Рабочая программа дисциплины "Теория электрической связи" (Объем дисциплины и виды учебной работы. Содержание дисциплины)

общие закономерности построения  современных систем   электрической   связи;

- основные показатели качества передачи информации по каналам электросвязи;

- принципы построения многоканальных систем связи;

требования к умениям и навыкам:

Владеть:

- методами расчета помехоустойчивости при передаче дискретных сообщений и речевых сообщений в цифровой форме;

- методами оценки эффективности передачи в  реальных  каналах связи;

- начальными   навыками   в   выборе корректирующих кодов для передачи             сообщений с заданным качеством;

- терминологией и научно-технической литературой в  области     передачи             сообщений по каналам электросвязи.

иметь навыки:

- математическим аппаратом необходимым для формализации, постановки и решения задач электросвязи.

3.  Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
1	2	3
Общая трудоемкость дисциплины	306	5	6
Аудиторные занятия	153	68	85
Лекции	85	34	51
Практические занятия (ПЗ)	34	17	17
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)	34	17	17
(или) другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа:
Курсовой проект (работа)	50		50
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы	52	22	30
Вид итогового контроля     зачет:		5
экзамен:			6

4.  Содержание дисциплины

4.1. Тематический план

Раздел дисциплины	Лекции, часы	ПЗ или С, часы	ЛР, часы
1	2	3	4
1. Введение.	4
2. Математическое описание  сообщений и сигналов, информационные основы передачи сообщений.	10	4
3. Каналы связи и принципы построения многоканальных систем передачи.	31	16	16
4. Основы оптимальной  фильтрации. Помехоустойчивость  систем  электросвязи.	40	14	18

4.2. Содержание разделов дисциплины

РАЗДЕЛ 1. Введение

Тема  I.  Введение в дисциплину.

Цель и задачи курса "Теория электрической связи".  Роль и   место  курса в   формировании   специалистов.   Связь с другими дисциплинами. Мировоззренческие аспекты курса. Рекомендации по изучению  курса.  Литература.

Обобщенная   модель   информационных   систем.  Сообщения  и  сигналы,  формирование   сигналов  и  сущность их преобразования в процессе передачи.    Понятие   о   системах  передачи  и сетях связи.  Основные характеристики систем связи.

РАЗДЕЛ 2. Математическое описание сообщений и сигналов;

               информационные основы передачи сообщений.

Тема  2.  Сообщения, сигналы   и   помехи, их   математическое  представление.

Сообщения и сигналы в системах связи. Свойства источников сообщений.   Виды сигналов  переносчиков  информации. Частотно-временное описание          сигналов, основные   характеристики   сигналов   при  передаче  речевых  и   дискретных сообщений. Пространства сигналов.

Источники и виды помех. Внутренние шумы в системах   связи.   Проблема электромагнитной совместимости. Особенности вероятностного  описания  сигналов и помех.

Тема  3.  Основные методы формирования, преобразования  и передачи  сигналов   в  системах связи.

Модуляция и демодуляция (детектирование)   при   передаче непрерывных сообщений аналоговыми  методами.  Амплитудная  и угловая (частотная и  фазовая)    модуляция.  Двоичная  и   многопозиционная  манипуляция  при   передаче дискретных сообщений. (АМн, ЧМн, ФМн, ОФМн). Сигнальные конструкции. Особенности  построения трактов пере дачи и приема дискретных сообщений.

Теорема Котельникова. Передача  аналоговых сигналов методами временной дискретизации, виды импульсной модуляции (АИМ,ШИП,ФИМ). Цифровые методы передачи непрерывных сообщений. Линейное и нелинейное квантование отсчетов сигналов. Цифровое кодирование  речевых сигналов.

Импульсно-кодовая модуляция. Дифференциальная ИКМ. Дельта-модуляция. Адаптивные виды ИКМ.  Помехоустойчивость линейной ИКМ. Параметрические методы передачи речи. Вокодеры и липредеры.

Тема 4. Информационные основы передачи сообщений.

Количественное  определение  информации.  Энтропия    и производительность   дискретных    источников   сообщений. Информационное  описание  источников речевых сообщений. Приведенная ( дифференциальная)  энтропия и эпсилон производительность  источников  непрерывных  сообщений.

Информационная  сущность    передачи    сообщений.    Скорость  передачи информации в канале связи. Пропускная  способность дискретного и непрерывного каналов. Теоремы кодирования Шеннона.

РАЗДЕЛ 3Каналы связи и принципы построения многоканальных систем передачи.

Тема 5.  Математические модели каналов связи.

Общие сведения о каналах передачи информации. Классификация и основные характеристики каналов электросвязи.

Модели непрерывных каналов: канал   с   детерминированными   характеристиками,   гауссовский  незамирающий канал,   узкополосный   замирающий   канал.

Модели дискретных  каналов:  симметричный  двоичный  канал,   канал со стираниями,   несимметричный   двоичный канал.

