Теоретические основы построения коммуникационных систем

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ построения коммуникационных систем

Учебная программа дисциплины

Министерство образования и науки Российской Федерации

Владивостокский государственный университет экономики и сервиса

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ КОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Учебная программа дисциплины

по специальности

210305.65. Средства радиоэлектронной борьбы

Владивосток

2014

ББК 32.884

Учебная программа по дисциплине «Теоретические основы построения коммуникационных систем» составлена в соответствии с требованиями ГОС ВПО. Предназначена для студентов специальности 210305.65 Средства радиоэлектронной борьбы.

Составитель: , к. ф.-м. н., профессор кафедры электроники.

Утверждена на заседании кафедры электроники от 01.01.2001 г., протокол № 5, редакция 2014 г. (заседание кафедры от 01.01.2001 г., протокол №8).

Рекомендована к изданию учебно-методической комиссией Института информатики, инноваций и бизнес-систем ВГУЭС.

Утверждена на заседании учёного совета ИИИБС, протокол №8 от 01.01.2001 г.

© Владивостокский государственный университет экономики и сервиса, 2014

Аннотация

Учебная программа дисциплины “Теоретические основы построения коммуникационных систем” предназначена для студентов специальности 210305.65 "Средства радиоэлектронной борьбы". Дисциплина читается в четвертом семестре. Общее количество часов, которое отводится на изучение дисциплины, - 240. Аудиторных часов – 102, из них: лекций – 68 часов, практических занятий – 17 часов, лабораторных занятий – 17 часов. На самостоятельную работу студентов отводится 138 часов. Итоговый контроль – экзамен.

Дисциплина предназначена для подготовки студентов к освоению дисциплин специализации. В ходе изучения дисциплины основной упор сделан на изучение теоретических основ теории информации, теории принятия решений, специальных разделов математики.

Дисциплина «Общая теория связи» является одной из основных для подготовки по специальности.

Для успешного освоения данной дисциплины студентам необходимо иметь знания в пределах образовательных программ курсов “Высшая математика”: дифференциальные и интегральные уравнения; основы математической физики, комбинаторики, математической статистики и теории вероятности.

Программа учебной дисциплины “Теоретические основы построения телекоммуникационных систем” составлена в соответствии с требованиями ГОС.

1. Организационно – методические указания

1.1.  Цели и задачи изучения дисциплины

Целью курса данной дисциплины является изучение фундаментальных закономерностей, связанных с радиоприемом сигналов, их передачей по каналам связи, обработкой и преобразованием в радиотехнических цепях.

Задачей изучения данного курса является приобретение знаний по теории цифровой и аналоговой передачи данных посредствам всевозможных сигнальных форм.

В результате самостоятельного изучения теоретического материала студент должен знать: о свойствах различных сигналов и помех, принципах их математического описания; методах анализа преобразований сигналов в радиотехнических цепях приемах синтеза радиотехнических цепей с заданными свойствами.

В результате практического обучения студент должен уметь:

выбирать математический аппарат, адекватный решаемой радиотехнической задаче, уметь составлять математические модели изучаемых процессов.

1.2. Связь с другими дисциплинами

Дисциплина “Теоретические основы построения коммуникационных систем” является теоретической базой в процессе подготовки специалистов по специальности 210305.65 "Средства радиоэлектронной борьбы". Изучение дисциплины опирается на понятия и методы, развиваемые в дисциплинах “Электродинамика и распространение радиоволн”, “Радиоавтоматика”, “Радиотехнические цепи и сигналы”, «Цифровые устройства и микропроцессоры», «Устройства СВЧ и антенны».

1.4. Основные виды занятий и особенности их проведения при изучении дисциплины

При проведении лекций учитывается, что значительная часть материала выносится на самостоятельное вследствие недостатка аудиторных часов. На лекциях акцентируется на внимание на особенностях применения специальных разделов математики в информационной борьбе и теории радиоэлектронной борьбы, рассматриваются теоретические положения составных частей радиоэлектронной борьбы радиоэлектронное подавление, радиоэлектронная защита, радиоэлектронная разведка.

2. Содержание дисциплины

2.1 Темы лекций

Лекция №1 Введение в дисциплину. История развития электросвязи и телекоммуникационных технологий. Информация, сообщение, сигнал и др. основные понятия. Обобщенная структурная схема систем электросвязи, подсистемы и классификация.

