Geum.ru

Типовая учебная программа образование высшее профессиональное бакалавриат технологии цифровой связи по специальности: 050719 Радиотехника, электроника и телекоммуникации 3 кредита 135 часов

Вид материалаПрограмма

Содержание


2 Утверждена и введена в действие
Пояснительная записка
1 Содержание дисциплины
Элементы систем цифровой связи
Каналы связи и их характеристики
Методы синхронизации в ЦСС
Методы и устройства помехоустойчивого кодирования
Системы связи с обратной связью
1.9 Сжатие данных в ЦСС
3 Примерный перечень лабораторных работ
4 Примерный перечень учебно-лабораторного оборудования
Подобный материал:

ТИПОВАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА




Образование высшее профессиональное

БАКАЛАВРИАТ




Технологии цифровой связи


по специальности:

050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации


3 кредита

135 часов


Министерство образования и науки Республики Казахстан



Алматы

2005
Предисловие


1 РАЗРАБОТАНА И ВНЕСЕНА учебно-методическим объединением высших учебных заведений по специальностям энергетики, радиоэлектроники и телекоммуникаций при Алматинском институте энергетики и связи


^ 2 УТВЕРЖДЕНА И ВВЕДЕНА В ДЕЙСТВИЕ приказом Министерства образования и науки Республики Казахстан от « __ » ________ 2005 г. №_____


3 ВВЕДЕНА ВПЕРВЫЕ


4 Типовая учебная программа разработана в соответствии с государственным общеобязательным стандартом образования Республики Казахстан ГОСО РК 3.08.094 – 2004 по специальности 050719 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации


5 Программа рекомендована к изданию НМС по специальности 050719 – «Радиотехника, электроника и телекоммуникации» учебно-методического объединения высших учебных заведений по специальностям энергетики, радиоэлектроники и телекоммуникаций (протокол заседания Совета УМО № __ от "___" ________2005 г.)


Настоящая типовая программа не может быть тиражирована и распространена без разрешения Министерства образования и науки Республики Казахстан

^ Пояснительная записка


Развитие телекоммуникационных сетей увеличивает роль и значение передачи дискретных сообщений в электросвязи.

Целью дисциплины является изложение принципов и методов передачи цифровых сигналов, научных основ и современное состояние технологии цифровой связи; дать представление о возможностях и естественных границах реализации цифровых систем передачи и обработки, уяснить закономерности, определяющие свойства устройств передачи данных и задачи их функционирования. Она углубляет и развивает подготовку инженеров связистов, овладевающих современной технологией построения и передачи цифровой информации.

Дисциплина «Технологии цифровой связи» (ТЦС) базируется на теоретических основах таких дисциплин, как: «Математика 1», «Математика 2», «Математика 3», «Физика 1», «Физика 2», «Теория электрической связи», «Теория электрических цепей 1», «Теория электрических цепей 2», «Основы радиотехники, электроники и телекоммуникаций 1», «Основы радиотехники, электроники и телекоммуникаций 2», «Электроника и схемотехника аналоговых устройств 1», «Цифровые устройства и микропроцессоры» и др. Она является основой для изучения последующих дисциплин, служит базой для понимания принципов построения и функционирования сетей связи.

В результате изучения дисциплины ТЦС студент должен:
  • знать принципы построения систем передачи и обработки цифровых сигналов, аппаратные и программные методы повышения помехоустойчивости и скорости передачи цифровых систем связи, методы повышения эффективного использования каналов связи;
  • уметь производить расчеты основных функциональных узлов, осуществлять анализ влияния внешних факторов на работоспособность средств связи;
  • иметь навыки применения средств компьютерной техники для расчетов и проектирования программно-аппаратных средств связи.

Основная задача «Технологии цифровой связи»  обучить студентов теоретическим знаниям и алгоритмам построения систем цифровой связи, а также привить им практические навыки по методологии инженерных расчетов основных характеристик и обучить методам технической эксплуатации цифровых систем и сетей.

