УТВЕРЖДАЮ

Директор Института РТС

__________________

«_____»_________________2016  г.

ПРОГРАММА

Государственного экзамена по направлению подготовки бакалавров

11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи

профиль подготовки

«Системы мобильной связи»

Вопросы для подготовки к государственному экзамену


Теория связи

Структурная схема телекоммуникационной системы (ТКС) передачи информации. Назначение отдельных элементов. Внутренние и внешние характеристики ТКС. Информация, сообщения и сигналы. Источники и получатели сообщений. Каналы связи. Основные понятия о дискретизации и фильтрации, кодировании и декодировании, шифровании и расшифровании, модуляции и демодуляции. Операторы преобразования сигналов в ТКС. Особенности передачи информации в живых (биологических) системах.

  Непрерывные (аналоговые), дискретно-аналоговые, аналого-дискретные и цифровые сигналы. Узкополосные и аналитические сигналы. Преобразование Гильберта. Дискретизация и восстановление непрерывных сигналов. Теорема Котельникова. Обобщенный ряд Фурье. Вероятностные и числовые характеристики случайных сигналов. Корреляционная теория случайных сигналов. Характеристики огибающей и начальной фазы узкополосного случайного сигнала. Пространства сигналов. Геометрическая трактовка процесса передачи сообщений в ТКС.

Классификация каналов связи (КС). Мешающие влияния и шумы в КС. Условия согласования сигналов и КС. Спектральная и энергетическая эффективность КС. Прямые и косвенные модели непрерывных и дискретных КС. Уравнения состояния и наблюдения. Модели гауссовского и релеевского КС. Особенности реальных КС.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

  Формирование и детектирование сигналов амплитудной и угловой модуляции при гармоническом переносчике и при передаче непрерывных и дискретных сообщений (НС и ДС). Однополосная модуляция. Многопозиционная квадратурная модуляция. Методы модуляции при импульсном переносчике. Преобразование детерминированных и случайных сигналов в линейных и нелинейных КС.

  Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования НС. Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). Шум квантования, примитивное кодирование, ширина спектра ИКМ сигнала. Регенерация зашумленного ИКМ сигнала; расчет вероятностей ошибок и оптимального порога. Дифференциальная ИКМ (ДИКМ), дельта-модуляция (ДМ). Помехоустойчивость ИКМ и ДИКМ.

  Информационные характеристики источников ДС и НС: энтропия, производительность, избыточность, взаимная информация. Информационные характеристики дискретных и непрерывных КС: скорость передачи и пропускная способность. Теоремы кодирования Шеннона для КС без помех и с помехами. Эпсилон-энтропия НС. Функция скорость-искажение. Особенности секретных систем связи. Криптотеорема Шеннона.

  Классификация кодов. Эффективное кодирование ДС. Коды Шеннона-Фано и Хаффмена; условие оптимальности кодов. Принципы корректирующего (помехоустойчивого) кодирования и декодирования с обнаружением и исправлением ошибок. Линейные систематические блочные коды, циклические коды, каскадные коды, сверточные коды. Оценка помехоустойчивости корректирующих кодов.

  Содержание и классификация задач оптимального приёма ДС. Оптимальный приём ДС в КС с детерминированной и стохастической структурой. Различение ДС. Согласованная фильтрация финитных во времени сигналов. Алгоритмы работы и структурные схемы оптимальных приёмников ДС в гауссовском КС. Потенциальная помехоустойчивость приёма ДС. Особенности передачи и приёма ДС в каналах с межсимвольной интерференцией, сосредоточенными по спектру и импульсными помехами.

  Критерии оптимального приёма НС. Алгоритмы оптимального приёма при оценивании скалярных и векторных параметров НС.  Оптимальная фильтрация и демодуляция НС. Потенциальная помехоустойчивость систем передачи НС с различными видами модуляции. Пороговый эффект в системах передачи с нелинейными видами модуляции. Оптимальный фильтр Колмогорова-Винера. Понятие о фильтрации Калмана-Бьюси.

