Реферат: Теория электрической связи

Ниеталин Жаксылык Ниеталинович

Ниеталина Жаннат Жаксылыковна

Методическое пособие длясамостоятельной работы и контрольные задания по курсу теория электрическойсвязи для студентов факультета телекоммуникации.

Сдано в набор «___»_________2001подписано в печать 2001г.

Объем 1,5 усл. п.л., тираж 200экз., заказ.

Тип.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕУСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Казахско-АмериканскийУниверситет

       УТВЕРЖДАЮ

     И.о. ректора КАУ

                                                                                                            ______А.Р.Кушенов

                                                                                                                «___»________2001г

ТЕОРИЯЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

Методическоепособие для самостоятельной работы

иконтрольное задание для студентов

факультета«Телекоммуникации»

г.Алма-Ата 2001г.

Методическоепособие для самостоятельной работы и контрольное задание по курсу «Теорияэлектрической связи» для студентов факультета «Телекоммуникации».

Составители:   профессорНиеталин Ж.Н.

доцент Ниеталина Ж.Ж.

Работасодержит рабочую программу, вопросы для самопроверки, задание на курсовуюработу и задание на контрольную работу, а также методические указания к выполнениюконтрольных работ по курсу «Теория электрической связи».

Ил.1., табл.15., библиография 9 названий

Обсуждено назаседании методсекции

«____»___________2001г.         Протокол №___________________

Зав.методсекцией __________________________________________

Одобрено:учебно-методическим советом факультета

«____»__________2001г.                             Протокол№___________________

ПредседательУМС факультета _______________________________

Согласовано:

Деканфакультета ___________________________________________

«____»__________2001г.

©          изданиестереотипное

             Казахско-Американскийуниверситет

г.Алма-Ата

/>                          />

/>                                         />

В результатеполучим комбинацию кода Хэмминга  00101010011, которая будет передана вканал связи.

                Функциональнаясхема должна состоять из входного регистра с семью ячейками для семиинформационных позиций, четырех сумматоров для четырех проверочных позиций и извыходного регистра с 11 ячейками (четыре проверочных и семь информационных).

VI.ЛИТЕРАТУРА

1.   Под.ред. Кловского Д.Д. Теория электрической связи М «РиС» 1999г.

2.   Зюко А.Г. и др. Теория передачи сигналов М. «РиС» 1986г.

3.   Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы М «РиС» 1983г.

4.   Андреев В.С. Теория нелинейных электрических цепей М «РиС» 1982г.

5.   Кловский Д.Д., Шилкин В.А. Теория передачи сигналов в задачах М «РиС»1978г.

6.   Гоноровский П.С. Радиотехнические цепи и сигналы М «РиС» 1986г.

7.   Игнатьев В.И. Теория информации и передачи сигналов М. Сов. Радио 1979г.

8.   Ниеталин Ж.Н. Электрлiк байланыс теориясыАлма-Ата РБК 1994г.

9.   Ниеталина Ж.Ж. Теория электрической связи Учебное пособие к курсовойработе Алма-Ата 2001г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

I.          Введение

II.         Учебно-методическая карта дисциплины

2.1.       Структура дисциплины

2.2.       Содержание дисциплины

2.3.       Вопросы для самопроверки

III.       Курсовая работа

IV.        Контрольные задания

V.         Методические указания к выполнению контрольных работ

VI.        Литература

Таблица 5.3.

№ позиции Двоичное число 4 3 2 1 1 1

2

3

1

1

1

4

5

6

7

1

1

1

1

1

1

1

1

8

9

10

11

1

1

1

1

1

1

1

1

Из табл. 5.3. Находим, чтоединицу в первом разряде имеют все нечетные номера позиций кодовой комбинации.

Следовательно, первая проверка помодулю два должна охватывать все нечетные номера позиции:

/>

поверочным элементом являетсяпервая позиция кодовой комбинации, а ее значение можно определить из выражения.

/>

результат второй проверкиопределяет второй разряд двоичного числа. Из табл. 5.3 находим все номера позиции,имеющие единицу во втором разряде.

/>

проверочным элементом являетсявторая позиция.

/>

рассуждая аналогично, найдемномера позиций третьей и четвертой проверок, а также проверочные элементы.

/>                            />

/>                              />

Следовательно, проверочнымэлементами являются 1-я, 2-я, 4-я, 8-я позиции, а остальные –информационными. Тогда информационные элементы будут иметь значения /> />/>/>/>/> /> 

Определим значения проверочныхэлементов

I.        ВВЕДЕНИЕ

В теории электрической связи рассматриваются вопросы преобразования сообщенийв электрические сигналы, преобразования и передача сигналов включающих в себявопросы генерирования сигналов, кодирования модуляции, помехи и искажениясигналов, оптимального приема, помехоустойчивого кодирования, повышение эффективностисистем связи и т. д.

Для успешной творческой работы в области производства и эксплуатациисредств связи, современный инженер должен быть достаточной степени знаком с вопросамипреобразования сообщений и сигналов и дать количественную оценку, знать составсигналов их спектральный анализ, способы преобразования сигналов в передатчикеи приемнике. Методы передачи непрерывных и дискретных сигналов, способыповышения верности передачи сигналов.

Предмет «Теория электрической связи» устанавливает качественные и количественныехарактеристики информации, формирует условия согласования источников информациис каналами связи, для повышения помехоустойчивости передачи сигналов по каналамсвязи с помехами использует способы применения корректирующих код и системпередачи с обработкой связью, рассматривает вопросы оптимального декодированиясигналов.

Курс «Теория электрической связи» относится к числу фундаментальных дисциплинподготовки высококвалифицированных инженеров, владеющих современными методамианализа и синтеза систем и устройств связи различного назначения.

Целью курса является изучение основных закономерностей и методов передачисообщений по каналам связи и решение задачи анализа и синтеза систем связи.

Курс «Теория электрической связи» предназначен для подготовки инженеровэлектросвязи широкого профиля по специальностям автоматической электросвязи,многоканальной телекоммуникационной системы, радиосвязь, радиовещание и телевидение,а также бакалавров по направлению телекоммуникаций.

Самостоятельная работа по подготовке освоению курса начинается с внимательногоизучения разделов по литературе и ответа на контрольные вопросы. Затем студентвыполняет контрольную работу. В контрольной работе внимание уделяется вопросамколичественной оценке сигналов, спектральному анализу, амплитудно-частотным ифазо-частотным характеристикам, модуляции и детектированию, а также помехоустойчивостикодированию.

Каждый студент заочного отделения должен выполнять контрольную работупо 4 из девяти задач, из таблицы 4.1. в соответствии с индивидуальным заданиемпо последней цифре шифра (номера зачетной книжки).

Изучив дисциплину, студент должен:

1.         Знать состав и назначениеэлементов обобщенной схемы системы передачи информации; способы временного ичастотного представлений детерминированных и случайных непрерывных, импульсныхи цифровых сигналов; основные соотношения, определяющие производительностьисточников и пропускную способность каналов;

способов решения задачипомехоустойчивого приема при обнаружении, различении, оценке параметров и т.п.; основные способы модуляции, виды помехоустойчивых кодов, математическиеспособы их описания, построения и области применения в каналах с различнымистатистиками ошибок; принципы разделения каналов и структурные схемымногоканальных систем.

2. Уметь выбирать способымодуляции, кодирования, приема сигналов и других преобразований в соответствиис характеристиками каналов (уровень помех, статистикой ошибок); оцениватьэффективность систем передачи и их возможности обеспечения необходимой скоростии верности передачи; разбираться в принципах работы новых систем передачи ифункциях их элементов.

3. Иметь представление оспособах построения модемов, кодирующих и декодирующих устройств, приемниковинформации и других преобразователей сигналов; синтезе оптимальных фильтров;направления развития способов и систем передачи.

II.       УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТАДИСЦИПЛИНЫ

2.1.       Структура дисциплины

№ п/п Разделы (темы) Количество часов уч. литература всего ауд лек лаб. практ. для з/о сам. раб. 1 Вводная лекция 2 2 - - 1 2 Л1 2 Общие сведения о системах электросвязи 10 6 - 4 1 6 Л1 Л2 3 Основные характеристики систем электросвязи 22 14 4 4 2 16 Л2 Л6 4 Формы и способы преобразования сигналов и кодирования 24 16 4 4 2 20 Л2 Л8 5 Методы формирования и преобразования сигналов 22 12 6 4 3 20 Л3 Л8 6 Каналы электросвязи и способы передачи сигналов по ним 18 12 4 2 3 12 Л7Л8 7 Методы повышения верности передачи цифровых сигналов. Помехоустойчивые коды. 24 14 6 4 3 20 Л2 Л6 8 Системы передачи информации с обратной связью 6 4 - 2 2 5 Л1Л8 9 Теория помехоустойчивого приема сигнала. 22 12 4 6 4 14 Л2Л5 10 Принципы построения многоканальных систем электросвязи 12 6 4 2 1 6 Л1Л4Л8 11 Методы повышения эффективности систем электросвязи 8 4 2 2 2 4 Л3Л8 Всего 170 102 34 34 24 125 Таблица5.1

n

1 2 3 4 5 6

Jn(β)

-0,18 -0,33 0,047 0,37 0,39 0,26 0,13

Для частотно-модулированногоколебания индекс модуляции находят как />.Значения Jn(β) дляβ=10 приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2.

n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Jn(β)

-0,25 0,044 0,26 0,06 -0,22 -0,23 -0,014 0,22 0,32 0,29 0,21 0,12

Методическиеуказания к решению задачи 9

                Любойкорректирующий код содержит n элементов, которыхm информационных и к проверочных. Тогда n=m+к. Длину кодовойкомбинации n кода Хэмминга. При заданном числеинформационных элементов m можно определить из неравенства

/>

Покажемпринцип построения кодовой комбинации кода Хэмминга, если шифр студента 01-МТС-7.

Учитывая, чтов шифре содержится только одна цифра 7 к ней необходимо добавить цифры 1 и 0тогда цифра получится 107. В двоичной системе счисления путем последовательногоделения числа 107 на 2:

/> /> /> /> /> /> />(1101011).Следовательно, исходная кодовая комбинация будет иметь семь элементов (m=7)

Определим число проверочныхэлементов из неравенства />

Отсюда n=11,к=4. Следовательно, кодовая комбинация будет содержать 11 элементовиз которых 7 информационных и 4 проверочных.

Определимпозиции проверочных элементов в кодовой комбинации. Для этого запишем номерапозиций кодовой комбинации в двоичной системе счисления – табл. 5.3.

передачи частотно-импульсноймодуляцией (ЧИМ), широтно-импульсной мо Здесь через /> обозначенафункция sin c(x)=sin(x)/x

Фазо-частотная характеристика(ФЧХ)

θ(ω)=π∙где n=0,1,2…

или φ(f)=θ(f)=-πn, n∙103 ≤f<(n+1) 103

Эффективная ширина спектраимпульса

∆/>

При расчетеспектральной плотности пачек видеоимпульсов спектральную плотность первогоимпульса в пачке обозначают S1(ω), тогда для второго импульса, сдвинутогоотносительно первого на период Т (в сторону запаздывания), S2(ω)= S1(ω)l-iωT, для третьего S3(ω)= S1(ω)l-i2ωT.

Для группы из Nимпульсов

SN(ω)=S1(ω)[1+l-iωT+ l-i2ωT+…+ l-i(N-1)ωT]

На частотах,отвечающих условию />, где K– целое число,/> т.е. модульпачки в N раз больше модуля спектра одиночногоимпульса. Это объясняется тем, что спектральные составляющие различныхимпульсов с частотами /> складываютсяс фазовыми сдвигами, кратными 2π. Причастотах />. Сумма векторов l-Tобращается в ноль, и суммарная спектральная плотность равна нулю.

Припромежуточных значениях частот модуль S(ω) определяется как геометрическая сумма спектральныхплотностей отдельных импульсов.

Методические указания к решению задачи 8

                Практическаяширина спектра частот при фазовой и частотной модуляции определяется числом N гармонических составляющих, равным N=2(β+1)+1

                Амплитуда каждойсоставляющей спектра определяется как

Un=U∙Jn(β)

Где Jn(β) – функция Бесселя, значения которой даны в табл.11 для β=5

 

2.2.     Содержание дисциплины

2.2.1.  Вводная

Роль передачисигналов в народном хозяйстве передача сообщений на расстояние, физическийпроцесс несущий сообщение, источник сообщения, информация классификация информации.

2.2.2.  Общие сведения о системах электросвязи.

Обобщеннаясхема системы передачи информации электрическими сигналами и ее элементами.Показатели качества систем передачи, помехи, вероятность ошибки.

Количествоинформация. Энтропия. Пропускная способность. Производительность. Избыточность.

2.2.3.  Основные характеристики систем электросвязи

Сообщения,сигналы, помехи их математические модели. Детерминированные сигналы и иххарактеристики, частотное и временное представление, энергия, мощность,корреляционные характеристики. Сигналы и помехи как случайные процессы, ихклассификация и характеристики: вероятностные, спектральные, корреляционные.Стационарность и эргодичность случайного процесса. Гауссовский случайныйпроцесс. Марковские непрерывные и дискретные процессы, способ их представления.

2.2.4.  Формы и способы преобразования сигналов и кодирования.

Разложениесигналов в обобщенный ряд Фурье по системам ортогональных функций. ТеоремаКотельникова. Интерполяционная погрешность, определение частоты дискретизации.Разностные и дельта-дискретные представления. Адаптивная дискретизация.

Понятие окодировании сигналов. Эффективное кодирование. Первичные коды. Способыкодирования и кодирующие, декодирующие устройства.

2.2.5.  Методы формирования и преобразования сигналов.

Принципы образованияспектров сигнала. Преобразования частот. Модуляция сигналов. Модуляция какуправление информационным параметром сигнала-переносчика, как преобразованиесигнала в параметрической цепи.

Аналоговыенепрерывные виды модуляции гармонического колебания (АМ, ЧМ, ФМ, ВМ, ОМ), иххарактеристики, принципы построения модуляторов и демодуляторов. Дискретныесигналы (АТ, ЧТ, ФТ, ОФТ) и их характеристики.

Цифровые видымодуляции (ИКМ, ДИКМ, ДМ), их характеристики, принципы построения АЦП и ЦАП.

2.2.6.  Каналы электросвязи и способы передачи сигналов по ним.

Каналы электросвязи.Классификация каналов электросвязи. Математическое описание каналовэлектросвязи. Способы передачи сигналов по каналам электросвязи. Помехи вканалах связи. Передача сигналов по каналам связи способом амплитудно-импульсноймодуляции (АИМ). Помехо-защищенность сигналов при АИМ. Способы

дуляцией(ШИМ), фазоимпульсной модуляцией (ФИМ) и относительно фазовой модуляцией (ОФМ).

2.2.7.  Методы повышения верности передачи сигналов. Помехоустойчивые коды.

Классификацияспособов повышения верности сигналов передаваемых по каналам связи.Многократное повторение сообщений. Использование каналов обратной связи.Структурные схемы систем повышения верности искажения сигналов и их закономерность.

Применениепомехоустойчивых кодов, их назначение, особенности и классификация. Блочныесистематические коды, их математическое представление. Алгоритмы кодирования идекодирования линейных кодов. Кодирующие и декодирующие устройства блочныхлинейных кодов.

Циклическиекоды, их свойства и математическое представление. Алгоритмы кодирования идекодирования. Кодирующие и декодирующие устройства циклических кодов.Декодирование с обнаружением и исправлением ошибок различной кратности. Мажоритарноедекодирование. Сверхточные коды, их свойства. Кодирующие и декодирующиеустройства сверхточных кодов. Выбор кодов в соответствии со статистикой ошибокв каналах. Помехоустойчивость различных кодов. Примеры использования и перспективыприменения помехоустойчивого кодирования в устройствах систем электросвязи.

2.2.8.    Системы передачи информации с обратной связью.

Виды передачиинформации с обратной связью. Система с информационной обратной связью. Системас решающей обратной связью. Система с проверкой по символам. Система спроверкой по комбинациям. Система повторения с блокировкой. Система повторенияпо адресам. Смешанные системы с обратной связью. Порядок выбора систем собратной связью.

2.2.9.    Теория помехоустойчивого приема сигналов.

Задачи приемасигналов через канал с помехами. Прием сообщений и сигналов как статистическаязадача. Критерии и показатели качества оптимального приема. Теорияпотенциальной помехоустойчивости. Теория В.А. Котельникова. Апостериорное распределениевероятностей, распознавания, оценки параметров, фильтрации и демодуляции.Оптимальный прием сигналов со случайными параметрами. Согласованная фильтрацияполностью известных сигналов. Помехоустойчивость дискретных и аналоговыхимпульсных сигналов при оптимальном приеме. Решающие схемы. Прием в целом ипосимвольный метод приема. Метод Вагнера и прием по наиболее надежным символам.Прием со стиранием. Оценка помехоустойчивости приема в целом. Теорема финка.

2.2.10.    Принципыпостроения многоканальных систем электросвязи.

