Фдпо кафедра физики и техники связи Установочные материалы для специальности (направления) 210700. 62 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»



Скачать 174,17 Kb.
Дата21.10.2016
Размер174,17 Kb.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Забайкальский государственный университет»

(ФГБОУ ВПО «ЗабГУ»)
ФДПО

Кафедра физики и техники связи

Установочные материалы для специальности (направления)

210700.62 ____ «_Инфокоммуникационные технологии и системы связи»

(код и наименование специальности / направления)


ОБЩАЯ теория связи (ОТС)

4 семестр: конт раб., зачет

5 семестр: конт. раб., экзамен

(144 часа,)



1. Краткое содержание курса



Раздел дисциплины.




Вопросы

1.


Общие сведения о системах электросвязи.

  1. Информация, сообщения, сигналы. Системы, каналы и сети связи.

  2. Помехи и искажения в канале

  3. Кодирование и модуляция. Демодуляция и декодирование

  4. Цифровое кодирование непрерывных сообщений

  5. Основные характеристики системы связи.

  6. Классификация телекоммуникационных систем по назначению, способу действия и технической реализации.




2


Математические модели сообщений, сигналов и помех.

  1. Классификация сообщений, сигналов и помех. Детерминированные и случайные про­цессы, их математические модели. Прямые и косвенные модели процессов.

  2. Разложение функций в ортогональные ряды по базисным функциям пространства сигналов. Обобщенный ряд Фурье. Спектральное и временное представление сигналов. Теорема Котельникова. Представление цифровых сигналов векторами пространства Хемминга.

  3. Характеристики случайных процессов (СП). Стационарные и нестационарные СП. Гауссовский СП Функция корреляции "белого" шума с ограниченным спектром. Эффективная ширина спектра. Случайные последовательности. Марковские сигналы. Цепь Маркова. Гауссовские марковские процессы.

3


Методы формирования и преобразования сигналов. Модуляция и детектирование.

  1. Преобразование колебаний в нелинейных и параметрических цепях. Преобразование частоты. Параметрические цепи и их свойства; преобразование спектра в параметрических цепях. Принцип параметрического усиления.

  2. Формирование и детектирование сигналов амплитудной модуляции.

  3. Формирование и детектирование сигналов угловой модуляции.

  4. Формирование и детектирование сигналов однополосной модуляции.

  5. Формирование и детектирование сигналов, модулированных дискретными сообщениями.

  6. Модуляция и детектирование при импульсном переносчике.

  7. Помехоустойчивость амплитудной и угловой модуляции.




4.


Алгоритмы цифровой обработки сигналов.

  1. Представление аналоговых сигналов в дискретном времени, квантование, цифровое представление, структурные схемы АЦП и ЦАП.

  2. Алгоритм дискретной свертки, алгоритм разностного уравнения. Цифровые фильтры (ЦФ) рекурсивного и нерекурсивного типа. Применение Z-преобразования в задачах анализа и синтеза цифровых фильтров.

  3. Импульс­ные и частотные характеристики ЦФ. Синтез ЦФ по заданной импульсной характеристике аналогового прототипа, синтез ЦФ на основе дискретизации дифференциального уравне­ния аналоговой системы, синтез на основе частотной характеристики аналогового прото­типа, билинейное преобразование.

5.


Математические модели каналов связи.

  1. Классификация каналов электросвязи. Прохождение случайных сигналоь через де­терминированные линейные и нелинейные системы. Случайные линейные каналы и их характеристики, особенности проводных и радиоканалов, замирания сигналов. Флуктуационные, сосредоточенные и импульсные помехи, их вероятностные характеристики.

  2. Модели непрерывных каналов. Идеальных канал без помех, канал с аддитивным гаус­совым шумом. Канал с неопределенной фазой сигнала, однолучевый канал с замираниями. Канал с межсимвольной интерференцией и аддитивным шумом.

  3. Модели дискретного канала. Симетричный канал без памяти, канал со стиранием. Дискретные каналы с памятью. Марковский канал.

  4. Модели волоконно-оптических каналов связи. Квантовый шум. Распределение фоно­вого излучения на выходе фотодетектора и смеси сигнала с фоновым излучением. Про­странственно-временные моды (типы волн) оптического поля.




6.


Теория помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений.

  1. Постановка задачи об оптимальном демодуляторе (приемнике) дискретных сообще­нии. Критерии качества и правила приема дискретных сообщений. Критерий максимума средней вероятности правильного приема. Решающая схема, построенная по правилу мак­симума апастериорной вероятности. Отношение правдоподобия. Критерий максимального среднего риска. Критерий Неймана-Пирсона.

