pøímým rozprostíráním... 708 6.4.2 Systém FH SS s frekvenèním skákáním... 719 6.5 Systémy s mnohonásobným pøístupem, protokoly MAP... 721 6.5.1 Protokoly s deterministickým pøístupem... 722 6.5.2 Protokoly se stochastickým pøístupem... 723 6.5.3 Protokoly s kódovým dìlením CDMA... 730 6.6 Dva základní typy sítí pro pøenos dat (CSDN a PSDN)... 732 6.6.1 Datové sítì s pøepojováním okruhù CSDN... 732 6.6.2 Datové sítì s pøepojováním paketù PSDN... 733 6.7 Synchronní a asynchronní pøenosový mód ATM... 735 6.8 Rùzné provozní režimy rádiového pøenosu... 740 6.9 Rùzné formy rádiového vysílání... 743 6.10 Energetická bilance rádiového spojení... 744 6.10.1 Radiokomunikaèní rovnice... 744 6.10.2 Systémový zisk... 749 6.10.3 Úrovòový diagram... 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: dobes@fel.cvut.cz, zalud@fel.cvut.cz. Josef Dobeš Václav Žalud Praha 4 Lhotka Malé Horky 2 14 MODERNÍ RADIOTECHNIKA