Лекция №2 Сигналы и помехи. Классификация сигналов. Аналитический сигнал. Сообщения, сигналы и помехи. Математические модели.

Лекция №3 Представление сигнала в области время, частота. Сигнал как случайный процесс. Временное и частотное представление сигналов. Периодические сигналы и ряды Фурье.

Лекция №4 Свойства спектра сигнала. Энергетический спектр сигнала. Спектральный анализ импульсных сигналов. Модулированные сигналы и их спектры.

Лекция №5 Корреляция, типы корреляции. Узкополосные сигналы. Линейное и нелинейное преобразования сигналов. Авто - и взаимокорреляционная функции. Свойства корреляционных функций. Корреляционный анализ сигналов и его применения. Шумы и помехи в электросвязи. Статистические характеристики флуктуационной помехи.

Лекция №6 Каналы связи. Классификация, диапазоны. Математические модели. Линейные и нелинейные искажения в каналах, помехи. Помехоустойчивость. Многоканальная связь и распределение информации.

Лекция №7 Теория информации. Задачи ТИ. Количество информации в дискретных сообщениях, энтропия источника дискретных сообщений.

Статистические свойства источников сообщений, избыточность сообщений. Энтропия непрерывных сообщений. Формула Шеннона.

Скорость передачи информации и пропускная способность цифровых и непрерывных каналов.

Лекция №8 Кодирование источника. Основы алгебраической теории кодирования. Оптимальное кодирование. Эффективность систем передачи информации. Эффективность систем связи.

Лекция №9 Оптимальный прием. Основы теории помехоустойчивости и обнаружения Приём сигналов как статистическая задача проверки гипотез. Критерии оптимального приёма сигналов.

Лекция №10 Потенциальная помехоустойчивость. Оптимальный приём при когерентной обработке двоичных и многопозиционных сигналов.

Лекция №11 Некогерентный приём дискретных сигналов. Алгоритмы и устройства оптимального обнаружения и различения сигналов. Передача и приём дискретных сообщений в каналах со случайными параметрами.

Лекция №12 Помехоустойчивое кодирование. Принципы построения корректирующих кодов. Классификация кодов.

Лекция №13 Помехоустойчивое кодирование. Блочные коды. (с чётным числом единиц, с постоянным весом, Хэмминга, инверсный, циклические коды) Свёрточные коды. Теоретико-информационные концепции криптозащиты сообщений в телекоммуникационных системах.

Лекция №14 Методы передачи дискретных и непрерывных сообщений.

Показатели качества передачи непрерывных сообщений. Реальная и потенциальная помехоустойчивости при различных видах модуляции.

Цифровые методы передачи непрерывных сообщений.

Лекция №15 Многоканальная и многостанционная передача. Общая структурная схема. Методы разделения каналов.(частотное, временное, амплитудное, ортогональное разделение) Помехоустойчивость многоканальных систем.

Лекция №16 Многостанционные системы связи. Межстанционные помехи. Методы формирования и преобразования сигналов. Алгоритмы цифровой обработки сигналов. Фильтрация сигналов. Основы синтеза фильтров. Согласованная фильтрация, ИХ согласованного фильтра. Согласованный фильтр как коррелятор.

Лекция №17 Радиолокационные и радионавигационные системы. Основные принципы построения РЛС и РНС. Физические основы радиолокационного обнаружения объектов. Дальность действия радиосистем.

Разрешающая способность и функция неопределённости зондирующих сигналов. Точность радиотехнических методов местоопределения. Методы поиска сигналов в РЛС и РНС. Спутниковые РНС Принципы измерения расстояния и скорости. Оптическая и радиотеплолокация.

Лекция №18 Аналогово-цифровое преобразование. Теорема Котельникова. Цифро-аналоговое преобразование. Явление Гибса, весовые функции. Дискретное преобразование Фурье. Быстрое преобразование Фурье

Спектральный анализ. Цифровые радиоприёмные системы

2.2. Перечень тем практических занятий

Занятие 1. Тема: «Расчет параметров сигнала, АКФ»

Занятие 2. Тема: «Структурные схемы амплитудных и частотных модуляторов. Расчет параметров АМ и ЧМ сигнала»

Занятие 3. Тема: «Расчет согласованного фильтра. Составление структурной схемы коррелятора»

Занятие 4. Тема: «Использование ортогональных кодов в системах связи»

Занятие 5. Тема: «Структурная схема цифровой системы связи»

1.5. Виды текущего, промежуточного и итогового

контроля знаний студентов по дисциплине

и способы их проведения

Текущий контроль знаний студентов включает:

-  проверку посещаемости занятий;

-  опрос студентов во время проведения практических занятий;

-  защита отчетов по лабораторным работам.

Промежуточный контроль проводится в форме аттестаций на 6-ой и 12-ой неделях семестра.

Итоговый контроль – экзамен. При сдаче зачета студент обязан знать теоретический материал. При приеме зачета учитывается посещаемость и активность студента на занятиях (результаты промежуточных аттестаций).

5. Техническое и программное

обеспечение дисциплины

а) программное обеспечение: MatLab версии 10 и выше

б) техническое и лабораторное обеспечение

Универсальные средства измерений: вольтметры различных значений (пиковые, квадратичные, средневыпрямленных значений), цифровые мультиметры, селективные вольтметры, генераторы синусоидальных, импульсных сигналов и сигналов специальной формы, цифровые частотомеры, анализаторы спектра, электронные осциллографы. Для ряда лабораторных работ используются компьютеры с интерфейсным блоком, позволяющим выполнять все функции.

6. Список рекомендуемой литературы

6.1 Основная литература

1. Гряник радиоэлектронного наблюдения: учебно-методическое пособие для студентов вузов / , , . – Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2006.-200 с.

2. , Сирота основы радиоэлектронной разведки. – М.: Радиотехника, 2004

3. Современная радиоэлектронная борьба./ , , и др. – М.: Радиотехника, 2006

4. , Лекции по статистической теории систем радиотехники и связи (М.: Радиотехника, 2008

5. , , Защита аудио и видео информационных каналов (Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2005

6. Комплексный технический контроль эффективности мер безопасности систем управления в органах внутренних дел: учебное пособие для курсантов и слушателей вузов: в 2 ч.. Ч. 1: Теоретические основы технической разведки и комплексного технического контроля / [авт. кол. : , , и др.] ; под ред. . - М. : Горячая линия-Телеком, 2006. - 296 с.

6.2 Дополнительная литература

1. , Демин цепи и сигналы. – М.: Радио и связь, 2004.

2. Баскаков цепи и сигналы. – М.: Высшая школа, 2003.

3. Бернард Скляр, Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – 1103 с.

4. Сигнальная обработка и цифровая фильтрация в приложениях беспроводной связи:

5. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра. Пер с англ. – М.: Радио и связь, 2004.

6. Сергиенко обработка сигналов. 2 – изд. – СПб.: Питер, 2006.

7. Митрофанов электрической связи: методические указания к выполнению лабораторных работ N1-9. - СПб.: ГУАП, 2004. - 63 с. Формат – DJVU. http://window. edu. ru/resource/837/44837

8. Методы проектирования цифровых фильтров:

Белодедов проектирования цифровых фильтров: Учебное пособие. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2004. - 60 с. Формат – DJVU. http://window. edu. ru/resource/871/25871

10 Харкевич с помехами.-М.: Физ.-мат. лит-ры, 1963.-275с.

11. Амиантов теории решений к задачам обнаружения сигналов и выделения сигналов из шумов.-Л.: ВВИА им. Жуковского, 1958.-358с.

6.3.Полнотекстовые базы данных

1.Электронная библиотека дис­сертаций Рос­сийской Государственной Библиотеки [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://diss. rsl. ru/

2. ЭБС «Book» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. book. ru/

3.ЭБС издательства "ИНФРА-М" [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. /

4.ЭБС «Лань» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://e. /

6.4.Интернет-ресурсы

программное обеспечение: специализированные пакеты прикладных программ

- Библиотека стандартов ГОСТ [сайт] URL http://www. gost. ru

- Библиотека изобретений, патентов, товарных знаков РФ[сайт] URL: http://www. fips. ru

- Полнотекстовые базы данных, библиотека ВГУЭС URL: http://lib. vvsu. ru

- Информационно-справочный сайт http://www. exponenta. ru