Рабочая программа учебной дисциплины «Общая теория связи» Направление подготовки

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарёва»

Факультет электронной техники

Кафедра сетей связи и систем коммутации

«УТВЕРЖДАЮ»

_____________________

_____________________

«______»___________2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«Общая теория связи»

Направление подготовки

210700 Инфокоммуникационные технологии

и системы связи

Профиль подготовки

Сети связи и системы коммутации

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения

очная

г. Саранск

2011 г.

1. Цели и задачи дисциплины

Целью преподавания дисциплины «Общая теория связи» (ОТС) является изучение основных закономерностей обмена информацией на расстоянии, её обработку, эффективную передачу и помехоустойчивый приём в технических и живых системах различного назначения. Она должна способствовать развитию творческих способностей студентов, умению формулировать и решать задачи оптимизации систем связи, умению творчески применять и самостоятельно повышать свои знания в области инфокоммуникаций.

Задача ОТС состоит в том, чтобы ознакомить студентов с современными методами анализа и синтеза систем передачи и приёма аналоговых и цифровых сообщений в условиях мешающих воздействий, а также с вопросами оптимизации телекоммуникационных систем и устройств на основе вариационных и статистических методов.

2. Место дисциплины в структуре ООП

ОТС относится к учебному общепрофессиональному циклу. Для изучения данной дисциплины студенты должны владеть знаниями, умениями и компетенциями, полученными при изучении следующих дисциплин математического и естественнонаучного, а также общепрофессионального циклов: математический анализ, теория вероятностей и математическая статистика, информатика, физика, электроника, теория электрических цепей, цифровая обработка сигналов. Данная дисциплина является предшествующей для таких дисциплин профессионального цикла, как вычислительная техника и информационные технологии, основы построения инфокоммуникационных систем и сетей.

3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК–1);

уметь логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);

стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-5);

способностью критически оценивать свои достоинства и недостатки, наметить пути и выбрать средства развития достоинств и устранения недостатков (ОК-6);

использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-9);

способностью понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны; владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации (ПК-1);

иметь навыки самостоятельной работы на компьютере и в компьютерных сетях; быть способным к компьютерному моделированию устройств, систем и процессов с использованием универсальных пакетов прикладных компьютерных программ (ПК-2);

готовностью изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-16);

способностью применять современные теоретические и экспериментальные методы исследования с целью создания новых перспективных средств электросвязи и информатики; организовывать и проводить их испытания с целью оценки соответствия требованиям технических регламентов, международных и национальных стандартов и иных нормативных документов (ПК-17);

В результате освоения дисциплины студент должен

знать:

физические свойства сообщений, сигналов, помех и каналов связи, их основные виды и информационные характеристики (ОК-1,ОК-9,ПК-1);
принципы и основные закономерности обработки, передачи и приёма различных сигналов в телекоммуникационных системах (ОК-1,ОК-9);
методы оптимизации сигналов и устройств их обработки (ОК-1,ОК-2, ОК-9);
методы кодирования и шифрования дискретных сообщений (ОК-1,ОК-9,ПК-1,ПК-17);
методы многоканальной передачи и распределения информации (ОК-1,ОК-9, );

уметь:

получать математические модели сигналов, каналов связи и определять их параметры по статическим характеристикам (ОК-1,ОК-9,ПК-18);
проводить математический анализ и синтез физических процессов в аналоговых и цифровых устройствах формирования, преобразования и обработки сигналов (ОК-9,ПК-18);
рассчитывать пропускную способность, информационную эффективность и помехоустойчивость телекоммуникационных систем (ОК-9,ПК-17);

владеть:

методами компьютерного моделирования сигналов и их преобразований при передаче информации по каналам связи (ПК-2);
навыками решения задач оптимизации сигналов и систем (ОК-9, ПК-17);
навыками экспериментального исследования методов кодирования и декодирования сообщений, методов оценки помехоустойчивости модемов (ПК-2, ОК-9, ПК-17).

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 7 зачетных единиц

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
Вид учебной работы	Всего часов	4	5
Аудиторные занятия (всего)	108	50	58
В том числе:
Лекции	42	18	24
Практические занятия (ПЗ)	32	16	16
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)	34	16	18
Самостоятельная работа (всего)	144	38	106
В том числе:
Курсовая работа	42		42
Расчетно-графические работы
Реферат
И(или) другие виды самостоятельной работы:	102	38	64
Подготовка к лабораторным работам	34	16	18
Подготовка к практическим занятиям	26	16	10
Подготовка к зачету	6	6
Подготовка к экзамену	36		36
Вид промежуточной аттестации		зач.	экз., защ. КР
Общая трудоемкость дисциплины Час. Зач. ед.	252 7	88	164

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1	Общие сведения о системах связи	Структурная схема телекоммуникационной системы (ТКС) передачи информации. Назначение отдельных элементов. Внутренние и внешние характеристики ТКС. Информация, сообщения и сигналы. Источники и получатели сообщений. Каналы связи. Основные понятия о дискретизации и фильтрации, кодировании и декодировании, шифровании и расшифровании, модуляции и демодуляции. Операторы преобразования сигналов в ТКС. Особенности передачи информации в живых (биологических) системах.
2	Детерминированные и случайные сигналы	Непрерывные (аналоговые), дискретно-аналоговые, аналого-дискретные и цифровые сигналы. Узкополосные и аналитические сигналы. Преобразование Гильберта. Дискретизация и восстановление непрерывных сигналов. Теорема Котельникова. Обобщенный ряд Фурье. Вероятностные и числовые характеристики случайных сигналов. Корреляционная теория случайных сигналов. Характеристики огибающей и начальной фазы узкополосного случайного сигнала. Пространства сигналов. Геометрическая трактовка процесса передачи сообщений в ТКС.
3	Каналы связи (КС)	Классификация каналов связи (КС). Мешающие влияния и шумы в КС. Условия согласования сигналов и КС. Спектральная и энергетическая эффективность КС. Прямые и косвенные модели непрерывных и дискретных КС. Уравнения состояния и наблюдения. Модели гауссовского и релеевского КС. Особенности реальных КС.
4	Методы формирования и преобразования сигналов в каналах связи	Формирование и детектирование сигналов амплитудной и угловой модуляции при гармоническом переносчике и при передаче непрерывных и дискретных сообщений (НС и ДС). Однополосная модуляция. Многопозиционная квадратурная модуляция. Методы модуляции при импульсном переносчике. Преобразование детерминированных и случайных сигналов в линейных и нелинейных КС.
5	Методы цифрового представления и передачи непрерывных сообщений	Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования НС. Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). Шум квантования, примитивное кодирование, ширина спектра ИКМ сигнала. Регенерация зашумленного ИКМ сигнала; расчет вероятностей ошибок и оптимального порога. Дифференциальная ИКМ (ДИКМ), дельта-модуляция (ДМ). Помехоустойчивость ИКМ и ДИКМ.
6	Основы теории передачи информации	Информационные характеристики источников ДС и НС: энтропия, производительность, избыточность, взаимная информация. Информационные характеристики дискретных и непрерывных КС: скорость передачи и пропускная способность. Теоремы кодирования Шеннона для КС без помех и с помехами. Эпсилон-энтропия НС. Функция скорость-искажение. Особенности секретных систем связи. Криптотеорема Шеннона.
7	Основы теории кодирования дискретных сообщений	Классификация кодов. Эффективное кодирование ДС. Коды Шеннона-Фано и Хаффмена; условие оптимальности кодов. Принципы корректирующего (помехоустойчивого) кодирования и декодирования с обнаружением и исправлением ошибок. Линейные систематические блочные коды, циклические коды, каскадные коды, сверточные коды. Оценка помехоустойчивости корректирующих кодов.
8	Основы оптимального приёма дискретных сообщений	Содержание и классификация задач оптимального приёма ДС. Оптимальный приём ДС в КС с детерминированной и стохастической структурой. Различение ДС. Согласованная фильтрация финитных во времени сигналов. Алгоритмы работы и структурные схемы оптимальных приёмников ДС в гауссовском КС. Потенциальная помехоустойчивость приёма ДС. Особенности передачи и приёма ДС в каналах с межсимвольной интерференцией, сосредоточенными по спектру и импульсными помехами.
9	Основы оптимального приёма непрерывных сообщений	Критерии оптимального приёма НС. Алгоритмы оптимального приёма при оценивании скалярных и векторных параметров НС. Оптимальная фильтрация и демодуляция НС. Потенциальная помехоустойчивость систем передачи НС с различными видами модуляции. Пороговый эффект в системах передачи с нелинейными видами модуляции. Оптимальный фильтр Колмогорова-Винера. Понятие о фильтрации Калмана-Бьюси.
10	Методы многоканальной передачи и распределения информации	Многопользовательская и многоканальная связь. Основы теории уплотнения и разделения сигналов в многоканальных системах связи. Многоканальная связь с временным, частотным, фазовым и кодовым уплотнением сигналов. Принципы многостанционного доступа. Особенности формирования сигналов в асинхронно-адресных и сотовых ТКС. Общие принципы распределения информации в коммутируемых телекоммуникационных сетях.

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи

с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Схемотехника телекоммуникационных устройств			+	+						+
2	Вычислительная техника и информационные технологии	+				+
3	Цифровая обработка сигналов		+	+		+
4	Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей	+		+		+					+
5	Электромагнитные поля и волны	+	+
6	Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях	+	+	+
7	Электропитание устройств и систем телекоммуникаций		+		+
8	Профиль 1. Оптические системы и сети связи	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
9	Профиль 2. Защищенные системы и сети связи	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
10	Профиль 3. Многоканальные телекоммуникационные системы	+	+	+	+	+	+	+			+
11	Профиль 4. Сети связи и системы коммутации	+	+	+	+	+	+	+			+
12	Профиль 5. Системы мобильной связи	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
13	Профиль 6. Цифровое телерадиовещание	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
14	Профиль 7. Системы радиосвязи и радиодоступа	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
15	Профиль 8. Инфокоммуникационные технологии в сервисах и услугах связи	+	+			+	+
16	Профиль 9. Программно - защищенные инфокоммуникации	+	+			+	+
17	Профиль 10. Интеллектуальные инфокоммуникационные системы	+	+			+	+

5.3 Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лек-ции	Прак. зан.	Лаб. зан.	Семинары	СРС	Всего часов
1	Общие сведения о системах связи	2	2	2		11	17
2	Детерминированные и случайные сигналы	6	4	4		15	29
3	Каналы связи (КС)	4	4	4		15	27
4	Методы формирования и преобразования сигналов в каналах связи	6	6	6		29	47
5	Методы цифрового представления и передачи непрерывных сообщений	4	2	2		13	21
6	Основы теории передачи информации	4	2	4		13	23
7	Основы теории кодирования дискретных сообщений	4	4	4		15	27
8	Основы оптимального приёма дискретных сообщений	6	4	4		15	29
9	Основы оптимального приёма непрерывных сообщений	4	2	2		11	19
10	Методы многоканальной передачи и распределения нформации	2	2	2		7	13

6. Лабораторный практикум

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Трудоекость (час.)
1	1	Лабораторный стенд и вспомогательное оборудование	2
2	2-3	Преобразование периодического сигнала в нелинейной цепи	2
3	2	Временная дискретизация и восстановление непрерывных сигналов	2
4	2	Вероятностные и числовые характеристики случайных процессов (сигналов)	2
5	4	Формирование сигналов амплитудной модуляции	2
6	4	Детектирование сигналов амплитудной модуляции	2
7	4	Формирование и детектирование сигналов угловой модуляции	2
8	3-4	Преобразование случайных процессов в безынерционной нелинейной цепи	2
9	5	Анализ и эмпирический синтез цифровых фильтров	2
10	6	Цифровое представление и регенерация сигналов	2
11	6	Информация и энтропия дискретных сообщений	2
12	6	Простейшие методы защиты информации	2
13	7	Эффективное кодирование дискретных сообщений	2
14	7	Помехоустойчивое кодирование дискретных сообщений	2
15	8	Оптимальная линейная фильтрация детерминированных сигналов	2
16	8	Помехоустойчивость сигналов дискретной модуляции	2
17	9	Методы временного, частотного и фазового разделения сигналов	2

7. Практические занятия (семинары)