  Многопользовательская и многоканальная связь. Основы теории уплотнения и разделения сигналов в многоканальных системах связи. Многоканальная связь с временным, частотным, фазовым и кодовым уплотнением сигналов. Принципы многостанционного доступа. Особенности формирования сигналов в асинхронно-адресных и сотовых ТКС. Общие принципы распределения информации в коммутируемых телекоммуникационных сетях.

Сети и системы мобильной связи

Сети подвижной радиосвязи общего пользования (СПРОП) и спутниковые системы связи (ССС) как совокупность технических средств (радиооборудование, антенны, коммутационное оборудование, соединительные линии и сопряжения), с помощью которых можно представить подвижным абонентам связь между собой и абонентами телефонной сети общего пользования (ТФОП). Международный союз электросвязи (МСЭ), международная электротехническая комиссия, Государственная комиссия по радиочастотам, Государственная инспекция электросвязи.

Профессиональные системы подвижной радиосвязи (PMR, PARM), системы персонального вызова (СПРВ), сотовые системы подвижной связи (ССПС), системы беспроводных телефонов общего пользования (СТ), спутниковые системы связи (ССС).

Структурная схема системы сухопутной подвижной радиосвязи (ССПР). Направленность связи. Способы управ­ления, координированные и некоординированные ССПР. Радиальные, линейные и территориальные зоны обслу живания. Категории обслу жи­вания и число обслу живаемых абонентов, спектральная эффективность. В иды соединений с коммут ируемой телефонной сетью общего пользования (ТФСОП, PS TN), се тью паке тной передачи (PDN), цифровой сет ью интегрального обслу живания (ЦСИО, ISDN). Диапазоны частот и виды модуляции в ССПР. Методы разделения реж им ов передачи и приема. Частотный и временной ТДД дуп лексы. Разделение каналов. Многостанционный доступ с част отным (МДЧР, FDMA) временным (МДВР, ТDМА), кодовым (МДКР, СDМА), пространс твенным (МДПР, SDMA) разделениями каналов. Характер распространения радиов олн в диапазонах час­т от ССПР, классификация помех, проблемы ЭМС. Неосновные излучения передат чиков: внеполосные и побочные на гармониках, субгармониках, паразитные, комбинационные, интермодуляционные.

Профессиональные системы с закрепленными за абонентами каналами связи и со свободным доступом абонентов к об щему част отному ресурсу (транкинговые). Транкинговые системы со сканирующим поиском свободного канала, с выделенным каналом управления, с совмещенным каналом управления. Ста ндарты МРТ на системы транкинговой связи. Транкинговые системы L TR. Общеевропейские транкинговые системы подв ижной радиосвязи стандартов ТЕТРА и GSM-R.

Современные и перспек тивные системы персонального радиовызова (СПРВ). СПРВ, испо льзующие код P OCS AG. Код ERMES в СПРВ. Об ъединение стандартов P OCS AG, ERMES и FLEX.

С тандар ты сотовых систем подвижной связи (ССПС). Особенности построения ССПС с макро-, микро - и пикосотовой стр уктурами. Перспективные ССПС. Аналоговые ССПС стандартов NMT-4 5O и A MPS.

Цифровая ССПС ста ндарта GS M. Общ ая характеристика стандарта GSM. Структурная схема и состав оборудования сетей GSM, сетевые и радиоинтерфейсы. Структура служб и передача данных в ста ндарте GSM. Структура ТОМА-кадров и форм ирование сигналов в ста ндарте GSM.

Организация физических и логических каналов в стандарте GSM. Кодирование в каналах свя зи и управления. Обработка речи в стандарте GSM. Аспекты безопасности, механизмы ауте нтификации и идентификации, используемые в стандарте GSM. Управ ление сетями связи.

Цифровые сотовые системы D-AMPS и J DC. Общие сведения, сравнение с системой GSM. С истемы D CS -180 0 и P CS -1900. Цифровые ССПС с кодовым разделением каналов. П ринципы МДКР. Аспекты безопасности. Оборудование подви жной и базовой станций. Функционирование РЧ оборудования СМС. Структуры и функционирование РЧ блоков оборудования СМС. Абонентское оборудование СМС. Тестирование компонентов и оборудования СМС.

Общие характериcтики стандартов наземных сотовых ССМС 2G, 3G и 4G (GSM, TETRA, CDMA, WCDMA, CDMA-2000, LTE).

Стандар ты беспроводных телефонов общего п ользования. Система цифрового беспроводного телефона DCT-9 00. Система DECT и ее взаимодейс твие с GSM. Система беспроводной связи общего дос тупа PA CS. Система беспроводной персональной связи P HS. Общие характериcтики основных стандартов систем радиодоступа (CT-2, DECT, Bluetooth, WiFi, WiMAX, HiperLAN, HiperAccess, UWB, SRD).

Организация и построение спутниковой системы связи. Структурная схема спутниковой РРЛ. Определение необходимой емкости ствола Количество запускаемых спутников, надежность связи, мощности передатчиков наземного и спутникового оборудования, антенные системы.

Основные характериcтики стандартов спутниковых ССМС Иридиум, Глобалстар, ICO, Инмарсат, Турайя.

Модель сотовой сети связи и ее параметры. Построение кластера. Влияние параметров трассы. Определение средней мощности сигнала. Характеристики мощности помех. Расчет основных параметров – радиуса соты, площади уверенного приема.


Информационные технологии в СМС.

Общие данные о структуре мобильных информационных систем и ее основных элементов: компьютеров, локальных вычислительных сетей, систем передачи информации, программных продуктов баз данных.

Основные виды информации и формы ее представления, универсальные и специальные способы преобразования формы представления информации. Измерения количества информации в сообщениях, обратимые и не обратимые способы преобразования сообщений, регулярные и случайные преобразования.

Технологии мобильной связи и передачи. Реструктуризация информационной индустрии и интеграция телекоммуникационных, компьютерных и телевизионных сетей. Технологии беспроводной мобильной связи. Мобильный доступ к ресурсам сети Интернет.

Основные принципы построения компьютерных сетей. Классификация и архитектура информационно-вычислительных сетей. Модель взаимодействия открытых систем. Сети и сетевые технологии нижних уровней. Линии связи. Передача данных на физическом и канальном уровнях. Первичные сети.

Объединение сетей на основе сетевого уровня. Ограничения мостов и коммутаторов. Принципы маршрутизации. Протоколы маршрутизации. Реализация межсетевого взаимодействия средствами TCP/IP. Адресация в IP-сетях. Протоколы межсетевого и транспортного уровней TCP/IP. Протоколы маршрутизации и маршрутизаторы.

Формы представления и специальные преобразования речевых сообщений.

Формы представления и специальные преобразования видеосообщений (изображений).

Универсальные способы аналого-цифровых преобразований.

Измерения производительности источников информации.

Показатели качества систем получения, хранения, преобразования и выдачи информации.

Показатели качества передачи информации по сетям мобильной связи. Потенциально достижимая энергетическая и спектральная эффективность такой передачи.

Развития систем мобильной связи от второго поколения (2G) к третьему (3G), новые технологии мобильной передачи данных. Ориентированные на локальные сети решения (беспроводные ЛВС, Bluetooth и WATM). Распределенные сети - CDPD, GSM, HSCSD, GPRS и EDGE. I-MODE и WAP (Wireless Application Protocol).

Архитектура систем управления сетями. Многоуровневое представление задач управления. Стандарты систем управления на основе протокола SNMP. Стандарты управления OSI. Мониторинг и анализ локальных сетей. Мониторинг локальных сетей на основе коммутаторов.

Типовые интерфейсы в информационных системах. Синхронные и асинхронные интерфейсы. Интерфейсы источника и эфирные интерфейсы.

Типовая (семиуровневая) модель взаимодействия открытых систем.

Техника поддержки мобильности в современных мобильных информационных системах.

Управления потоками информации в современных информационных системах; системы сигнализации.

Стандарты IEEE 802.11. Сеть с базовым набором услуг. Сеть с расширенным набором услуг. Распределенный режим. Персональные сети Bluetooth.