Основы теориилинейного разделения сигналов. Методы временного, частотного и фазовогоразделения. Разделение по форме. Пространственное разделение. Комбинированноеразделение. Способы разделения сигналов в асипхронно-адресных системах связи.Взаимные помехи в многоканальных системах. Пропускная способность многоканальныхсистем.

/>                где/>

Методические указания к решению задачи 5

                Статистическуюмодуляционную характеристику следует построить для семи — десяти значений Ена интервале от Uo-Umдо Uo+Um. Длявыбранного значения Е и заданных Uo и Um определить угол отсечки θ./>

Амплитуда первой гармоники токаколлектора Jк1

/>

Методические указания к решению задачи 6

Для нормальнойработы детектора необходимо следующие условия: SRH>>1

/>

Чтобы подавлятьвысокочастотную составляющую коэффициент детектирования диодного детектора

/>    и   />

где θ угол отсечки врадианах.

Отсюда θ=arc CosKg

Входное напряжение

/>

/>

Методические указания к решению задачи 7

Амплитудно-частотнаяхарактеристика (АЧХ) спектральной плотности прямоугольного импульса

/>

Методические указания к решению задачи 3

                Исходя из рис. W(x) записать значения W(x) для различных участков x (a,c,d,b)

 

W(x) вне интервала [a,b]равна нулю.

/>дельтафункция. При x=x0,/> при x≠x0,δ(x-x0)=0

По условию нормировки />

Учитывая условие нормировкидельта функция />

Фильтрующее свойства дельтафункции />

Известно, что />   />

/>

Методические указания к решению задачи 4

Приопределении B(τ) в формулы Винера — Хинчина следует сделать заменупеременной ω=ωo+Ω, иинтегрирование следует производить по переменной Ω на интервале от о до∞

/>

Учитывая, что />>>α

/>

Функцияплотности вероятности нормального (Гауссовского) стационарного случайногопроцесса

Основныепонятия теории распределения информации. Сети распределения информации и ихэлементы.

2.2.11.    Методыповышения эффективности систем электросвязи

Критерииэффективности систем связи. Оценка эффективности и методы оптимизации системпередачи информации. Эффективность аналоговых и цифровых систем. Выбор способовмодуляции и помехоустойчивого кодирования. Использование обратного канала дляповышения эффективности передачи дискретных сообщений. Методы уменьшения избыточностисообщений. Статистическое уплотнение. Адаптивная коррекция характеристикканалов передачи.

2.3.       Вопросы для самопроверки

Тема 2.2.2.

1.    Информация,ее роль в народном хозяйстве

2.   Классификация информации

3.   Система связи

4.   Канал связи

5.   Методы передачи информации по каналам связи

6.   Показатели качества передачи

7.   Виды помех в каналах связи

8.   Методы преобразования сообщений в сигнал

9.   Меры измерений количества информации

10.   Чтоназывается энтропией

11.   Назовитедиапазон частот сигналов используемых в системах электросвязи

Тема 2.2.3.

1.    Цельи способы преобразования сообщений в сигнал

2.    Видысигналов и их характеристики

3.    Математическиемодели сигналов

4.    Чтоназывается спектром сигналов?

5.    Чтоназывается дельта функцией?

6.    Спектрыразличных видов импульсов

7.    Чтотакое реализация случайного процесса?

8.    Чтотакое ансамбль сообщений в системе связи?

9.    Какойслучайный процесс называется стационарным?

10.   Какой случайныйпроцесс называется эргодическим?

11.   Как вычисляетсяфункция корреляции случайного процесса?

12.   Что такое белыйшум?

13.   Как ведет себяслучайный процесс, подчиняющийся Закону Гаусса?

14.   Что такоеМарковский случайный процесс?

15.   Как определяетсяспектр дискретного сигнала?

16.   Числовыехарактеристики случайного процесса

17.   Математическиемодели случайных сигналов

Тема 2.2.4.

1.   Дайтеопределение обобщенного ряда Фурье.

2.   Какиеспособы имеют преобразования непрерывных сигналов в дискретные?

3.   Смысл изначение теоремы Котельникова

4.   Погрешностьдискретизации по Котельникова

5.   Что такоеадаптивная дискретизация

6.   Способыпреобразования дискретизированных сигналов в цифровой

7.   Способыкодирования сообщений

8.   Какие кодыназываются первичными?

9.   Какие кодыназываются эффективными?

10. Какие коды называются префиксными?

11. Принципы построения кодирующих идекодирующих устройств

12. Как подсчитать число возможныхкомбинаций, зная число элементов в коде и значность кода?

Тема 2.2.5.

1.   Что такоепреобразование частоты?

2.   Что такоеМодуляция сигнала?

3.   Какоценивается характеристика модулируемого или несущего сигнала?

4.   Каковспектр модулированных сигналов и отчего зависит?

5.  Какая необходимость двойной модуляции?

6.   Виды модуляции.

7.  Чем отличается различные виды амплитудных модуляций?

8.  Что называется модуляционной характеристикой модулятора?

9.  Энергетические соотношения амплитудно-модулированных сигналов.

10. Виды фазовой ичастотной модуляции

11. Спектры частотфазовой и частотной модуляции

12. От чего зависитширина спектра фазовой и частотно модулированных сигналов?

13. Принципыпостроения схем модуляторов

14. Спектр частотимпульсно-модулированных сигналов

15. Относительнофазовая модуляция

16. Принципыпостроения цифровых модуляторов и демодуляторов.

Тема 2.2.6.

1.    Чтоназывается каналом связи?

2.    Какиевиды каналов связи бывают?

3.    Какимизменениям подвергается сигнал при передаче по каналам связи?

4.    Математическиемодели и характеристики непрерывных каналов

Если в единицу времени источниквыдает в среднем />символов (скоростьисточника />), то среднее количествоинформации, создаваемой источником в единицу времени

/>

где, Tcp– средняя длительность одного символа

             Характеристику H'(A) называют производительностью дискретного источника.