  2. Оптимальный прием в дискретно-непрерывном канале без искажений при наличии аддитивного белого шума. Синтез алгоритмов и схем оптимальных приемников (корреля­ционный приемник, согласованный фильтр). Цифровые методы обработки сигналов в приемниках, неоптимальные методы приема дискретных сообщений.

  3. Потенциальная помехоустойчивость при точно известном множестве сигналов. Веро­ятность ошибки приема для двоичной системы сигналов при белом гауссовом шуме. Сравнительная оценка помехоустойчивости АМ, ЧМ, ФМ - сигналов.

  4. Помехоустойчивость приема оптических сигналов с квантовым шумом при модуля­ции по интенсивности. Детекторная и последетекторная обработка. Отношение правдопо­добия. Зависимость вероятности ошибки от объема выборки, отношения сигнал-шум и среднего количества сигнальных фотоэлектронов.




7.


Основы теории информации.

  1. Количественная мера информации дискретного источника. Энтропия как мера неоп­ределенности сообщений, основные свойства энтропии. Собственная информация источ­ника. Избыточность и производительность источника.

  2. Взаимная информация. Свойства взаимной информации. Скорость передачи информации по дискретному каналу.

  3. Эффективное кодирование дискретных сообщений, теорема оптимального кодирова­ния для каналов без помех. Сжатие сообщений. Укрупнение алфавита и неравномерное кодирование.

  4. Информация в непрерывных сигналах. Определение эпсилон-энтропии непре­рывного сигнала. Эпсилон-производительность непрерывного источника.

  5. Пропускная способность канала связи, определение. Пропускная способность двоич­ного симметричного канала.

  6. Теоремы оптимального кодирования для канала с помехами. Обмен между верно­стью, задержкой и эффективностью системы.




8.


Основы теории кодирования.

  1. Кодирование источника и кодирование для канала с шумами. Избыточность и от­носительная скорость кода. Проблема согласования источника сообщений с каналом. Дискретные источники без памяти. Примитивное (безызбыточное) кодирование. Принци­пы статистического кодирования. Код Фано-Шеннона. Код Хаффмена.

  2. Принципы помехоустойчивого кодирования. Блочные корректирующие коды. Обна­ружение и исправление ошибок. Кодовое расстояние. Систематические линейные коды, порождающие матрицы. Декодирование линейных кодов. Проверочные матрицы. Коды Хемминга.

  3. Предельные возможности помехоустойчивого кодирования. Системы с информаци­онной и решающей обратной связью. Помехоустойчивость систем с обратной связью.

  4. Теоретико-информационная концепция криптозащиты сообщений в телекоммуника­ционных системах. Модель и основные понятия секретной связи.




9.


Теория помехоустойчивости систем передачи непрерывных сообщений.

  1. Критерии помехоустойчивости приема непрерывных сообщений. Этапы статистиче­ского синтеза и анализа оптимальных СПИ. Характеристики сигналов и помех, необходи­мые для синтеза оптимальных систем. Функции потерь, их свойства и разновидности. Средний риск, средние интервальная и точечная квадратические ошибки. Отношение сиг­нал-помеха.

  2. Помехоустойчивость оптимального приема сигналов с амплитудной и фазовой моду­ляцией

  3. Помехоустойчивость оптимального приема сигналов с частотной модуляцией.

10.


Принципы многоканальной связи и распределения информации.

  1. Основные положения теории разделения сигналов в системах многоканальной связи. Системы передачи с линейно-независимыми сигналами. Условия разделимости сигналов, определитель Грама. Частотное, временное и фазовые разделения сигналов. Структурные схемы многока­нальных систем. ЧРК, ВРК, ФРК, особенности формирования групповых сигналов и по­строения разделяющих устройств.

  2. Разделение сигналов по форме. Структурная схема разделения линейно-независимых сигналов. Комбинационное разделение сигналов. Разделение сигналов по уровню, многочастот­ные и многофазовые сигналы.

  3. Система передачи с многостанционным доступом. Принцип многостанционного дос­тупа к общему тракту передачи на основе ЧРК, ВРК, разделения сигналов по форме. Пропускная способность систем многоканальной связи. Влияние взаимных помех на пропуск­ную способность канала.

  4. Принципы распределения информации. Основные положения теории массового об­служивания. Сеть распределения информации и ее элементы. Структура систем распреде­ления информации. Многоуровневая архитектура связи и протоколы.