Вероятность   ошибок   в  дискретных   каналах.

Тема 6. Кодирование сигналов в системах электросвязи.

Сущность и место кодирования в системах передачи. Особенности первичных  кодов.  Стандартные  коды  МТК-2 и МТК-5. Классификация корректирующих кодов.

Обнаруживающая и исправляющая способность  помехоустойчивых кодов. Основные модели кодов и их свойства

Блоковые коды. Линейные систематические  коды. Способы формирования проверочных   символов,   проверочная  матрица. Особенности  реализации         кодеров   и   декодеров   блоковых   кодов.   Совершенные  линейные    коды Хемминга и  Голея. Циклические    коды.  Конструирование   циклических   кодов.   Синдром   и декодирование циклических кодов.

Коды БЧХ. Особенности обобщенных  кодов БЧХ  (алгоритм   Питерсона).  Коды  Рида-Соломона.  Декодирование  кодов. БЧХ.     Непрерывные коды.   Сверточный код 1/2.  Декодирование сверточных кодов на основе алгоритма Витерби.  Сверточные коды m/n. Модификация кодов. Мощное итеративное  кодирование, каскадные коды.

Тема7.  Принципы осуществления  многоканальной связи  и распределения  информации в сетях.

Основы  уплотнения  и разделения  сигналов  в   многоканальных  системах передачи. Определитель Грама.  Особенности  построения систем с частотным  разделением  каналов. Иерархия групп каналов. Свойства групповых  и  линейных сигналов.

Особенности   построения    систем    с      временным  уплотнением каналов. Иерархия  групп  каналов.  Стандартные  30-  и   120-канальные группы.

Основы  реализации  систем  с  множественным  доступом.

Принципы пространственной  и  пространственно - временной   коммутации каналов   в   сетях   связи. Распределение  информации в сетях. Особенности технологий   коммутации  каналов  и   коммутации    пакетов,    их  основные  свойства,  области применения.

Тема 9.Эффективность систем связи.

Показатели   эффективности  систем  передачи  информации.      Предельная  эффективность  систем,  формула    Шеннона.  Эффективность  аналоговых   и дискретных систем связи. Повышение эффективности кодирования в каналах  связи. Скремблирование   цифровых   потоков. Перемежение символов.

Модемы на основе сочетания кодирования  и  манипуляции  сигналов. Декодирование с "мягким" решением.

Особенности кодирования  сигналов в  линейных трактах  цифровых систем  передачи, коды передачи.

РАЗДЕЛ 4.Основы оптимальной  фильтрации. Помехоустойчивость  систем  электросвязи.

Тема 10.Основные задачи оптимального приема.

Классификация  источников  помех. Общая  характеристика  сигналов и помех. Апостериорные вероятности.

Тема 11.Методы оптимальной стационарной линейной фильтрации.

Корреляционный   прием. Согласованные   линейные   фильтры.   Линейные   фильтры,  оптимальные    по    критерию  минимума  среднеквадратической     ошибки. Квазиоптимальные  линейные фильтры.

Тема 12.Оптимальное обнаружение и различение сигналов.

Апостериорная  вероятность  дискретного параметра. Критерии оптимального обнаружения и различения. Обнаружение точно известного сигнала по критерию  Неймана - Пирсона. Различение  точно  известных   сигналов  по критерию  Котельникова  -  Зигерта, общие  алгоритмы.  Различение  точно  известных  сигналов АМн, ЧМн, ФМн и сигналов тональной    телеграфии. Различение сигналов со случайной  начальной  фазой и     флюктуирующей  амплитудой.

Тема 13.Нелинейная фильтрация аналоговых и бинарных сигналов.          Калмановская фильтрация.

Математические    модели    аналоговых   и   бинарных   сообщений.    Общие алгоритмы нелинейной и калмановской фильтрации сигналов  и  сообщений.  Оптимальный  прием  АМ,  ЧМ и ФМ-сигналов. Фильтрация квазигармонического  сигнала    с    флюктуирующей    фазой.  Оптимальный прием ШПС.  Синхронный прием АМ-сигнала. Оптимальный прием ФМн и Чмн -    сигналов, помехоустойчивость их приема.

Адаптивные устройства подавления помех.

5.  Практические занятия.

1.  Сигнальные конструкции, особенности  построения  трактов  передачи  и приема при квадратурной АФМ.

2.  Спектры сигналов

3.  Способы формирования проверочных  символов, проверочная матрица и ее свойства.

4.  Основы конструирования циклических кодов и кодов БЧХ.

5.  Модификация кодов, мощное итеративное кодирование.

6.  Оценка помехоустойчивости  амплитудной, угловой и импульсно-кодовой модуляции.

7.  Иерархия групп каналов при ЧРК и ВРК.

8.  Анализ путей повышения эффективности систем связи.

9.  Источники помех, их математическое описание.

10.Основы теории вероятностей в приложении к теории оптимального