Методические указания к решению задачи 2

                Физическимобъемом сигнала Vc называют произведение трехего физических характеристик: длительность сигнала Tc,ширины спектра Fc и динамического диапазонауровней сигнала Dc:

/>

/>

где Pmaxи Pmin – максимальное и минимальное значениемощностей;

                При наличии шумовв канале допустимый минимальный уровень мощности Pminобычно определяется средней мощностью шумов в канале. Поэтому можно записать:                                                 />

                Минимальнуюмощность /> иногда выражаетчерез усредненную за достаточно большой интервал времени мощность сигнала />. В этом случае

/>

Где, /> — пикфактор сигнала по мощности.

                Аналогичнофизическому объему сигнала можно ввести характеристику, называемую физическимобъемом канала

/>

                Для передачи сигнала,имеющего объем Vc с достаточно высоким качествомнеобходимо выполнение неравенства   Vc≤Vk, Tc≤Tk, Fc≤Vk,Dc≤Dk

Задача 9

1.   Дать общую характеристику и классификацию корректирующих кодов.

2.   Изложить принцип построения кодов, обнаруживающих и исправляющих ошибки.

3.   Изложить функциональную схему кодирующего устройства кода Хэмминга

4.   Построить код Хэмминга, взяв в качестве исходной кодовой комбинациидвоичное число, полученное из двух последних цифр шифра студента. Определитьвероятность ошибочного приема полученной кодовой комбинации кода Хэмминга и вероятностьпоявления необкарироваемой ошибки .

III.       МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнениюконтрольных работ

Методические указания к решению задачи 1

Количество информации I(ai),содержащиеся в символе aiвыбирается из ансамбля (ai),(i=1,2,3,…,N),где N — объем алфавита, с вероятностью P(ai)

I(ai)= — log2P(ai)

                Информацияизмеряется в двоичных единицах (битах). Одна двоичная единица информации – этоколичества информации, содержащееся в одном и двух выбираемых с равнойвероятностью символов.

                Среднееколичество информации H(A), приходящеесяна один символ выдаваемых дискретным источником независимых сообщений с объемомалфавита N, можно найти как математическое ожидание дискретной случайнойвеличины I(ai)определяющей количество информации, содержащейся в одном случайно выбранномсимволе (знаке) ai.

H(A)= M />= — />

                Этавеличина называется энтропией источника независимых сообщений.

                Одной изинформационных характеристик дискретного источника является избыточность

Pu= />

                Избыточностьисточника зависит как от протяженности статистических связей междупоследовательно выбираемым символами, так и от степени неравномерности отдельныхсимволов.

                Если источник безпамяти, т.е. последовательно передаваемые символы независимы, все символыравновероятны P(ai)=1/N, то H(A)=Hmax(A) и избыточность Pu=0

               

5.    Математическиемодели и характеристики смешанных каналов

6.    Разницамежду математической моделью и реальным каналом

7.    Какиеканалы имеют линейные характеристики?

8.    Почемунеобходимо изучение математических моделей каналов?

9.    Дайтеопределение оптического канала. Какие они имеют особенности?

10.   Единицыизмерения уровней сигналов

11.   Что называетсяостаточным затуханием, частотная характеристика?

12.   Что называетсягрупповой скоростью, групповое время задержки сигнала при прохождении поканалам связи

13.   Виды помех вканалах связи

14.   Виды аддитивныхпомех

15.   Какие помехиназываются мультипликативными?

16.   Передача простыхдвоичных сигналов методом амплитудной манипуляции

17.   Передача простыхдвоичных сигналов методом частотной модуляции

18.   Передача простыхдвоичных сигналов фазовой модуляцией

19.   Влияниеразличных видов помех при различных способах передачи.

20.   Сравнительнаяхарактеристика различных способов передачи.

Тема 2.2.7.

1.    Чтоназывается верностью передачи дискретных сигналов?

2.    Чемизмеряется верность передачи сигналов?

3.    Чтоназывается ошибкой при передаче простых двоичных сигналов?

4.    Какиеошибки называются коррелированными, какие некоррелированные?

5.    Какрассчитать ошибки в некоррелированных ошибках каналах?

6.    Особенностьрасчета ошибок в некоррелированных ошибок каналах?

7.    Чтоназывается пакетом ошибок?

8.    Какиекоды называются помехоустойчивыми?

9.    Какиекоды называются корректирующими?

10.   Принциппостроения корректирующих код.

11.   Что такоекодовое расстояние? Чем измеряется?

12.   Какимипараметрами характеризуются корректирующие коды?

13.   Классификациякорректирующих код

14.   Как связанокодовое расстояние с количеством (исправляемых) обнаруживаемых ошибок?

15.    Отчегозависит вероятность ошибок и как рассчитывается?

16.    Какиеспособы помехоустойчивого кодирования и декодирования знаете?

17.    Какиекоды называются систематическими?

18.    Принциппостроения схем систематического кода.

19.    Какиекоды называются кодом Хэмминга?

20.    Какиекоды называются циклическими?

21.    Принциппостроения циклических код

22.    Принциппостроения схем кодирующего устройства циклических код.

23.    Какиекоды называются рекурректными?

24.    Принциппостроения схем кодирующего устройства непрерывных код.

25.    Принциппостроения схем декодирующего устройства непрерывных код.

26.    Примерисправления пакета ошибок.

Тема 2.2.8.

1.    Что называется системой передачи с обратной связью?

2.    Принципы организации системы передачи с обратной связью

3.    Характеристики различных видов обратной связью

4.    Система с информационной обратной связью

5.    Система с решающей обратной связью

6.    Система с комбинированной обратной связью

7.    Принцип построения схем систем с обратной связью с посимвольной проверкой

8.     Принцип построения схем систем собратной связью с проверкой по комбинациям

9.    Сравнительные характеристики систем с обратной связью с посимвольной проверкойи проверкой по комбинациям.