2. Вопросы для подготовки к зачету



Раздел дисциплины.




Вопросы

1.


Общие сведения о системах электросвязи.

  1. Информация, сообщения, сигналы. Системы, каналы и сети связи.

  2. Помехи и искажения в канале

  3. Кодирование и модуляция. Демодуляция и декодирование

  4. Цифровое кодирование непрерывных сообщений

  5. Основные характеристики системы связи.




2.


Математические модели сообщений, сигналов и помех.

  1. Классификация сообщений, сигналов и помех. Детерминированные и случайные про­цессы, их математические модели.

  2. Разложение функций в ортогональные ряды по базисным функциям пространства сигналов. Ряд Фурье. Спектральное и временное представление сигналов. Теорема Котельникова. Представление цифровых сигналов векторами пространства Хемминга.

  3. Характеристики случайных процессов (СП). Стационарные и нестационарные СП. Гауссовский СП. Спектральная плотность мощности и её связь с функцией корреляции. Функция корреляции "белого" шума с ограниченным спектром. Эффективная ширина спектра. Случайные последовательности. Марковские процессы.




3.


Методы формирования и преобразования сигналов. Модуляция и детектирование.

  1. Преобразование колебаний в нелинейных и параметрических цепях. Нелинейные элементы, их характеристики и модели. Линейное усиление. Нелинейное резонансное усиление гармонических колебаний. Преобразование частоты. Формирование и детектирование сигналов амплитудной модуляции.

  2. Формирование и детектирование сигналов угловой модуляции.

  3. Формирование и детектирование сигналов однополосной модуляции.

  4. Формирование и детектирование сигналов, модулированных дискретными сообщениями.

  5. Модуляция и детектирование при импульсном переносчике.




4.


Основы теории информации.

  1. Количественная мера информации дискретного источника. Энтропия как мера неоп­ределенности сообщений, основные свойства энтропии. Избыточность и производительность источника.

  2. Взаимная информация – количество информации па выходе дискретного канала отно­сительно входа. Свойства взаимной информации. Скорость передачи информации по дискретному каналу.

  3. Эффективное кодирование дискретных сообщений, теорема оптимального кодирова­ния для каналов без помех. Сжатие сообщений. Укрупнение алфавита и неравномерное кодирование.

  4. Пропускная способность канала связи, определение. Пропускная способность двоич­ного симметричного канала.

5.

Основы теории кодирования.

  1. Кодирование сообщений дискретного источника. Избыточность и от­носительная скорость кода (скорость кодирования). Проблема согласования источника сообщений с каналом. Дискретные источники без памяти. Примитивное (безызбыточное) кодирование. Принци­пы статистического кодирования. Код Фано-Шеннона. Код Хаффмена.

  2. Принципы помехоустойчивого кодирования. Блочные корректирующие коды. Обна­ружение и исправление ошибок. Кодовое расстояние. Систематические линейные коды, порождающие матрицы. Декодирование линейных кодов. Проверочные матрицы. Коды Хемминга.





3. Контрольная работа №1, 4-й семестр.

Контрольная работа выполняется в соответствии с вопросами к зачету.

Задание на контрольную работу выдается на кафедре ФиТС.

Вариант выбирается по последней цифре номера зачетной книжки.
4. Контрольная работа №2, 5-й семестр.

Задание на контрольную работу выдается на кафедре ФиТС.



Вариант выбирается по номеру в списке группы в ведомости к зачетам по 4 семестру.
5. Вопросы для подготовки к экзамену

1. Основы теории модуляции и детектирования

  1. Преобразование колебаний в параметрических и нелинейных цепях:

  1. Линейная параметрическая система, трансформация спектра сигнала в ней.

  1. Нелинейный резистивный двухполюсник, когда сигнал управления значительно превышает входной сигнал

  1. Нелинейный резистивный двухполюсник при произвольных соотношениях входного и сигнала управления. Аппроксимация ВАХ полиномом.

  1. Кусочно-линейная аппроксимация ВАХ. Угол отсечки. Коэффициенты Берга.

  1. Умножение частоты (умножитель частоты на биполярном n-p-n транзисторе).

  1. Формирование и детектирование сигналов амплитудной модуляции:

  1. Линейная амплитудная модуляция, временные диаграммы сигналов. Тональная модуляция, амплитудные спектры первичного и АМ сигналов. Средняя мощность сигнала.

  1. Реализация АМ. Структурная схема АМ посредством перемножителей. Однотактная схема преобразователя частоты на базе биполярного n-p-n транзистора. Нелинейная схема детектирования АМ сигналов.