^ 1 Содержание дисциплины

1.1 Введение



История развития и перспективы цифровых систем передачи. Роль и место передачи цифровой информации в современном мировом сообществе. Содержание дисциплины и его задачи.

    1. ^

      Элементы систем цифровой связи



Функциональная схема и основные элементы системы цифровой связи. Назначение функциональных узлов, основные понятия, терминология и определения. Цифровые сигналы и их основные параметры. Классификация сигналов, случайные и детерминированные, основные характеристики и параметры: спектральная плотность, автокорреляция, взаимокорреляция, ортогональность.
^

    1. Каналы связи и их характеристики



Проводные, волоконно-оптические и беспроводные каналы. Математические модели каналов связи. Линейный фильтровой канал. Определения понятий непрерывный, дискретного канала (ДК) и расширенный дискретный канал (РДК) и их основные характеристики. Определение понятия синхронного и асинхронного ДК. Особенности сопряжения анизохронного и изохронных дискретных сигналов с синхронным ДК. Метод Стаффинга.

ДК каналы без памяти, с памятью, дискретный симметричный канал. Марковские модели ДК, модель Гильберта. Симметричный канал со стиранием.

Помехи в каналах связи. Классификация помех. Аддитивные и мультипликативные помехи и их воздействие на полезные сигналы. Краевые искажения и дробления.

    1. Узкополосная передача


Соотношение между скоростью передачи и шириной полосы канала, формула Шеннона. Обеспечение высокой удельной скорости передачи дискретных сигналов. Критерий качества, отношение сигнал-шум. Демодуляция/обнаружение цифровых сигналов. Обнаружение двоичных сигналов в гауссовом шуме. Согласованный фильтр. Оценка вероятности ошибки. Особенности передачи цифровых сигналов по каналам с ограниченной полосой пропускания. Межсимвольная интерференция. Теорема Найквиста, импульс Найквиста, методы парциальных отсчетов (методы парциального кодирования). Принципы использования двоично – парциально кодированных импульсов.

Формирование энергетического спектра. Преобразование цифровых потоков в линейные (канальные) сигналы. Алгоритмы цифрового кодирования: алфавитные коды (mBnB, mBnT, mBnQ), простейшие коды линейного сигнала NRZ, RZ, ЧПИ (AMI), PST, BNZS, HDBn, PE (фазовое кодирование, манчестерское кодирование), CDP, CMI и их спектры.

Выравнивание. Типы эквалайзеров, эквалайзеры с решающей обратной связью. Скремблирование.

    1. Полосовая модуляция и демодуляция


Методы цифровой модуляции. Многопозиционная модуляция: nФМ, квадратурная амплитудная модуляция (КАМ) и амплитудно – фазовая модуляция (АФМ). Оптимальный прием ДС сигналов. Аналитическое и векторное представление. Спектральные характеристики модулированных колебаний. Прием сигнала в гауссовом шуме. Оптимальный приемник. Когерентный и некогерентный прием. Цифровой согласованный фильтр. Оценка помехоустойчивости модулированных сигналов и их сравнение. Особенности передачи и приема сигналов в каналах с изменяющимися во времени характеристиками. Обеспечение высокой удельной скорости передачи сообщений. Обеспечение высокой помехоустойчивости при передаче сообщений по каналам с сосредоточенными во времени помехами.


    1. ^

      Методы синхронизации в ЦСС



Оценка параметров сигнала. Восстановление несущей и тактовая синхронизация, при демодуляции сигнала. Синхронизация в синхронных и асинхронных системах. Определение понятий: синхронизация поэлементная, групповая и цикловая синхронизация. Устройства и принципы работы поэлементной синхронизации. Понятие о допустимой величине фазового рассогласования. Принципы работы замкнутых устройств синхронизации по элементам. Оценка параметров устройств синхронизации.

    1. ^

      Методы и устройства помехоустойчивого кодирования



Основные принципы обнаружения и исправления ошибки. Кодовое расстояние и корректирующая способность кода. Границы для кодового расстояния. Границы Варшамова – Гильберта, Плоткина. Классификация корректирующих кодов. Линейные блоковые коды. Порождающая и проверочная матрица. Коды Хемминга. Циклические коды: Хемминга, Боуза – Чоудхури-Хоквингема (БЧХ), Файра, Рида – Соломона. Сверточные коды.

Методы декодирования корректирующих кодов. Мягкое и жесткое декодирование. Алгебраическое и мажоритарное декодирование. Сравнение качества декодирование мягких и жестких решений. Декодирование сверточных кодов. Алгоритм Возенкрафта и Фано. Модуляция и кодирование в каналах с ограниченной полосы. Решетчатое (треллис) кодирование. Алгоритм декодирования Витерби. Техническая реализация кодирующих и декодирующих устройств, декодирование циклических кодов. Методика выбора кодов для аппаратуры передачи дискретных сообщений.

    1. ^

      Системы связи с обратной связью



Характеристики системы с обратной связью и их особенности. Структурная схема системы с информационной обратной связью /ИОС/ и решающей обратной связью /РОС/, характеристики и алгоритм работы. Виды системы с РОС: системы с ожиданием служебных сигналов, системы с непрерывной передачей и блокировкой, системы с адресным переспросом. Алгоритм защиты от наложения и потери информации. Повышение достоверности передачи сообщений, Сравнительная характеристика систем с корректирующим кодом, РОС и ИОС.

^

1.9 Сжатие данных в ЦСС



Применение эффективного (статистического) кодирования для сжатия данных. Алгоритмы сжатия без потерь: RLE, LZW (Лемпелла-Зива-Уэлча), Хаффмана. Особенности применения алгоритма Хаффмана в факсимильной связи (Использование алгоритма с фиксированной таблицей CCIT).

Сжатие аудиосигналов. Адаптивная дифференциальная ИКМ (АДИКМ), полосно-разделенная АДИКМ. Рекомендация G.722 МСЭ-Т. CELP- кодирование (линейно-прогнозируемое кодирование с кодовой книгой). Алгоритмы сжатия MPEG, уровни 1,2,3.

Сжатие изображений. Алгоритм сжатия JPEG. Применение вейвлет-преобразования для сжатия изображений. Методы кодирования видеоизображений.


2 Примерные темы практических занятий


2.1 Синтез различных алфавитных кодов.

2.2 Оценка вероятности ошибок цифровых сигналов в гауссовом шуме.

2.3 Оценка вероятности ошибок модулированных цифровых сигналов с различными типами модуляции.

2.4 Расчет параметров согласованного фильтра.

2.5 Синтез корреляционного приемника.

2.6 Расчет параметров синхронизации.

2.7 Реализация алгоритмов кодирования и декодирования различных циклических корректирующих кодов.

2.8 Реализация алгоритмов кодирования сверточных кодов при различных кодовой скорости. Построение решетчатой диаграммы для сверточного кода

2.9. Синтез алгоритма декодирования сверточного кода (алгоритмы Фано и Витерби).

2.10 Синтез модулятор и демодулятора nФМ, КАМ. Построение сигнальных созвездии для КАМ.

2.10 Расчет помехоустойчивости систем с обратной связью.

2.11 Реализация различных алгоритмов сжатия данных.

^

3 Примерный перечень лабораторных работ



3.1 Исследование методов регистрации двоичных сигналов.

3.2 Исследование систем синхронизации (по элементам, группам и циклам).

3.3 Исследование устройства преобразования сигналов /УПС/ использующих AM, ЧМ, ОФМ модуляции.

3.4 Исследование статистики ошибок в каналах связи.

3.5 Исследование эффективных кодов.

3.6 Исследование устройств кодирования и декодирования различных помехоустойчивых кодов.

3.7 Исследование ЦСТ с обратными связями.

3.8 Изучение методов синхронизации ЦСТ.

3.9 Изучение краевых искажений в дискретном канале и методов и приборов измерения потока ошибок

3.10 Исследование различных устройств ЦСТ с помощью интегрированных программных сред анализа телекоммуникационных систем «SystemView», «VisSim/Comm», «MatLab».

^

4 Примерный перечень учебно-лабораторного оборудования



4.1 Лабораторный стенд для исследования методов регистрации двоичных сигналов производства компании DEGEM System или подобный.

4.2 Лабораторный стенд для исследования систем синхронизации (по элементам, группам и циклам) производства компании DEGEM System или подобный.

4.3 Лабораторный стенд для исследования устройства преобразования сигналов /УПС/ использующих AM, ЧМ, ОФМ модуляции производства компании DEGEM System или подобный.

4.4 Лабораторный стенд для исследования статистики ошибок в каналах связи производства компании DEGEM System или подобный.

4.5 Лабораторный стенд для исследования эффективных кодов производства компании DEGEM System или подобный.

4.6 Лабораторный стенд для исследования устройств кодирования и декодирования различных помехоустойчивых кодов производства компании DEGEM System или подобный.

4.7 Лабораторный стенд для исследования ЦСТ с обратными связями производства компании DEGEM System или подобный.

4.8 Лабораторный стенд для изучения методов синхронизации ЦСТ производства компании DEGEM System или подобный.

4.9 Лабораторный стенд для изучения краевых искажений в дискретном канале и методов и приборов измерения потока ошибок производства компании DEGEM System или подобный

4.10 Интегрированные программные комплексы для анализа телекоммуникационных систем «SystemView», «VisSim/Comm», «MatLab».


5 Примерный перечень тем курсовых работ


5.1 Проектирование устройств защиты от ошибок, использующих различные виды помехоустойчивого кодирования.

5.2 Проектирование устройств модуляции-демодуляции, использующих различные виды модуляции дискретных сигналов.

5.3 Проектирование устройств сжатия данных, использующих различные виды эффективного кодирования.

5.4 Проектирование системы передачи с обратной связью.

5.5 Моделирование различных устройств ЦСТ с помощью интегрированных программных сред анализа телекоммуникационных систем «SystemView», «VisSim/Comm», «MatLab».

5.6 Проектирование КАМ и nФМ модуляторов и демодуляторов.

5.7 Проектирование сверточного кода и алгоритма декодирования Витерби на микропроцессорах.

Список рекомендуемой литературы

  1. Прокис Дж. Цифровая связь.  М.: Радио и связь, 2000.
  2. Скляр Б. Цифровая связь.  М., Санк-П, Киев: Изд. дом «Вильямс», 2003.
  3. Гаранин М.В., Журавлев, Кунегин С.В. Системы и сети передачи информации.  М.: Радио и связь, 2001.
  4. Лагутенко О.И. Современные модемы.  Эко-Тредз, 2002.
  5. Шувалов В.П. и др. Передача дискретных сообщений. - М.: Радио и связь, 1990.
  6. Купинов Ю.П. и др. Основы передачи дискретных сообщений -М.: Радио и связь, 1992.
  7. Захарченко И.Б. и др. Основы передачи дискретных сообщений. -М.: Радио и связь, 1990.
  8. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов.  СПб.: Питер, 2002.
  9. Шелухин О.И., Лукьянцев Н.Ф. Цифровая обработка и передача речи. М.: Радио и связь, 2000.
  10. Ватолин Д.С. Алгоритмы сжатия изображений.  М.: МГУ, 1999.
  11. Абдуллаев Д.А., Арипов М.Н. Передача дискретных сообщений в задачах и упражнениях. - М.; Радио и связь, 1985.
  12. Емельянов Г.А., Шварцман B.C. Передача дискретной информации. - М.: Радио и связь,1982.
  13. Аджемов А.С. и др. Многоканальная электросвязь и каналообразующая телеграфная аппаратура. - М.: Радио и связь, 1981.
  14. Коржик В.И. и др. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений. Справочник, - М.: Радио и связь, 1981
  15. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. - М.: Мир, 1976.



Авторы




Бектыбаев Т.К. – кандидат технических наук, профессор АИЭС, профессор кафедры «Автоматическая электросвязь»


Джангозин А.Д. – кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Автоматическая электросвязь» Алматинского института энергетики и связи


Чежимбаева К.С. – старший преподаватель кафедры «Автоматическая электросвязь»