10.    Принципвыбора различных способов передачи информации с обратной связью.

Тема 2.2.9.

1.    Что называется помехоустойчивостью?

2.    Отчего зависит помехоустойчивость передачи дискретной информации?

3.    Методы приема дискретных сигналов.

4.    Что называется оптимальным приемом?

5.    Что называется правилом решения при приеме дискретных сигналов?

6.    Принцип построения решающих схем

7.    Что называется потенциальной помехоустойчивостью

8.    Теория Котельникова о потенциальной помехоустойчивости

9.    Критерий оценки верности передачи и приема дискретного сигнала

10.    Какопределяется полная вероятность ошибочного приема?

11.    Чтоназывается критерий среднего риска?

12.   Чтоназывается критерий идеального наблюдателя?

13.   Чтоназывается апостериорной вероятностью?

14.   Чтоназывается минимаксной критерием?

15.   Чтоназывается критерием Неймана-Пирсона?

16.   Чтоназывается отношением правдоподобия?

17.   Чтоназывается первой решающей схемой?

18.   Чтоназывается второй решающей схемой?

19.   Чтоназывается приемом по символам?

20.   Чтоназывается приемом в целом?

Задача 7

1.   рассчитать и построить амплитудно-частотную (АЧХ) и фазо-частотную (ФЧХ)характеристики спектральной плотности одиночного импульса. Амплитуды U, длительность τu.Определить эффективную ширину спектра импульса ∆f.

/>                                                                   U(t)

/>


                                                                   U

/>                                                 />        0       />               t    

Таблица 4.8.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 U, B 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

τu, МКС

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,1 1,0

2.   Рассчитать и построить спектральные плотности пачек видеоимпульсов, взявза единицу масштаба по оси y спектральнуюплотность одиночного импульса. Количество импульсов N впачке и скважность Q

Таблица 4.9.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 N 5 8 4 6 3 5 10 6 3 8 Q 3 5 4 8 3 6 5 8 4 10

Задача 8

Рассчитать спектрыфазомодулированных (ФМК) и частотно-модулированных (ЧМК) колебаний приодинаковых несущих частотах f и уровнях напряжений U.Для ФМК заданы индекс модуляции β и частота модуляции F1, адля ЧМК – девиация частоты fд и частотамодуляции F2. Построить спектры ФМК и ЧМК порезультатам расчетов.

Таблица 4.10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 U, B 60 50 45 40 35 30 25 20 15 10 F, МГц 60 95 90 80 70 80 90 95 60 70

F1, кГц

3 6 10 8 4 7 5 9 4 3

Fд, кГц

70 30 50 40 60 45 75 35 50 60

F2, кГц

7 3 4 5 6 7 6 5 4 3 β 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Таблица 4.6.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 S, mA/B 100 95 110 85 120 75 115 90 105 80 Uo, B 0,35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 Um, B 0,40 0,50 0,45 0,60 0,80 0,45 0,35 0,50 0,55 0,65

1.   Объяснить назначение и виды модуляции.

2.   Изобразить схему транзисторного амплитудного модулятора, пояснитьпринцип ее работы.

3.   Дать понятие статистической модуляционной характеристики (СМХ).Рассчитать и построить (СМХ) при заданных S, Uoи значения амплитуды высокочастотного напряжения Um.

4.   С помощью СМХ определить оптимальное смещение Eoи допустимую величины амплитуды модулирующего напряжения cosΩt,соответствующие неискаженной модуляции.

5.   Рассчитать коэффициент модуляции mam для выбранногорежима. Построить спектр и временную диаграмму am сигнала.

Задача 6

Задана вольт-ампернаяхарактеристика диода амплитудного детектора аппроксимированная отрезками прямых

/>i =           SU           при         u ≥0

              при         u <0

На вход детектора воздействуетамплитудно-модулированное колебание

Uam(t) = Um (1+ mam cos2πFt) cos2fot

Таблица 4.7.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 S, mA/B 30 35 40 45 50 55 60 67 70 75

mam

0,8 0,85 0,9 0,7 0,6 0,5 0,7 0,6 0,5 0,8 Kg 0,9 0,7 0,8 0,6 0,7 0,8 0,7 0,6 0,9 0,7 Um, B 1 1,2 1,4 1,6 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,2

Fo, кГц

300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 F, кГц 4 5 6 4 5 6 7 5 4 6

1.   Объяснить назначение, изобразить схему и описать принцип работы детектора.

2.   Рассчитать необходимое значение сопротивления нагрузки детектора RH для получения значения коэффициента передачидетектора Kg

3.   Выбрать значение емкости нагрузки детектора CHпри заданных fo и F

4.   Рассчитать и построить спектры напряжений на входе и выходе детектора.

21.   Видысопряжения демодуляции и декодирования

22.   Приемпо надежным символам

23.   Приемпо методу Вагнера

24.   Прием о принципуограничения с двух сторон

25.   Теорема Финкапри приеме сигнала

Тема 2.2.10.

1.    Чтоназывается разделением сигнала и какова необходимость?

2.    Чтоназывается уплотнением линий связи?

3.    Способыформирования каналов вторичной сети

4.    Чтоназывается вторичным уплотнением?

5.    Принципыпостроения многоканальной связью?

6.    Причиныперехода сигналов с одного канала в другой

7.    Какиевиды помех действуют в каналах связи?

8.    Какиеспособы каналообразования и разделение каналов знаете?

9.    Временноеразделение каналов

10.   Принципчастотного разделения каналов?

11.   Полосапропускания различных каналов связи

12.   От чего зависитколичества каналов при временном разделении?

13.   Какие виды помехи искажения сигналов действуют при передачи дискретных сигналов?

14.   Принципыпостроения систем с импульсно-правовой модуляцией

15.   Принциппостроения систем с фазовой модуляцией

Тема 2.2.11.

1.    Какоценивается эффективность систем электросвязи?

2.    Какиекритерии эффективности систем электросвязи?

3.    Какоценивается эффективность систем передачи дискретных сигналов?

4.    Какиеспособы повышения эффективности при передаче дискретных сигналов?

5.    Особенностиопределения эффективности передачи непрерывных и дискретных сигналов

6.    Методыуменьшения избыточности сообщений

7.    Статистическое уплотнение линий связи

IV.        КУРСОВАЯ РАБОТА (СЕМЕСТРОВАЯ РАБОТА)

Курсовая работа покурсу «Теория электрической связи» выполняется на тему «Дискретизация непрерывныхсигналов и восстановления».

Цельюработы является исследование дискретизации и восстановления непрерывныхсигналов по В.А. Котельникову. Практическое определение возникающей при этомпогрешности (на примере дискретизации конкретного заданного сигнала).

Выполнениекурсовой работы необходимо начинать с приобретения методических руководств ккурсовой работе Ниеталина Ж.Н. и Ниеталиной Ж.Ж. «Электрлiкбайланыс теориясы» выпущенной в Алма-Ате в 1999 году, Ниеталина Ж.Н. и НиеталинойЖ.Ж. «Теория электрической связи» учебное пособие к курсовой работе. Алма-Ата2001г., а также учебное пособие Зюко А.Г. и др. «Теория передачи сигналов» –М.; «Связь» 1988г., «Теория электрической связи» учебник по руководствомКловского Д.Д. – М.; 1999г.

Обстоятельнопрочитать, изучить тему «Дискретизация непрерывных сигналов» по методическомуруководству, а когда необходимо более глубокое знание, тогда просмотреть иучебное пособие.

Затемприступать к выполнению курсовой работы по программе приведенной в методическомруководстве. Порядок выполнения и иллюстрированный пример также приведены вметодическом руководстве. Варианты заданий приведены в таблице 3.1.

В таблицепервая колонка – номер шифра, вторая колонка – текущая частота, третья колонка– затихание, четвертая колонка – верхняя частота, пятая колонка – продолжительностьсигнала, шестая колонка – точка определения погрешности.

Таблица 3.1.

1 2 3 4 5 6 Н/Т f(Гц) а

fв (Гц)

Т(с) tx(c) 01(51) 3 2 16 0.8 02(52) 4 3 16 0.8 03(53) 5 4 16 0.8 04(54) 6 5 17 0.7 05(55) 7 6 18 0.7 06(56) 8 5 18 0.7 07(57) 9 4 20 0.6 08(58) 10 3 20 0.6 09(59) 11 2 22 0.6 10(60) 12 3 22 0.6 11(61) 13 4 25 0.5 12(62) 14 5 25 0.4 13(63) 15 6 30 0.4 14(64) 16 5 30 0.3

Задача 4

Задан энергетический спектрнормального (Гауссовского) стационарного случайного процесса X(t), G(ω). Среднее значение случайного процесса равно />.

Таблица 4.5.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 G(ω)

G(ω)= Go ω/α при 0< ω <a/>[11] <α

G(ω)=0 при ω <a/>[12] >α

G(ω)= Go [1-ω/α] при 0< ω <a/>[13] <α

G(ω)=0 при ω <a/>[14] >α

G(ω)=α2Go/ α2 +ω2

G(ω)= Go α2 ∙ sin2 ω/α /ω2

G(ω)= Go ω-ωo /α 

при [ω-ωo]≤α

G(ω)=0 при [ω-ωo] <a/>[15] >α

G(ω)= Go [1-[ω-ωo]/α] при [ω-ωo]≤α

G(ω)=0 при [ω-ωo] <a/>[16] >α

G(ω)= Go ∙ α2 /α2+ [ω-ωo]2

G(ω)= Gol — [ω-ωo]2 /α2

G(ω)=Goα2∙sinω-ωo /α2/ [ω-ωo]2

G(ω)= Gol — ω2/α 2

Go, />

2∙10

10-3

2∙10

10-3

4∙10 3∙10 4∙10 3∙10 4∙10

2∙10-3

α, />

100 700 200 500 150 300 250 400 350 600

mx, b

1 2 3 4 -1 -2 -3 -4 a, b -2 1 1 -3 -4 -5 -7 -3 b, B 2 3 4 5 7 2 1 0,5 -1 3 c, B -1 -2 1 2 -2 -3 -4 -5 -2 d, B 3 2 3 4 5 1 -0,5 -1,5 -2 1,5

1.   Определить корреляционную функцию B(τ) случайного процесса

2.   Построить графики  G (ω) и B(τ)

3.   Записать выражение для функции плотности вероятности W (x) случайного процессаи построить ее график.

Задача 5

Задана вольт-ампернаяхарактеристика биполярного транзистора амплитудного модулятора аппроксимированноговыражением

/>=         S(Uσ – Uo)            при         Uσ ≥ Uo

                0                              при         Uσ < Uo

где,         — ток коллектора транзистора;

— напряжение на базе транзистора;

S — крутизна характеристики

Uo — напряжение отсечки

Таблица 4.4.

послед.

цифра

шифра

ФПВ W(x) a b c d е

послед.

цифра шифра

/>/>/>/>/>/>/>/>0

              l∙δ(x-c)

                                                h

                                                 x

a          c               d              b   

-3 3 -1 2 0,1 1 2 6 3 4 0,2 1

/>/>/>/>/>/>2

             l∙δ(x-c)       l/2∙δ(x-d)

                                                h

                                                 x

a         c                d              b

5 2 3 0,15 2 3 -2 3 1 0,3 3

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>4

                              l∙δ(x-d)

  h

                                          h/2  x

     a          c        d           b                           

1 5 3 4 0,5 4 5 7 2 5 0,35 5

/>/>/>/>/>/>/>/>6

                            l∙δ(x-d)  

   h

                                                 x

       a       c         d         b

3 10 5 7 0,1 6 7 2 8 3 6 0,3 7

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>8

l∙δ(x-c)

                                     h

h

      a       c    d            b

1 6 2 4 0,2 8 9 4 9 6 8 0,15 9

1.    Определитьпараметры h ФПВ

2.    ПостроитьФПВ случайного процесса

3.    Определитьпервый и второй (m1 и m2) начальныемоменты, а также дисперсию Д(х) случайного процесса.