  1. Формирование и детектирование сигналов угловой модуляции(УМ):

  1. Угловая модуляция, виды, характеристики.

  1. Реализация УМ, структурная схема с применением нелинейных блоков и умножителей.

  1. Схема получения УМ на основе генератора гармонических колебаний.

  1. Нелинейные схемы детектирования при УМ, фазовый детектор.

  1. Формирование и детектирование сигналов однополосной модуляции (ОМ).

  1. Формирование и детектирование сигналов, модулированных дискретными сообщениями.

  1. Цифровая амплитудная модуляция (ЦАМ).

  1. Цифровая фазовая модуляция (ЦФМ).

  1. Цифровая частотная модуляция (ЦЧМ).

  1. Формирование и детектирование сигналов при импульсном переносчике.

  1. Помехоустойчивость АМ и УМ.

2. Математические модели каналов связи. Преобразование сигналов в каналах связи.


  1. Классификация каналов связи. Линейные и нелинейные модели каналов связи. Типы каналов

  1. Преобразование детерминированных сигналов в детерминированных линейных каналах связи. Интеграл Дюамеля.

  1. Модели непрерывных каналов связи *

  1. Идеальный канал без помех

  1. Канал с аддитивным гауссовским шумом

  1. Канал с неопределённой фазой сигнала и аддитивным шумом

  1. Канал с межсимвольной интерференцией (МСИ) и аддитивным шумом

  1. Модели дискретных каналов связи *

  1. Модели дискретных каналов: ДСК, ДСК со стиранием, ДНК (двоичный несимметричный )

  1. Модель дискретно-непрерывного канала




3. Основы теории информации.

  1. Количественная мера информации дискретного источника.

  1. Дискретные ансамбли и источники. Количество информации в дискретном сообщении. Энтропия ансамбля. Условная информация. Условная энтропия. Совместная энтро­пия. Энтропия дискретного стационарного источника на сообщение.

  1. Собственная информация источ­ника. Энтропия источника без памяти. Взаимная информация - количество информации па выходе дискретного канала отно­сительно его входа. Скорость передачи информации по дискретному каналу. Классификация и характеристики каналов связи. Количество информации, передаваемой по каналу связи. Вза­имная информация и ее свойства.

  1. Эффективное кодирование дискретных сообщений, теорема оптимального кодирова­ния для каналов без помех. Сжатие сообщений. Укрупнение алфавита и неравномерное кодирование.

  1. Пропускная способность канала связи, определение. Пропускная способность двоич­ного симметричного канала.

  1. Пропускная способность непрерывного канала с аддитивным квазибелым гауссовым шумом, формула Шеннона.

  1. Теоремы оптимального кодирования для канала с помехами.

4. Основы теории кодирования

  1. Кодирование источника и кодирование для канала с шумами. Избыточность и от­носительная скорость кода. Примитивное (безызбыточное) кодирование. Неравномерное кодирование с однозначным декодированием. Оптимальные неравномерные двоичные коды. Код Фано-Шеннона. Код Хаффмена.

  1. Принципы помехоустойчивого кодирования. Блочные корректирующие коды. Обна­ружение и исправление ошибок. Кодовое расстояние. Систематические линейные коды, порождающие матрицы. Проверочные матрицы. Коды Хемминга.

5. Теория помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений.

  1. Постановка задачи об оптимальном демодуляторе (приемнике) дискретных сообще­нии. Критерии качества и правила приема дискретных сообщений. Критерий максимума средней вероятности правильного приема. Решающая схема, построенная по правилу мак­симума апостериорной вероятности. Отношение правдоподобия.

  1. Оптимальный прием в дискретно-непрерывном канале без искажений при наличии аддитивного белого шума. Оптимальные алгоритмы приема (синтез алгоритмов) и схем оптимальных приемников при полностью известных сигналах (корреля­ционный приемник). Структурная схема АФ в системе АМ, ФМ. Согласованный фильтр, структурная схема оптимального ДМ с СФ. Цифровые методы обработки сигналов в приемниках, неоптимальные методы приема дискретных сообщений.

