textarchive.ru

Главная > Рабочая программа


Федеральное агентство по образованию

Томский государственный университет систем управления и

радиоэлектроники (ТУСУР)

"УТВЕРЖДАЮ"

Проректор по учебной работе

____________ Л.А. Боков

"____" ________________ 2009 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по курсу "Теория электрической связи"
для студентов направления 210400 – “Телекоммуникации”, специальности
210402 “Средства связи с подвижными объектами”.
Учебный план набора 2006 г. и последующих лет, квалификация-инженер

Факультет – радиотехнический

Профилирующая кафедра – СРС

Курс – 3,4

Семестр – 6,7

Общий объем: 256 часов, из них:

Распределение числа часов по семестрам

Вид занятий

6 сем.

7 сем.

Лекции – 48 час

3

Практические занятия – 32 часа

2

Лабораторные занятия – 16 часа

1

Курсовой проект – 18 часов в 7 семестре

1

Недели

16

18

Самостоятельная работа: 142 час.

Экзамен – 6 семестр.

Диф. зачет – 7 семестр.

2009г.

Рабочая программа составлена на основании ГОС по направлению подготовки дипломированных специалистов 210400 «Телекоммуникации» для специальности
210402 “Средства связи с подвижными объектами”, утвержденного 10.03.2000 г.

Рассмотрена и утверждена на заседании кафедры РТС,
протокол № _____ от ”_____” ____________ 2009 г.

Разработчик:

Доцент каф. РТС А.С. Бернгардт

Зав. обеспечивающей каф. РТС Г.С. Шарыгин

Рабочая программа согласована с факультетом, профилирующими
и выпускающими кафедрами

Декан РТФ А.С. Задорин

Зав. профилирующей каф. СРС С.В. Мелихов

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ. ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

1.1. Цели и задачи дисциплины

Дисциплина “Теория электрической связи” (ТЭС) относится к числу фундаментальных общепрофессиональных дисциплин для направления подготовки бакалавров и магистров 210400 “Телекоммуникации” и направления подготовки дипломированных специалистов 210400 “Телекоммуникации”.

Целью преподавания дисциплины является изучение основных закономерностей передачи информации в телекоммуникационных системах. В результате изучения дисциплины у студентов должны сформироваться знания, навыки и умения, позволяющие самостоятельно проводить математический анализ физических процессов в аналоговых и цифровых устройствах формирования, преобразования и обработки сигналов, оценивать реальные и предельные возможности пропускной способности и помехоустойчивости телекоммуникационных систем.

Основными задачами изучения дисциплины являются:

• изучение основ математического анализа физических процессов в аналоговых и цифровых устройствах формирования, преобразования и обработки сигналов;

• освоение математического аппарата и методов оценки реальных и предельных возможностей, пропускной способности и помехоустойчивости телекоммуникационных систем;

• изучение методов многоканальной передачи и многостанционного доступа.

1.2 Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате изучения курса студенты должны:

знать принципы и основные закономерности передачи информации по каналам связи; знать физические свойства сообщений, сигналов, помех и каналов связи, уметь составлять их математические модели и использовать их в расчетах; знать и уметь применять на практике методы формирования, преобразования и обработки сигналов в электрических цепях и устройствах; знать принципы многоканальной передачи и распределения информации;

уметь пользоваться методами компьютерного моделирования преобразования сигналов в электрических цепях; уметь применять на практике основные положения теории помехоустойчивости дискретных и аналоговых сообщений, пропускной способности дискретных и аналоговых каналов; уметь пользоваться методами помехоустойчивого и статистического кодирования; уметь использовать статистические и информационные характеристики сообщений, сигналов и их преобразований в электрических цепях и устройствах обработки;

иметь представление о методах оптимизации систем передачи и сетей связи; иметь представление о теоретико-информационной концепции криптозащиты сообщений в телекоммуникационных системах; получить навыки практической работы с лабораторными макетами аналоговых и цифровых устройств, с современной измерительной аппаратурой, методами компьютерного моделирования физических процессов при передаче информации (в рамках группового проектного обучения).

1.3. Перечень обеспечивающих дисциплин

В курсе ТЭС принят единый методологический подход к анализу и синтезу современных телекоммуникационных систем и устройств на основе вероятностных моделей сообщений, сигналов, помех и каналов в системах связи. В свою очередь, теоретической базой курса ТЭС являются основные сведения из дисциплин естественнонаучного и профессионального циклов: математики, информатики, физики, дискретной математики, теории вероятностей и математической статистики, основ теории цепей, электроники, основ схемотехники.

1.4 Объем дисциплины и виды учебной работы

Дисциплина изучается в 6 и 7 семестрах.

Вид учебной работы

Всего

часов

Общая трудоемкость дисциплины

256

Лекции

48

Лабораторные занятия

16

Практические занятия

32

Курсовой проект

18

Самостоятельная работа

142

Вид итогового контроля

Экзамен (6 семестр),

диф. зачет (7 семестр)

1.5 Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п

Раздел дисциплины

Лекции (48 час)

Лаб.

занятия

(16 час)

Практ.

занятия

(32 час)

1

Введение

2

2

Математические модели сигналов и помех

4

4

3

Преобразование сигналов в каналах связи

5

3

4

Помехоустойчивое и криптоустойчивое кодирование в цифровых системах передачи информации

11

8

10

5

Основы теории информации

6

7

6

Оптимальный прием сигналов и основы теории помехоустойчивости

7

4

4

7

Цифровая обработка сигналов

1

8

Методы многоканальной связи и многостанционного доступа

6

4

4

9

Принципы распределения информации

5

10

Анализ эффективности и оптимизация систем связи

1

2.СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА (48 час)

2.1. Введение – 2 часа

Информация и сигнал как ее материальный носитель. Сообщение и информация. Случайный характер сообщений и сигналов. Примеры: речевые (телефонные), вещательные, телевизионные, телеграфные сигналы, сигналы передачи данных.

Системы передачи, хранения и распределения информации. Структурная схема системы передачи информации (СПИ). Сообщения и сигналы, преобразования сигналов в процессе передачи. Линия связи с помехами, функции передатчика и приемника. Количество и качество: скорость передачи и помехоустойчивость СПИ. Статистический анализ и синтез СПИ.

Системы распределения информации. Многоканальная связь и многостанционный доступ, сети электросвязи как системы массового обслуживания.

Краткий исторический очерк. Роль средств связи в современном обществе. Обзор содержания курса.

2.2. Математические модели сигналов и помех – 4 часа.

Цифровые сигналы. Символ, алфавит, основание кода. Вероятностное описание последовательности символов. Цепь Маркова. Примеры цифровых сигналов.

Дискретные сигналы. Последовательность гауссовских случайных величин.

Непрерывные сигналы. Основные параметры: длительность, ширина спектра и динамический диапазон. Стационарный гауссовский случайный процесс, числовые характеристики. Белый шум. Случайное поле. Примеры непрерывных сигналов.

Аддитивные и мультипликативные помехи. Канал многолучевого распространения волн как фильтр со случайно изменяющимися параметрами.

2.3. Преобразование сигналов в каналах связи – 5 часов.

Кодирование и декодирование цифровых сигналов. Основные задачи кодирования: сокращение избыточности, повышение помехоустойчивости, скрытности, криптоустойчивости.

Квантование во времени непрерывных сигналов. Теорема отсчетов. Восстановление непрерывного сигнала из дискретного, ошибки квантования.

АЦП и ЦАП. Основные характеристики, ошибки квантования, компрессия сигнала.

Модуляция несущей аналоговым сигналом: АМ, АМ с подавленной несущей, однополосная АМ, ЧМ. Спектры модулированных сигналов и полоса частот, требуемая для передачи.

Модуляция импульсной несущей дискретным сигналом: АИМ, ШИМ, ВИМ. Спектры модулированных сигналов и полоса частот, требуемая для передачи.

Способы модуляции в цифровых СПИ: АМ, ЧМ, ФМ, ОФМ. Многопозиционные методы модуляции. Векторное представление сигналов. Спектры модулированных сигналов, межсимвольная интерференция.

Элементарные преобразователи цифровых сигналов: регистр сдвига, сумматор по модулю 2, мультиплексор и демультиплексор, модуляторы, когерентный детектор и согласованный фильтр, цифровой фильтр.

Аналоговые, дискретные и цифровые каналы передачи сигналов.

Геометрическое представление сигналов и помех: энергии сигналов и расстояние между ними, независимость и ортогональность сигналов.

2.4. Помехоустойчивое и криптоустойчивое кодирование в цифровых системах передачи информации – 11 час.

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

Циклические коды. Порождающий полином. Способы кодирования циклических кодов. Декодирование при обнаружении и исправлении ошибок. Мажоритарное декодирование. Коды БЧХ, коды Рида–Соломона.

Сверточные коды (СК). Структура и основные характеристики СК. Пороговое декодирование. Декодирование по методу Витерби. Декодирование с мягким решением.

Кодирование в каналах с памятью. Группирование ошибок, перемежение символов при кодировании, применение циклических и сверточных кодов. Понятие об итеративных и каскадных кодах.

Предельные возможности помехоустойчивого кодирования. Системы с информационной и решающей обратной связью. Помехоустойчивость систем с обратной связью (ОС).

Модель и основные понятия секретной связи. Криптограмма как зашумленное сообщение. Алгоритмика классических криптосистем с секретными ключами. Общая концепция криптографии с открытыми ключами. Двухключевая теоретико-числовая криптосистема RSA.

2.5. Основы теории информации – 6 часов.

Собственная информация, энтропия. Избыточность и ее роль. Кодирование в цифровых каналах без помех. Коды Шеннона–Фано, Хафмана, Лемпела–Зива.

Цифровые каналы с помехами. Взаимная информация. Скорость создания и скорость передачи информации. Пропускная способность канала связи, определение. Пропускная способность двоичного симметричного канала. Теоремы Шеннона о кодировании в дискретном канале с помехами.

Информация в непрерывных сигналах. Дифференциальная энтропия непрерывного отсчета. Условная дифференциальная энтропия.

Пропускная способность непрерывного канала с аддитивным белым гауссовским шумом, формула Шеннона. Возможность обмена полосы пропускания на мощность сигнала.

2.6. Оптимальный прием сигналов и основы теории
помехоустойчивости – 7 часов

Априорная информация о сигналах и помехах. Роль систем синхронизации и АПЧ. Когерентные и некогерентные системы передачи информации.

Постановка задачи об оптимальном демодуляторе (приемнике) цифровых сигналов. Критерии качества. Критерий максимума средней вероятности правильного приема. Решающая схема, построенная по правилу максимума апостериорной вероятности. Отношение правдоподобия. Критерий Неймана–Пирсона.

Оптимальный прием в канале с постоянными параметрами при наличии аддитивного белого шума. Синтез алгоритмов и схем оптимальных приемников (корреляционный приемник, согласованный фильтр).

Потенциальная помехоустойчивость при точно известном множестве сигналов. Вероятность ошибки приема для двоичной системы сигналов при белом гауссовском шуме. Сравнительная оценка помехоустойчивости АМ, ЧМ, ФМ сигналов. Относительная фазовая модуляция. Вероятность ошибки при приеме многопозиционных сигналов.

Прием дискретных сообщений в условиях флуктуации амплитуд и фаз сигналов. Разнесенный прием. Способы разнесенного приема.

Прием дискретных сообщений в каналах с сосредоточенными по спектру и импульсными помехами. Адаптивные устройства подавления помех.

Регенерация цифрового сигнала в ретрансляторах. Поэлементный прием цифровых сигналов и прием "в целом".

Среднеквадратическая ошибка при приеме отсчетов непрерывного сигнала, неравенство Рао–Крамера, аномальные ошибки. Прием непрерывного сигнала.

2.7. Цифровая обработка сигналов – 1 час

Алгоритм дискретной свертки, алгоритм разностного уравнения. Цифровые фильтры (ЦФ) рекурсивного и нерекурсивного типа. Применение z-преобразования в задачах анализа и синтеза цифровых фильтров. 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. Области устойчивости ЦФ. Погрешности цифровой фильтрации. Быстрое преобразование Фурье.

2.8. Методы многоканальной связи и многостанционного доступа – 6 часов

Основные положения теории разделения сигналов в системах многоканальной связи. Системы передачи с линейно-независимыми сигналами. Условия разделимости сигналов, определитель Грама. Геометрическая трактовка разделения сигналов.

Частотный и временной методы разделения сигналов. Структурные схемы многоканальных систем с ЧРК и ВРК, особенности формирования групповых сигналов и построения разделяющих устройств. Междуканальные помехи.