15(65) 17 4 35 0.3 16(66) 18 3 35 0.3 17(67) 19 2 40 0.2 18(68) 20 3 40 0.2 19(69) 21 4 45 0.2 20(70) 22 5 45 0.2 21(71) 23 6 50 0.18 22(72) 24 5 50 0.18 23(73) 25 4 55 0.16 24(74) 26 3 55 0.16 25(75) 27 2 60 0.15 26(76) 28 3 60 0.15 27(77) 29 4 65 0.14 28(78) 30 5 65 0.12 29(79) 29 6 60 0.12 30(80) 28 5 60 0.13 31(81) 27 4 60 0.13 32(82) 26 3 55 0.15 33(83) 25 2 55 0.15 34(84) 24 3 50 0.16 35(85) 23 4 50 0.16 36(86) 22 3 40 0.16 37(87) 21 2 40 0.18 38(88) 20 3 35 0.18 39(89) 19 4 35 0.2 40(90) 18 5 30 0.2 41(91) 17 6 30 0.25 42(92) 16 5 28 0.25 43(93) 15 4 28 0.3 44(94) 14 3 26 0.3 45(95) 13 2 26 0.4 46(96) 12 3 25 0.4 47(97) 11 4 25 0.5 48(98) 10 5 22 0.5 49(99) 9 6 22 0.6 50(100) 8 4 22 0.6

Для защиты курсовой работыстудент должен знать следующие вопросы:

1.    Для чего прибегают к дискретизации непрерывных сигналов?

2.    Что дает уплотнение каналов?

3.    Почему дискретные системы помехоустойчивее непрерывных?

4.    Этапы дискретизации.

5.    Шаг дискретизации.

6.    Теорема В.А. Котельникова

7.    Что влияет на величину шага дискретизации по времени?

8.    Из чего исходят, выбирая величину шага квановая по уровню?

9.    Причины погрешности, возникающих при восстановлении непрерывного сигналапо его отсчетам.

10.    Причинапогрешностей при дискретизации сигналов.

11.    Вкаких случаях возможно определение полной погрешности?

12.    Изчего складывается полная погрешность дискретизации?

13.    Когдаполная погрешность будет равна нулю?

14.    Определениеполной погрешности при дискретизации детерминированного сигнала.

15.    Определениеполной погрешности при дискретизации случайного сигнала.

V.         КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

В контрольной работевнимание уделяется вопросам количественной оценке сигналов, спектральномуанализу, амплитудно-частотным и фазо-частотным характеристикам, модуляции идетектированию, а также помехоустойчивому кодированию.

Каждый студентвыполняет 4 из девяти работ в соответствии с индивидуальным заданием или 4задачи из таблицы 4.1. Студент выбирает номера задач по последней цифре шифра(номера зачетной книжки).

Таблица4.1.

Последняя цифра шифра

Номер задач

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1-задача 9 2 9 1 9 2 1 9 2 1 2-задача 7 4 7 3 8 4 4 8 3 3 3-задача 5 6 6 6 5 5 6 5 6 5 4-задача 3 8 4 8 3 7 7 3 8 7

 

Задача 1

Задан источник сообщений А=/> с вероятностями, представленнымив табл. 2 в зависимости от последней цифры шифра.

Таблица 4.2.

Последняя цифра шифра

Номер задач

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Р (а1)

0,2 0,3 0,15 0,25 0,15 0,2 0,25 0,4 0,2 0,1

Р (а2)

0,3 0,2 0,35 0,2 0,2 0,35 0,2 0,2 0,3 0,2

Р (а3)

0,25 0,15 0,3 0,1 0,3 0,25 0,3 0,3 0,4 0,3

Р (а4)

0,15 0,1 0,1 0,15 0,1 0,5 0,1 0,2 0,3 0,4

Р (а5)

0,1 0,25 0,2 0,1 0,2 0,1 0,15 0,1 0,2 0,3

1.   Найтиколичество информации, содержащейся в каждом из символов источника при ихнезависимом выборе.

Вычислить энтропию и избыточностьзаданного источника.

2.   Показать,что при равных объемах алфавитов N, энтропия H(A) имеет максимальноезначение Hmax (A)=log2Nпри равновероятных символах.

3.   Описатьфизические характеристики дискретных каналов и сигналов, а также процесспреобразования дискретных сообщений в электрические сигналы.

Задача 2

Задан каналсвязи с полосой частот Fк, время использование Tк. В канале действует шум с равномерной спектральнойплотностью мощности Gш, физический объем канала Vк

Таблица 4.3.

Параметры Последняя цифра шифра 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Fк, кГц

10 10 20 10 1 10 5 7 10 5

Тк, с

10 5 10 1 10 5 2 7 10 1

Gш, МВТ/Гц

10-4

10-4

10-3

10-4

10-3

10-3

10-5

10-4

10-5

10-3

106

106

107

105

106

106

105

106

104

105

1.    Найтипредельную мощность сигнала, который может быть передан по данному каналу.

2.    Представитьструктурную схему системы передачи информации

3.    Привестиклассификацию и дать описание помех возникающих в канале связи.

Задача 3

Задан стационарный случайныйпроцесс x(t)который имеет одномерную функцию плотности вероятности (ФПВ) мгновенныхзначений W(x). График и параметры сигналаприведены в табл. 4.4.

еще рефераты
Еще работы по коммуникациям и связям