Ретранслятор. Базовая станция. Радиоантенна. Радиотелефоны абонентов. Стандарты и операторы сотовой связи.

Сервис коротких и мультимедийных сообщений. Служба доступа в Интернет. Интеллектуальные сотовые телефоны. Системы транкинговой радиотелефонной связи.

Антенно-фидерные устройства СМС

Симметричные вибраторные и щелевые антенны. Полосковые антенны. Применяемые модели и методы исследования. Основные параметры простых антенн (ДН, КНД, входное сопротивление).

Система двух однотипных излучателей. Метод наводимых ЭДС для определения входных сопротивлений и наведенных токов.

Излучение эквидистантной линейки дискретных излучателей. Основные характеристики (ДН, входное сопротивление). Основные режимы работы антенн (режим поперечного, наклонного и осевого излучения). Излучение непрерывного линейного излучателя. Связь характеристик антенн с законами распределения тока на антеннах. Фазовые ошибки. Излучение плоской решетки излучателей. Формулы для ДН эквидистантной линейки и решетки однотипных излучателей с линейными разделяющимися по координатам законами распределения тока.

Схемы питания АР (последовательная, параллельная, матричная, пространственные схемы). Взаимная связь между излучателями в ФАР, входное сопротивление ФАР, слепые углы. Применение пассивных блоков излучателей в ФАР. Применение расфазировки в ФАР.

Излучение плоской антенны с непрерывным законом рапределения тока.

Параметры и характеристики приемных антенн. Теорема взаимности для антенн. Шумовые свойства наземных антенн и антенн космического базирования.

Рупорные антенны.

Однозеркальные антенны с параболическим рефлектором. Осесимметричные и офсетные рефлекторы.

Двухзеркальные антенны по схеме Кассегрена, Грегори, АДЭ. Облучатели апертурных антенн. Обтекатели и укрытия антенн.

Требования к антеннам базовых станций для связи с абонентами в различных стандартах мобильной связи. Конструкции антенн базовых станций. Управление положением ДН в пространстве.

Способы расширения полосы рабочих частот. Конические и плоские спиральные антенны. Широкополосные и логопериодические вибраторные антенны. Фрактальные антенны. Способы уменьшения габаритных размеров антенн. Методы проектирования антенн абонентских станций.

Понятие электромагнитной совместимости, методы обеспечения. Экранирование. Обеспечение электромагнитной совместимости излучателей. Пространственная, поляризационная и частотная фильтрация сигналов. Электромагнитная безопасность.

Типы фидерных устройств.

Коаксиальные кабели, параметры и характеристики, основные конструкции. Коаксиальные соединители. Защита фидерных устройств от внешних воздействий.

Направляющие системы связи

Принципы построения сетей электросвязи. Классификация сетей электросвязи. Схема построения сети электросвязи. Варианты построения сетей: непосредственное, узловое, радиальное, радиально-узловое соединения.

Построение Взаимоувязанной сети связи России. Магистральная, внутризоновая, местная сети.

Сети абонентских линий. Шкафная и бесшкафная системы.

Основные требования к направляющим системам электрической связи.

Классификация направляющих систем по диапазонам частот; по типам используемых волн; по видам (конструктивному исполнению).

Типы направляющих систем: проволочные; коаксиальные; полые металлические волноводы; полосковые; диэлектрические; волоконно-оптические; квазиоптические (лучевые).

Использование направляющих систем в различных частотных диапазонах.

Первичные параметры линий передач: погонное сопротивление; погонная проводимость; погонная индуктивность; погонная емкость.

Телеграфные уравнения.

Режимы линий передач: бегущей волны; стоячей волны; режим смешанных волн.

Линия без потерь: разомкнутая линия; замкнутая линия; линия, нагруженная на емкость; линия, нагруженная на индуктивность; линия, нагруженная на активное сопротивление; линия, нагруженная на произвольное сопротивление. Коэффициент полезного действия линий передач в различных режимах.

Линии передач с потерями. Вторичные параметры линии: волновое сопротивление; коэффициент затухания; коэффициент фазы.

Проводные. Конструкция проводных линий связи. Структура электромагнитного поля волн в проводных линиях. Погонные параметры. Волновое сопротивление. Коэффициент распространения. Фазовая скорость волн. Переносимая мощность. Область применения.

Коаксиальные. Конструкция коаксиальных линий связи. Структура электромагнитного поля волн в коаксиальных линиях. Погонные параметры. Волновое сопротивление. Коэффициент распространения. Фазовая скорость волн. Переносимая мощность. Область применения.

Кабели с искусственно увеличенной индуктивностью. Пупинизация. Крарупизация. Биметаллизация. Использование магнитодиэлектрика. Конструктивное исполнение.

Сверхпроводящие кабели. Конструктивное исполнение. Температура перехода металлов в сверхпроводящее состояние. Сопротивление проводников. Область применения.

Волноводные. Конструкция волноводов различных сечений. Структура электромагнитного поля волн в волноводных линиях. Критическая длина волны. Длина волны в волноводе. Фазовая и групповая скорости. Дисперсия. Волновое сопротивление. Затухание волн. Переносимая мощность. Область применения.

Линии поверхностной волны: слой диэлектрика на металле; диэлектрическая пластина; круглый диэлектрический волновод. Конструктивное исполнение. Структура электромагнитного поля волн. Критическая частота. Волновое сопротивление. Область применения.

Полосковые: симметричная и несимметричная линии. Конструктивное исполнение. Структура электромагнитного поля волн. Волновое сопротивление. Передаваемая мощность. Область применения.

Квазиоптические: линзовая и зеркальная линии.

Оптические волноводы (световоды). Конструктивное исполнение. Поперечные сечения и профили показателей преломления: градиентный, ступенчатый, световод W-типа. Распространение волн в световодах. Апертурный угол. Числовая апертура. Одномодовый и многомодовый режимы. Потери в световодах. Дисперсия (хроматическая, модовая). Длина регенерационного участка. Область применения.

Классификация и маркировка кабелей связи.

Проводные. Конструкция проводных линий связи. Структура электромагнитного поля волн в проводных линиях. Погонные параметры. Волновое сопротивление. Коэффициент распространения. Фазовая скорость волн. Переносимая мощность. Область применения.

Коаксиальные. Конструкция коаксиальных линий связи. Структура электромагнитного поля волн в коаксиальных линиях. Погонные параметры. Волновое сопротивление. Коэффициент распространения. Фазовая скорость волн. Переносимая мощность. Область применения.

Кабели с искусственно увеличенной индуктивностью. Пупинизация. Крарупизация. Биметаллизация. Использование магнитодиэлектрика. Конструктивное исполнение.

Сверхпроводящие кабели. Конструктивное исполнение. Температура перехода металлов в сверхпроводящее состояние. Сопротивление проводников. Область применения.

Волноводные. Конструкция волноводов различных сечений. Структура электромагнитного поля волн в волноводных линиях. Критическая длина волны. Длина волны в волноводе. Фазовая и групповая скорости. Дисперсия. Волновое сопротивление. Затухание волн. Переносимая мощность. Область применения.

Линии поверхностной волны: слой диэлектрика на металле; диэлектрическая пластина; круглый диэлектрический волновод. Конструктивное исполнение. Структура электромагнитного поля волн. Критическая частота. Волновое сопротивление. Область применения.

Полосковые: симметричная и несимметричная линии. Конструктивное исполнение. Структура электромагнитного поля волн. Волновое сопротивление. Передаваемая мощность. Область применения.

Квазиоптические: линзовая и зеркальная линии.

Оптические волноводы (световоды). Конструктивное исполнение. Поперечные сечения и профили показателей преломления: градиентный, ступенчатый, световод W-типа. Распространение волн в световодах. Апертурный угол. Числовая апертура. Одномодовый и многомодовый режимы. Потери в световодах. Дисперсия (хроматическая, модовая). Длина регенерационного участка. Область применения.

Классификация и маркировка кабелей связи.

Электрическое влияние. Электрическая связь.

