Иванов Валерий Павлович (ф и. о.) учебно-методический комплекс
| Вид материала | Учебно-методический комплекс |
- Иванов Валерий Александрович (ф и. о., ученая, 357.59kb.
- Баженов Валерий Клавдиевич, к т. н., доцент, учебно-методический комплекс, 1242.91kb.
- Баженов Валерий Клавдиевич, к т. н., доцент, учебно-методический комплекс, 1625.53kb.
- Баженов Валерий Клавдиевич, к т. н., доцент, учебно-методический комплекс, 1602.69kb.
- Автор Ридель Валерий Вольдемарович учебно-методический комплекс, 620.31kb.
- Баженов Валерий Клавдиевич, к т. н., доцент учебно-методический комплекс, 659.55kb.
- Иванов Антон Викторович доцент кафедры уголовного права и процесса Института социальных, 1398.27kb.
- Коноваленко Валерий Адольфович, кандидат психологических наук, ст преподаватель кафедры, 511.49kb.
- Рязанцев Николай Павлович, кандидат исторических наук, доцент, доцент кафедры «Философия,, 686.04kb.
- И. Л. Литвиненко учебно-методический комплекс по дисциплине международный туризм ростов-на-Дону, 398.8kb.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
(МИИТ)
УТВЕРЖДЕНО:
Директором РОАТ
«__25___»___01____ 2011 г.
Кафедра «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь»
(название кафедры)
Автор Иванов Валерий Павлович
(ф.и.о.)
Учебно-методический комплекс по дисциплине
Теория передачи сигналов железнодорожной автоматики, телемеханики и связи
(название)
Специальность/направление 190402 «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте».
(код, наименование специальности/направления)
| Утверждено на заседании Учебно-методической комиссии РОАТ Протокол №__2______ «_20_» января______ 2011г. | Утверждено на заседании кафедры Протокол №___7____ «_18__» __января_____ 2011 г. |
Москва 2011 г.
Автор-составитель:
Ф.и.о., ученая степень, ученое звание, должность
Иванов Валерий Павлович, кандидат ф-м наук, старший научный сотрудник, доцент
Учебно-методический комплекс по дисциплине
« Теория передачи сигналов железнодорожной автоматики, телемеханики и связи»
(название дисциплины)
составлен в соответствии с требованиями
Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по
специальности 190402 «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»
Направление подготовки дипломированного специалиста «Системы обеспечения движения поездов»
Дисциплина входит в федеральный компонент цикла общих специальных дисциплин и является обязательной для изучения
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
(МИИТ)
| СОГЛАСОВАНО: | УТВЕРЖДЕНО: |
| Выпускающая кафедра _ЖАТС | Директором РОАТ |
| | «__25___»__01_____ 2011 г. |
Кафедра « Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь»
(название кафедры)
Автор Иванов Валерий Павлович, кандидат ф-м наук, старший научный сотрудник_______________________________________________________
(ф.и.о., ученая степень, ученое звание)
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
« Теория передачи сигналов железнодорожной автоматики, телемеханики и связи»
(название)
Специальность/направление: 190402 «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»._______________________________
(код, наименование специальности /направления)
| Утверждено на заседании Учебно-методической комиссии РОАТ Протокол №__2______ «__20__» _января_ 2011 г. | Утверждено на заседании кафедры Протокол №__7_____ «_18__» _____01________ 2011__ г. |
Москва 20 11 г.
- Цели и задачи дисциплины:
Рабочая программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования в соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровня подготовки инженера путей сообщения по специальности 190402 «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте».
Дисциплина «Теория передачи сигналов на железнодорожном транспорте» является базовой в системе подготовки специалистов по специальности «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте». Студенты изучают предлагаемую дисциплину на IVкурсе.
Целью дисциплины является изучение теоретических основ функционирования систем передачи информации.