№ п/п	№ раздела дисциплины	Тематика практических занятий (семинаров)	Трудо- емкость (час.)
1	1	Основные характеристики сигналов и каналов связи	2
2	2	Теорема Котельникова	2
3	3-4	Нелинейное преобразование гармонического сигнала	2
4	3	Формирование сигналов амплитудной модуляции	2
5	3	Детектирование сигналов амплитудной модуляции	2
6	3	Формирование и детектирование сигналов угловой модуляции	2
7	3	ФПВ и числовые характеристики	2
8	5	Нелинейное преобразование случайных сигналов	2
9	5	Цифровое представление НС. Методы ИКМ и ДИКМ.	2
10	6	Обнаружение импульсных сигналов в шумах	2
11	6	Информационные характеристики источников сообщений	2
12	6	Эффективное кодирование дискретных сообщений	2
13	7	Согласованный фильтр	2
14	7	Помехоустойчивость приема дискретных сообщений	2
15	8	Помехоустойчивое кодирование дискретных сообщений	2
16	8	Методы уплотнения и разделения сигналов	2

8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)

1. Анализ цифровой системы передачи непрерывных сообщений с импульсно-кодовой модуляцией.

2. Анализ цифровой системы передачи непрерывных сообщений с дифференциальной импульсно-кодовой модуляцией.

Курсовая работа выполняется студентами в пятом семестре.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература

отсутствует

б) дополнительная литература

Прокис Дж. Цифровая связь: Пер. с англ. / Под ред. Д.Д. Кловского. – М.: Радио и связь, 2000. – 800 с.
Бернард Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – 1104 с.
Сухоруков А.С. Теория электрической связи: Конспект лекций. Часть 1. – М.:МТУСИ, ЦЕНТР ДО, 2002. – 65 с.
Сухоруков А.С. Теория цифровой связи: Учебное пособие. Часть 2. – М.:МТУСИ, 2008. – 53 с.
Аджемов А.С. Мир информационной реальности. – М.: ИРИАС, 2006. – 296 с.
Каганов В.И., Битюков В.К. Основы радиоэлектроники и связи: Учеб. пособие для вузов. – М.: Горячая линия-Телеком, 2007. – 542 с.
Стеценко О.А. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник. – М.: Высш. шк., 2007. – 432 с.
Санников В.Г. Сборник задач по курсу «Теория электрической связи»: Учеб. пособие. Часть 1. – М.: МТУСИ, 1992. – 62 с.
Санников В.Г. Сборник задач по курсу «Теория электрической связи»: Учеб. пособие. Часть 2. – М.: МТУСИ, 2001. – 65 с.
Санников В.Г. Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция: Учеб. пособие. – М.: МТУСИ, 2006. – 56 с.

в) программное и коммуникационное обеспечение

Учебно-методический комплекс дисциплины.
Описания лабораторных работ.
Учебное пособие по выполнению курсовой работы.
Компьютерные программы для выполнения лабораторных работ на ПК.
Наборы диапозитивов (фолий) или презентаций для лекционных занятий.
Электронные учебные пособия по курсовому проектированию, выполнению лабораторных работ и проведению практических занятий.
Базы тестовых заданий для текущего и промежуточного оценивания знаний студентов в сети Internet.

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Рекомендуется наличие физических лабораторных стендов и персональных компьютеров (с соответствующим алгоритмическим обеспечением) для проведения лабораторных и практических занятий по исследованию и моделированию сигналов электросвязи и устройств их обработки.

11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

Лекционные занятия

Лекционные занятия следует проводить с применением демонстрационного материала, например, с демонстрацией фолий посредством кодоскопа. Однако, с учетом современных возможностей, желательно обеспечивать слушателей раздаточным материалом на 1-2 лекции вперед. Материал этот должен носить иллюстративный характер (схемы, графики) и ни в коем случае не подменять конспекта, который слушатель должен составлять самостоятельно. Кодоскоп по возможности следует заменять ПК с проектором, что существенно улучшает динамику лекций.

Практические занятия

Практические занятия следует проводить в компьютерном классе, используя оригинальную методику и программы. Можно рекомендовать установку оригинальных программ на ПК слушателей и выполнять ряд задач дома. В этом случае в классе основное внимание концентрируется на методике использования названных программ.

Лабораторный практикум

Лабораторный практикум проводится по традиционной методике с использованием персональных компьютеров.

Для текущего контроля успеваемости (по отдельным разделам дисциплины) и промежуточной аттестации (зачет) рекомендуется использовать компьютерное тестирование, а для итогового контроля – письменный экзамен.

Blog

Рабочая программа учебной дисциплины «Общая теория связи» Направление подготовки

Содержание

Помехоустойчивость ИКМ и ДИКМ.