Магнитные влияния. Магнитная связь.

Переходное затухание. Переходное влияние на ближнем конце. Переходное влияние на дальнем конце. Защищенность от помех.

Виды влияний: регулярные и нерегулярные; систематические; непосредственные и косвенные.

Меры защиты от взаимных влияний. Скрещивание цепей. Физическое и электрическое скрещивание. Шаг скрещивания. Эффективность скрещивания. Конструктивное выполнение скрещивания.

Скрутка кабельных цепей. Шаг скрутки. Пучковая и повивная скрутки. Коэффициент укрутки.

Симметрирование кабелей связи. Симметрирование низкочастотных кабелей: метод скрещивания; симметрирование конденсаторами. Симметрирование высокочастотных кабелей. Концентрированное симметрирование.

Экранирование кабелей связи. Экранное затухание. Электростатическое экранирование. Магнитостатическое экранирование. Экраны различных конструкций.

Изоляция жил кабеля.

Проектирование зон покрытия и антенн систем мобильной связи

Распространение радиоволн в свободном пространстве.

Энергетический расчет линии мобильной связи. Влияние атмосферы на процесс распространения радиоволн мобильной связи. Влияние простой модели подстилающей поверхности на распространение радиоволн мобильной связи. Влияние реальной подстилающей поверхности на распространение радиоволн мобильной связи в загородных условиях. Влияние реальной городской застройки на распространение радиоволн мобильной связи. Методы количественной оценки основных факторов, влияющих на качество радиоканала мобильных систем: многолучевый прием, интерференция, деполяризация, скорость перемещения абонента. Энергетический расчет зоны покрытия в реальных условиях. Влияние трафика на параметры зоны покрытия. Влияние экологических требований на параметры зоны покрытия. Основные типы антенн базовых станций мобильной связи для различной структуры сот. Антенны фирм:Allgon и Kathrein,- их типовые характеристики. Влияние высоты установки и ориентации антенн базовых станций на формирование зоны покрытия в городских и загородных условиях.

Разработка проекта размещения базовой станции мобильной связи: структура и содержание составляющих частей.

Антенны и оборудование радиорелейных линий загородных базовых станций мобильной связи.

Оборудование для проверки зон покрытия и антенно-фидерных устройств СМС.

Методики проверки технических данных зон покрытия и антенно-фидерных устройств СМС.

Рекомендуемая литература

Головин генерирования, формирования, приема и обработки сигналов: Учеб. пособие для вузов / М.: Горячая линия-Телеком, 2012. — 782 с. Сергиенко обработка сигналов: Учеб. пособие для вузов СПб.: Питер, 2006. — 751 с. ифровая обработка сигналов: Практический подход: пер. с англ. М.: Вильямс, 2004. — 989 с. Основы цифровой обработки сигналов: Учеб. пособие для вузов / , , и др. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 753 с. Радиотехнические системы: Учебник для вузов / и др.; Под ред. . — М.: Академия, 2008. — 590 с. Прокис Дж. Цифровая связь: Пер. с англ. / Дж. Прокис; . М.: Радио и связь, 2000. — 800 с. ифровая связь. Теоретические основы и практическое применение: Пер. с англ. М.: Изд. дом "Вильямс", 2003. — 1100 с. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов: Принципы и . Радиолокационные системы. М.: Радиотехника, 2004. , , Куликов в стохастическую радиолокацию. Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия-Телеком, 2015 – 376с. , , Шпак : стохастический подход. – М.: Горячая линия-Телеком, 2016 – 520 с. Задачник по курсу «Радиолокационные системы». Учебное пособие для вузов./, , и др.; под ред. и .- М.: Радиотехника, 2007. - 207с. , Сосновский системы. Учебник для вузов.- М.: Радиотехника, 2005. - 224 с. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС / Под ред. , , . – М.: ИПРЖР, 2005. Арсеньев устройства радиоэлектронных средств. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М. 2014. – 544 с. , Литовко устройства РЭС: учебное пособие. — М.: ФОРУМ, 2013. — 496 с.

Заведующий кафедрой ТС