Алматинский институт энергетики и связи

Факультет Радиотехники и связи

Кафедра “Автоматическая электросвязь”

 

 

                                                       Утверждаю                                                            

                                                  Декан ФРТ и С

 

                        ____________ Дюсенов С. А.

 

 

Рабочая программа

по дисциплине

«Теория электрической связи»

для студентов специальностей

3801 Автоматическая электросвязь

3802 Многоканальные телекоммуникационные системы

3503 Промышленная электроника

 

Курс 3

Семестр 5,6

Всего 285 час

Аудиторные занятия 111 час

Лекции 60 час

Практические занятия 34 час

Лабораторные занятия 17 час

Самостоятельная работа 174 час

Курсовая работа 5 семестр

Семестровое задание 5,5,5,6,6,6 семестры

Экзамен 5,6 семестры

 

Алматы 1999 г.

Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры «Автоматическая электросвязь» «    »  ________1999 г., протокол №

Рабочая программа составлена доцентом кафедры АЭС Казиевой Г.С.

и старшим преподавателем кафедры АЭС Омаровым А.Т.

 

 

 

Зам.зав. кафедрой АЭС                                     Т.К. Бектыбаев

 

 

Согласовано :

 

Зав. кафедрой ПЭ                                                А. Берикулы

 

 

 

1.                   ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

 

Целью преподавания дисциплины Теория электрической связи является изучение характеристик сигналов используемых для передачи сообщений, методов их передачи, способов приема и методов повышения верности передачи.

Задача курса – изучение единого методологического подхода к решению задач электросвязи на основе вероятностных моделей.

В результате изучения этой дисциплины студенты получают знания по построению систем связи, анализу эффективности этих систем, выбору методов передачи и приема сигналов в системах связи, повышению помехоустойчивости их приема.

Основополагающими дисциплинами при изучении курса Теория электрической связи являются Высшая математика, Физика, Теория электрических цепей, Электронные приборы и микроэлектроника.

 

 

2.                   СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

 

 

2.1.             Содержание лекционного курса

          

Часть 1.

 

Введение – 0,5 час.

Содержание курса и методика его изучения. История развития средств связи и перспективы развития

 

2.1.1. Общие сведения о системах электросвязи – 1,5 час.

Классификация систем электросвязи. Обобщенные структурные схемы систем электросвязи. Сообщения, их источники и получатели. Понятие сигнала. Виды сигналов. Формирование и преобразование сигналов. Диапазоны частот электромагнитных колебании, используемых в электросвязи. Кодирование, декодирование, модуляция, демодуляция (общие понятия). Каналы связи. Помехи, шумы и искажения сигналов в каналах связи. Многоканальные системы связи.

        

2.1.2.Основные характеристики систем электросвязи-10 час.

Сообщения, сигналы, помехи и их математические модели.

Классификация сообщений, сигналов и помех. Детерминированные и случайные процессы. Прямые и косвенные модели процессов. Вероятностные распределения случайных процессов. Моменты функции и их интерпретация. Функция корреляции и ее свойства. Спектральная плотность мощности и ее связь с функцией корреляции. Примеры: гауссовские и марковские процессы, “белый шум”. Комплексное и квазигармоническое представление узкополосных случайных процессов.

Разложение функций в ортогональные ряды. Примеры: ряды Фурье, Котельникова и др. Геометрические представления сигналов и помех.

Дискретизация по теореме Котельникова.

Телефонное (речевое) сообщение и его математические модели. Телеграфные сообщения. Первичные коды для передачи текста. Параметры телевизионных и факсимильных сообщений. Математические модели телевизионных сообщений.

           

2.1.3. Методы формирования и преобразования сигналов в системах электросвязи – 20 час.

Преобразование частоты. Модуляция и демодуляция.              Формирование сигналов методом модуляции параметров переносчика. Амплитудная модуляция гармонического переносчика.

Временное, спектральное и векторное представления АМ колебаний.  Амплитудная модуляция с подавленной несущей (БМ) и однополосная модуляция (ОМ).

Детектирование АМ, БМ и ОМ сигналов. Когерентное и некогерентное детектирование АМ сигналов.

Угловая модуляция гармонического переносчика. Сигналы частотной и фазовой модуляции. Временное, спектральное и векторное представления сигналов угловой модуляции. Широкополосная и узкополосная модуляция. Ширина спектра сигналов угловой модуляции, различие в спектрах ЧМ и ФМ сигналов. Методы формирования ЧМ и ФМ сигналов. Детектирование сигналов угловой модуляции.

Методы модуляции импульсного переносчика. Аналитическое представление, временные диаграммы и спектральный состав сигналов АИМ, ШИМ, ВИМ и др.

Методы дискретной модуляции: ДАМ, ДЧМ, ДФМ, ДОФМ и их разновидности. Временное, спектральное и векторное представление модулированных сигналов.

 

2.1.4. Каналы электросвязи - 2 час.

Классификация каналов электросвязи. Математические модели дискретных, непрерывных и дискретно-непрерывных каналов. Ошибки и стирания в дискретных каналах. Двоичный симметричный канал без памяти. Идеальный канал без помех. Канал с аддитивным гауссовским шумом. Канал с неопределенной фазой. Гауссовский канал с  замираниями. Канал с межсимвольной интерференцией и аддитивным шумом. Особенности оптических каналов. Преобразование случайных процессов в каналах связи.

 

      Часть  П.

 

2.1.5. Теория   передачи   и  кодирования   сообщений - 10  час.

Информационные     характеристики   источников   дискретных сообщений:  энтропия, производительность, избыточность. Энтропия

источников  независимых   и   зависимых    сообщений. Методы

эффективного   кодирования    источников    дискретных   сообщений.

Передача    сообщений    по   каналам    с  шумами. Скорость  передачи    информации   и   пропускная    способность    канала. Теорема Шеннона. Примеры   определения   пропускной   способности    дискретных   каналов   различных   типов.

Информационные   характеристики   источников  непрерывных

сообщений: энтропия, производительность, избыточность. Эпсилон-энтропия. Скорость  передачи   и   пропускная   способность непрерывного   канала. Теорема   Шеннона.

Принципы   помехоустойчивого   кодирования. Блочные   корректирующие  коды. Декодирование  с  обнаружением  и исправлением   ошибок. Оценка   обнаруживающей  и исправляющей   способностей   кодов. Основные   параметры   кодов.

Оптимальные  коды. Линейные  коды. Проблема   сложности   кодирования   и   декодирования. Классификация   кодов   и   алгоритмов   декодирования. Понятие    о   циклических,  сверточных   и  каскадных   кодах. Предельные  возможности   помехоустойчивого  кодирования.

 

2.1.6. Теория    помехоустойчивости   систем    электросвязи - 10час.

Оптимальный   прием   дискретных   сообщений  в  каналах   электросвязи. Критерии  оптимального  приема. Оптимальный  прием   в  дискретно-непрерывном   канале   без   искажений   при  наличии   флуктуационного   шума.  Синтез   алгоритмов   и  схем оптимальных   приемников  (корреляционный   приемник, приемник   с   согласованным   фильтром). Неоптимальные   методы   приема   дискретных    сообщений.

Анализ   помехоустойчивости   систем    электросвязи   с  различными   видами   модуляции   и   различными  методами   приема   сигналов.

Оптимальный   прием   при   неопределенной   фазе   и   амплитуде

сигнала. Методы   приема    дискретных   сообщений   в   каналах с    рассеянием.  Cпособы   борьбы   с   импульсными,  сосредоточенными   и   межсимвольными   помехами.  Понятие об   адаптивном    приеме. Метод    накопления. Оптимальный   прием   непрерывных    сообщений   в   непрерывном   канале. Критерии   оптимальности. Синтез алгоритмов и  схем  оптимальной   демодуляции.  Оптимальная   линейная    фильтрация. Понятие   о   нелинейной фильтрации.  Сравнительная   оценка    помехоустойчивости  систем   с   различными   видами   модуляции.  Порог   помехоустойчивости   в   системах   с   широкополосными   видами модуляции. 

Цифровые   методы   передачи  цифровых   сообщений.  Аналого-цифровое   и  цифро-аналоговое   преобразование. Временная  дискретизация   и   квантование, мощность шума   квантования. Импульсно-кодовая   модуляция.

Понятие   о   дифференциальных   методах    цифровой   передачи.

Помехоустойчивость  цифровых   методов   передачи  непрерывных

сообщений. 

 

2.1.7.  Принципы   многоканальной   связи  3  час.

Основы   теории   линейного   разделения   сигналов. Методы   частотного,  временного  и   фазового   разделения. Разделение  по форме. Комбинационное   разделение. Способы  разделения   сигналов   в   асинхронно-адресных   системах   связи.  Взаимные помехи   в   многоканальных    системах. Пропускная   способность многоканальных   систем.

 

2.1.8.  Методы    повышения   эффективности   систем электросвязи - 3час.

Методологические   принципы   системного   подхода   к  исследованию   и  разработке   систем   электросвязи. Критерии

эффективности   систем  связи. Оценка  эффективности   и  методы

оптимизации   систем   передачи   информации (СПИ).  Выбор   способов  модуляции   и   помехоустойчивого   кодирования. Совместная оптимизация   модуляции и  кодирования  в   СПИ. Использование   обратного  канала   для   повышения  эффективности   передачи   дискретных  сообщений. Методы  сокращения избыточности     сообщений.  Статистическое  уплотнение. Адаптивная  коррекция  характеристик   каналов  передачи.

 

 

2.2  Тематика   лабораторных   занятий – 17 час.

 

2.2.1. Амплитудная  модуляция  - 2 час.

2.2.2.   Детектирование амплитудно - модулированных сигналов

–3 час.

2.2.3.   ЧМ - модуляция –4 час.

2.2.4. ЧМ – детектирование – 4 час.

2.2.5.    Исследование  однополосной модуляции (ОБП) – 4 час.

                     

2.3  Тематика   практических   занятий – 34 час.

 

Часть 1

 2.3.1.  Структурная   схема   системы   связи – 2 час.

 2.3.2.   Расчет  спектров   периодических   сигналов – 2 час.

 2.3.3.   Расчет   спектров   непериодических   сигналов – 2 час.

 2.3.4.   Законы   распределения   случайных   процессов – 2 час.

2.3.5      Моментные  функции – 2 час.

2.3.6      Модуляция  и  демодуляция   сигналов – 2 час.

        2.3.7    Cпектры   модулированных   колебаний – 2 час.

        2.3.8    Математические   модели   каналов   связи – 2 час.

        2.3.9  Прохождение  сигналов  через  каналы  связи – 1 час.

 

Часть 2

2.3.10.  Статистические   критерии  качества приема – 2 час.

2.3.11.  Синтез  алгоритмов   оптимального  приема – 2 час.

2.3.12.  Помехоустойчивость    приема   сигналов с АМ – 2 час.

2.3.13.  Помехоустойчивость   приема   сигналов  с ЧМ – 2 час.

2.3.14.  Помехоустойчивость    приема   сигналов с ФМ – 2 час.

2.3.15   Оптимальная (согласования) фильтрация – 2 час.

2.3.16   Аналого-цифровое  преобразование   сигналов – 3 час.

2.3.17   Принципы   многоканальной  передачи  информации – 2 час. 

 

2.4              Тематика семестровых заданий (РГР).

 

Часть 1

2.4.1      Спектры импульсных сигналов

2.4.2      Расчет параметров сигналов и схем амплитудных модуляторов и демодуляторов.

2.4.3      Характеристики стационарных случайных процессов

 

Часть 2

2.4.4  Структурная схема системы связи и характеристики сигналов

2.4.5  Кодеры и декодеры циклических кодов

        2.4.6  Исследование эффективности статистического двоичного кодирования.

 

2.5   Тематика курсовой работы.

 

2.5.1  Прохождение суммы сигнала и шума через радиоприемное устройство.

 

 

Список литературы

 

1 Теория электрической связи/ Зюко А.Г. и др. – М.: РиС, 1998

2 Зюко А.Г. и др. Теория передачи сигналов. – М.: Связь, 1986

3 Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Высш. шк.., 1988

4 Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Руководство к решению

      задач. – М.: Высш. шк., 1987

5 Кловский Д.Д., Шилкин В.А. Теория электрической связи. Сборник задач и упражнений. – М.: РиС, 1990

6 Панфилов И.П. Теория электрической связи. – М.: РиС, 1991