Задачи дисциплины: изучить основные определения сообщений, сигналов и помех; преобразование сигналов в системах передачи; частотное и временное представление непрерывных сигналов как детерминированных процессов; ортогональные представления сигналов; элементы теории информации и информационных систем; основные показатели качества систем передачи информации; модуляция сигналов; способы повышения верности при передаче информации по каналам с помехами; оптимизацию качества систем передачи информации. Перечень разделов, подлежащих изучению, совпадает с требованиями Государственного образовательного стандарта по ТПС ж.д. автоматики, телемеханики и связи. Программа рассчитана на 230 часов.
- требования к уровню освоения дисциплины:
В результате изучения дисциплины, студент должен:
1. Знать состав и назначение элементов обобщенной схемы передачи информации; способы временного и частотного представлений детерминированных и случайных, непрерывных, импульсных и цифровых сигналов; основные соотношения, определяющие производительность источников и пропускную способность каналов; способы решения задачи помехоустойчивого приема при обнаружении, различении, оценке параметров; основные способы модуляции, виды помехоустойчивых кодов, математические способы их описания, построения и области применения в каналах с различными статистиками ошибок; принципы разделения каналов в многоканальных системах.
2. Уметь выбирать способы модуляции, кодирования, приема сигналов и других преобразований в соответствии с характеристиками каналов (уровнем помех, статистикой ошибок);
оценивать эффективность систем передачи информации и их возможности обеспечения необходимой скорости и вероятности передачи; разбираться в принципах работы новых систем передачи и функциях их элементов.
3. Иметь представление о способах построения модемов, кодирующих и декодирующих устройств, приемников информации и других преобразователей сигналов; о синтезе оптимальных фильтров; о направлениях развития способов и систем передачи информации на железнодорожном транспорте.
- объем дисциплины и виды учебной работы:
| Вид учебной работы | Количество часов по формам обучения | ||
| Очная | Очно- заочная | Заочная | |
| №№ семестров | | | 7 |
| Аудиторные занятия: | | | 32 |
| Лекции | | | 16 |
| Практические и семинарские занятия | | | |
| Лабораторные работы (лабораторный практикум) и т.д. | | | 16 |
| Индивидуальные занятия | | | 30 |
| Самостоятельная работа | | | 168 |
| ВСЕГО ЧАСОВ НА ДИСЦИПЛИНУ | | | 230 |
| Текущий контроль (вид текущего контроля и количество, №№ семестров) | | | Контр. раб., 2 7 сем |
| Курсовая работа (курсовой проект) (№ семестра) | | | |
| Виды промежуточного контроля (экзамен, зачет) - №№ семестров | | | Зачет-7 Экзамен - 7 |
- содержание курса:
Распределение часов по темам и видам учебной работы
Форма обучения Заочная
| Названия разделов и тем | Всего часов по учебному плану | Виды учебных занятий | Индив. занятия | Самостоят. работа | | ||
| Аудиторные занятия, в том числе | | ||||||
| лекции | Практ. занятия, семинары | Лаб. работы (практикумы) | | ||||
| Раздел 1 Введение | | | |||||
Основные определения. Обобщенная схема системы передачи информации: источник информации, преобразование информации в сигнал, кодирование информации, модуляция, линия связи, помехи, приём сигналов, демодуляция, декодирование, окончательное представление информации. | | | | | | | |
Телефонная и телеграфная связь, передача информации по рельсовым цепям, радиосвязь, телевидение, громкоговорящая связь. | | | | | | | |
(Точность, помехоустойчивость, помехозащищенность, пропускная способность, электромагнитная совместимость, разрешающая способность, скрытность). | | | | | | | |
| | | | | | | |
| | 25 | 1 | | | | 24 | |
| Раздел 2. Основы теории сигналов | | ||||||
Разложение сигнала по ортогональным функциям. Преобразование Фурье. Спектры некоторых сигнальных функций. Спектры периодических и непериодических функций. | | | | | | | |
Теорема Котельникова. Погрешности восстановления аналогового сигнала. Влияние частоты дискретизации на восстановление аналогового сигнала. Аналого-цифровая форма представления сигнала. Временное разделение каналов. Принципы разделения каналов в многоканальных системах. | | | | | | | |
Числовые характеристики случайных сигналов. Энергетический спектр случайных сигналов, корреляционный анализ. Флуктуационные помехи и белый шум. | | | | | | | |
| | 48 | 6 | | 12 | 6 | 24 | |
| Раздел 3. Основы теории информации | | ||||||
| | | | | | | |
Свойства энтропии, максимум энтропии, энтропия бинарной системы, условная энтропия. Энтропия сложных сообщений. Взаимная информация. Энтропия непрерывной величины. | | | | | | | |
| | | | | | | |
Пропускная способность канала связи без шумов (теорема Шеннона). Эффективное кодирование, код Шеннона-Фано и код Хафмена. Пропускная способность дискретного канала с шумами. Пропускная способность непрерывного канала связи с шумами (теорема Шеннона). Объем сигнала. Сравнение дискретного и непрерывного каналов связи по пропускной способности. | | | | | | | |
| | 31 | 1 | | | 6 | 24 | |
| Раздел 4. Элементы теории кодирования | ||||||
| | | | | | |
Теоретические основы помехоустойчивого кодирования. Принципы построения и возможности кодов. Классификация помехоустойчивых кодов. Код с удвоением элементов, код с четным числом единиц, инверсный код Бауэра. Блочные линейные корректирующие коды: групповые коды, код Хемминга, циклические коды. Код БЧХ. | | | | | | |
. | | | | | | |
| | | | | | |
| | 25 | 1 | | | | 24 |
| Раздел 5. Модуляция сигналов | ||||||
| 1. Задачи преобразования сигналов при передаче их по трактам с заданными свойствами. | | | | | | |
Виды модуляции несущего колебания непрерывного, импульсного и широкополосного и их разновидности. Комбинированные виды модуляции. КАМ-модуляция. | | | | | | |
Импульсно-кодовое и дельта-представление сигналов. | | | | | | |
Спектры сигналов при различных видах модуляции. | | | | | | |
| | | | | | |
| | 38 | 4 | | 4 | 6 | 24 |
| Раздел 6. Оптимальный прием сигналов | ||||||
Вычисление апостериорных вероятностей. Оптимальная обработка сигналов в бинарных каналах. Критерии оптимальности: Байеса, Котельникова. Оптимальный прием детерминированных сигналов, приёмник Котельникова. Оптимальный прием не полностью известных сигналов, приём радиоимпульсов с неизвестной начальной фазой, прием сигналов с неизвестным временем, некогерентная обработка принимаемых сигналов. Помехоустойчивость дискретных сигналов со случайными существенными параметрами. | | | | | | |
Согласованный фильтр для прямоугольного видеоимпульса, радиоимпульса. Дискретные и цифровые согласованные фильтры. Квазиоптимальная фильтрация. | | | | | | |
| 3. Приём непрерывных сообщений, потенциальная помехоустойчивость разных видов модуляции. | | | | | | |
| | 31 | 1 | | | 6 | 24 |
| Раздел 7. Способы повышения верности при передаче информации по каналам с помехами | ||||||
Задача повышения верности передачи. Классифицирование методов повышения верности. Многократная передача информации. Передача по параллельным каналам связи. Системы с обратной связью: решающая (РОС) и информационная (ИОС) обратная связь. Косвенные методы повышения верности - отказ от регистрации сигнала при снижении качества канала связи. | | | | | | |
Виды и характеристики сложных сигналов. Фазоманипулированные сигналы. Коды Баркера, М- последовательности, многофазные сигналы. Формирование сигналов, приём и обработка. Асинхронно-адресные системы связи. | | | | | | |
Статистическое кодирование. Особенности сжатия речевых сигналов и изображения. | | | | | | |
| | 226 | 2 | | | | 24 |
| ИТОГО: | 230 | 16 | | 16 | 30 | 168 |
- темы практических и/или семинарских занятий;
В объёме изучения дисциплины не предусмотрены.