Принцип многостанционного доступа к общему тракту передачи на основе ЧРК, ВРК, разделения сигналов по форме. Многостанционный доступ с кодовым разделением каналов. Принципы генерирования и свойства ортогональных и псевдослучайных (шумоподобных) последовательностей. Пропускная способность систем многоканальной связи. Влияние взаимных помех на пропускную способность канала.

Синхронный и асинхронный методы передачи в цифровых многоканальных системах. Иерархии цифровых систем.

2.9. Принципы распределения информации – 5 часов

Сети и системы обмена информацией. Классификация сетей, каналов, линий. Структуры сетей. Кабельные сети и сети радиосвязи: релейная передача, электромагнитная совместимость, принцип повторного использования частот, общая синхронизация.

Коммутация каналов и коммутация пакетов: сравнительный анализ. Классификация гибридных методов. Современные технологии синхронного и асинхронного обмена информацией в сетях: контейнерная передача, виртуальные каналы и виртуальные пути, маршрутизация и коммутация, защита от ошибок. Примеры: ATM , Frame Relay.

Основные положения теории массового обслуживания. Структура систем распределения информации. Многоуровневая архитектура связи и протоколы.

2.10. Анализ эффективности и оптимизация систем связи – 1 час

Методологические принципы системного анализа. Иерархичность структуры СПИ. Принцип декомпозиции и агрегирования. Моделирование СПИ с помощью ЭВМ. Математическая формулировка задачи оптимизации. Показатели частотной, энергетической и информационной эффективности.

3. Практические занятия (32 час)

№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование практических занятий

1

2.2

Вероятностное описание сигналов и помех – 4 часа

2

2.3

Квантование непрерывных сигналов. АЦП и ЦАП – 2 час

3

2.4

Корректирующие коды –2 часа

4

2.4

Линейные блочные коды, коды Хэмминга – 2 часа.

5

2.4

Циклические коды, коды БЧХ ­­– 4 часа.

6

2.4

Помехоустойчивость СПИ с каналом переспроса – 2час

7

2.5

Собственная и взаимная информация – 4 часа

8

2.5

Пропускная способность канала – 2 часа.

9

2.5

Избыточность и кодирование в каналах без помех – 2 часа

10

2.6

Вероятность ошибки при приеме цифровых сигналов – 4 часа

11

2.8

Многостанционный доступ –4 часа



Скачать документ

Похожие документы:

  1. " Теория электрической связи"

    Рабочая программа
    ... 1.1. Цели и задачи дисциплины Дисциплина “Теорияэлектрическойсвязи” (ТЭС) относится к числу фундаментальных ... ДИСЦИПЛИНЕ 8.1. Рекомендуемая литература. а) основная литература: Теорияэлектрическойсвязи: учебное пособие/ Ю.П. Акулиничев. - Томск : ...
  2. " Радиосистемы передачи информации "

    Рабочая программа
    ... Кловский Д.Д., Коржик В.Н., Назаров М.В. Теорияэлектрическойсвязи. Под ред. Д.Д. Кловского. М.: Радио и связь, 1997. – 432 с. Уайндер ... Петербург, 1998. – 256с. 13. Акулиничев Ю.П. Теорияэлектрическойсвязи: учеб. пособие / Ю.П. Акулиничев. – Томск: ...
  3. " Теория и техника передачи информации"

    Рабочая программа
    ... лет издания.-304 с. б) дополнительная литература: 1. Теорияэлектрическойсвязи: учебное пособие/ Ю.П. Акулиничев. - Томск : ... (и последующих лет). – 288 с. Кловский Д.Д., Шилкин В.А. Теорияэлектрическойсвязи. Сб. задач и упражнений. Учебное пособие ...
  4. " Модемы и кодеки радиосистем"

    Рабочая программа
    ... Рекомендуемая литература. а) основная литература: 1. Акулиничев Ю.П. Теорияэлектрическойсвязи: учеб. пособие. – Томск: Томск. гос ... , 2007. – 80 с. б) дополнительная литература: 4. Теорияэлектрическойсвязи: Учебник для вузов/ Зюко А.Г., Кловский ...
  5. " Системы и сети передачи информации

    Рабочая программа
    ... математика", "Теория вероятностей и математическая статистика", "Теория цепей и сигналов", "Теорияэлектрическойсвязи". В свою ... Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. Теорияэлектрическойсвязи, под ред. Д.Д. Кловского. М.: Радио и связь, 1997. – 432 с. ...

Другие похожие документы..