Факультет Радиотехники и
связи
Кафедра “Автоматическая
электросвязь”
Декан ФРТ и С
____________ Дюсенов С. А.
по дисциплине
«Теория электрической связи»
для студентов специальностей
3801 Автоматическая
электросвязь
3802 Многоканальные телекоммуникационные системы
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.
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