- лабораторные работы (лабораторный практикум);
Рис. 4
| №№ и названия разделов и тем | Цель и содержание лабораторной работы | Результаты лабораторной работы |
| Лабораторная работа № 1: Формирование сигналов | ||
| Раздел 2. Основы теории сигналов. 1, 3 | Изучаются и закрепляются способы математического представления сигналов, методы формирования сигналов в системах автоматики и связи. | Строятся временные диаграммы различных детерминированных сигналов с заданными формой и параметрами, а также случайных сигналов. На диаграммы наносятся все принятые обозначения. Чертежи и расчеты приводятся в отчёте. |
| Лабораторная работа № 2 Исследование спектра периодических сигналов. | ||
| Раздел 2. Основы теории сигналов. 1. | Спектральный анализ периодических сигналов. Преобразование Фурье. Суммирование гармонических сигналов для получения исходного периодического сигнала | С помощью программы EWB выполняется Фурье – анализ сложных периодических сигналов заданной формы. Амплитуды и частоты гармоник измеряются, данные измерений записываются и приводятся в отчёте. Собирается схема, суммирующая гармонические сигналы нескольких генераторов, настроенных на частоты и амплитуды Фурье-компонент исходного сигнала. Число суммируемых гармоник меняется от одной (первой) до шести. Суммарный сигнал наблюдается на осциллографе, осциллограммы прилагаются к отчёту. Показывается, что сложный сигнал можно представить в виде суммы гармоник с параметрами, соответствующими компонентам ряда Фурье, а точность восстановления возрастает с ростом числа суммируемых гармоник. Выводы приводятся в отчёте. |
| Лабораторная работа № 3. Дискретизация непрерывных сигналов. | ||
| Раздел 2. Основы теории сигналов. 2. | Определение спектра сигналов, расчет частоты дискретизации по теореме Котельникова. Исследование прохождения дискретизированных по времени сигналов по каналу связи. Погрешности восстановления аналогового сигнала. Влияние частоты дискретизации | Используется программа EWB. Собирается схема эксперимента согласно методическому указанию к работе. Вырабатываемые схемой сигналы наблюдаются на осциллографе, и приводятся в отчёте. Выполняется Фурье – анализ непрерывного сигнала, частота дискретизации определяется по полосе частот. Данные Фурье-анализа и расчёта частоты дискретизации приводятся в отчёте. С помощью осциллографа исследуется прохождение дискретизированных по времени сигналов по каналу связи, модель которого представлена RC-фильтром нижних частот, и влияние частоты дискретизации на внятные переходные помехи. Наблюдаемые осциллограммы приводятся в отчёте. Восстановление аналогового сигнала выполняется с помощью RC-фильтра нижних частот. Исследуется зависимость качества восстановления от частоты дискретизации. Наблюдаемые осциллограммы и выводы приводятся в отчёте. |
| Лабораторная работа № 4. Модуляция и манипуляция сигналов. | ||
| Раздел 5. Модуляция сигналов. | Модуляция и манипуляция сигналов. Демодуляция. Амплитудная и частотная модуляция. Фазовая манипуляция. Амплитудная демодуляция | Используется программа Fourier Scope, предназначенная для построения радиосигналов и их спектрального анализа. Задаются аналитически или по точкам модулирующие функции, а также параметры амплитудной, частотной или фазовой модуляции (манипуляции): частота и амплитуда несущего колебания, частота и форма модулирующего колебания, коэффициент глубины модуляции. Программа Fourier Scope позволяет получить осциллограммы модулированных сигналов при разных видах модуляции (манипуляции), а также их спектры. Отчёт должен содержать:
Амплитудная демодуляция выполняется с применением программы EWB. Собирается схема, содержащая генератор АМ колебаний, осциллограф и диодный детектор с RC-фильтром НЧ. Осциллограммы амплитудно-модулированного и демодулированного сигналов приводятся в отчёте. |