  1. Потенциальная помехоустойчивость при точно известном множестве сигналов. (помехоустойчивость оптимального когерентного приема). Веро­ятность ошибки приема для двоичной системы сигналов при белом гауссовом шуме. Сравнительная оценка помехоустойчивости АМ, ЧМ, ФМ - сигналов. Относительная фа­зовая модуляция (ОФМ). Прием сигналов ОФМ методом сравнения полярностей. Вероятность ошибки при ОФМ (многопозиционных сигналах)

  1. Оптимальный прием при неопределенной фазе и амплитуде сигнала, правило оптимального некогерентного приема, квадратурная схема реализации оптимального приема дискретных сообщений при неопределенной фазе сигнала, структурная схема его реализации на базе СФ. Вероятность ошибки в двоичной системе сигналов равной энергии ортогональных в усиленном смысле. Оптимальный алгоритм приема сигналов ОФМ при неопределенной фазе сигнала, вероятность ошибки, структурные схемы его реализации на базе АФ и СФ. Схема неоптимального приема сигналов АМ методом сравнения огибающей с пороговым уровнем. Схема неоптимального некогерентного приема сигналов ЧМ с разделительными полосовыми фильтрами. Сравнение по­тенциальной помехоустойчивости когерентного и некогерентного приема.

  1. Прием дискретных сообщений в условиях флуктуации фаз и амплитуд сигналов, вероятность ошибки. Метод раз­несенного приема. Способы разнесенного приема.

  1. Прием дискретных сообщений в каналах с сосредоточенными по спектру и импульс­ными помехами.

  1. Сравнение помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений (эквивалентная вероятность ошибки, выигрыш по эквивалентной вероятности ошибки, частотная эффективность, энергетический выигрыш при кодировании)

6. Принципы многоканальной связи и распределения информации.

  1. Основные положения теории разделения сигналов в системах многоканальной связи (МКС). Структурная схема многоканальной системы передачи. Системы передачи с линейно-независимыми сигналами. Условия разделимости сигналов, определитель Грама. Частотное, временное и фазовое разделения сигналов. Структурные схемы многока­нальных систем ЧРК, ВРК, ФРК, особенности формирования групповых сигналов и по­строения разделяющих устройств.

  1. Разделение сигналов по форме. Структурная схема разделения линейно-независимых сигналов.

  1. Комбинационное разделение сигналов. Принцип комбинационного уплотнения. Структурные схемы приема сигналов ДвЧМ, ДвФМ.

  1. Система передачи с многостанционным доступом. Принцип многостанционного дос­тупа к общему тракту передачи на основе ЧРК, ВРК, разделения сигналов по форме. При­меры псевдослучайных (шумоподобных) сигналов: последовательности Баркера, ЛРП, ШПС на основе частотно-временных матриц. Принцип статистического (комбинационного ) уплотнения.

  1. Принципы распределения информации. Основные положения теории массового об­служивания. Сеть распределения информации и ее элементы. Структура систем распреде­ления информации. Многоуровневая архитектура связи и протоколы.



7. Список рекомендуемой литературы


  1. Теория Электрической связи: Учебник для вузов/ Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. ; под ред. Д.Д. Кловского. - М.: Радио и связь, 1998. - 432 с.



дополнительная литература:

  1. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В., Финк Л.М. Теория передачи сигналов. -М.: Радио и связь, 1986,

  2. Кловский Д.Д., Шилкин В.А. Теория электрической связи. Сб. задач и упражне­ний: Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1990. - 280 с.

  3. Андреев В.С. Теория нелинейных электрических цепей. - М.: Радио и связь, 1982.

  4. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Радио и связь, 1986. -512с.

  5. Парамонов Ю.В. Введение в теорию и методы защиты информации: Учебное пособие, МТУ СИ. - М.: 1999.

  6. Молчанов В.Н., Наумов Н.М., Санников В.Г. Методы математического представ­ления сообщений, сигналов и помех: Учебное пособие, МТУ СИ. - М.: 1998.

  7. Колесник В.Д., Полтырев Г.Ш. Курс теории информации – М.: Наука, 1982.

  8. Котоусов А.С. Теория информации. Учебное пособие для вузов - М.: Радио и связь, 2003. – 80 с.

  9. Шеннон К. Математическая теория связи // В сб. Работы по теории информации и кибернетике. -М.: ИЛ, 1963.

  10. Дмитриев В.И. Прикладная теория информации — М.: Высшая школа. 1989.

  11. Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники и связи.- М.: Высш. шк.., 2005.-510 с.

  12. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. –М.: Высш. шк.., 2003.

  13. Каганов В.И., Битюков В.К. Основы радиоэлектроники и связи.- М.: Горячая линия-Телеком., 2007.-542 с.

Доц. кафедры ФИТС Верхотуров А.Р.


Зав.кафедрой ФИТС Свешников И.В.

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница