Краткое содержание курса Тема Алгоритмы цифровой обработки сигналов. Тема Математические модели каналов связи

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

(144 часа,)

Математические модели каналов связи. Преобразование сигналов в каналах связи.

2. Преобразование детерминированных сигналов в детерминированных линейных каналах связи. Интеграл Дюамеля.

3. Модели непрерывных каналов связи *

4. Идеальный канал без помех

5. Канал с аддитивным гауссовским шумом

6. Канал с неопределённой фазой сигнала и аддитивным шумом

7. Канал с межсимвольной интерференцией (МСИ) и аддитивным шумом

8. Модели дискретных каналов связи *

9. Модели дискретных каналов: ДСК, ДСК со стиранием, ДНК (двоичный несимметричный )

10. Модель дискретно-непрерывного канала

1. 
   Количественная мера информации дискретного источника.
   
2. 
   Дискретные ансамбли и источники. Количество информации в дискретном сообщении. Энтропия ансамбля. Условная информация. Условная энтропия. Совместная энтро­пия. Энтропия дискретного стационарного источника на сообщение.
   
3. 
   Собственная информация источ­ника. Энтропия источника без памяти. Взаимная информация - количество информации па выходе дискретного канала отно­сительно его входа. Скорость передачи информации по дискретному каналу. Классификация и характеристики каналов связи. Количество информации, передаваемой по каналу связи. Вза­имная информация и ее свойства.
   
4. 
   Эффективное кодирование дискретных сообщений, теорема оптимального кодирова­ния для каналов без помех. Сжатие сообщений. Укрупнение алфавита и неравномерное кодирование.
   
5. 
   Пропускная способность канала связи, определение. Пропускная способность двоич­ного симметричного канала.
   
6. 
   Пропускная способность непрерывного канала с аддитивным квазибелым гауссовым шумом, формула Шеннона.
   
7. 
   Теоремы оптимального кодирования для канала с помехами.
   

1. 
   Кодирование источника и кодирование для канала с шумами. Избыточность и от­носительная скорость кода. Примитивное (безызбыточное) кодирование. Неравномерное кодирование с однозначным декодированием. Оптимальные неравномерные двоичные коды. Код Фано-Шеннона. Код Хаффмена.
   
2. 
   Принципы помехоустойчивого кодирования. Блочные корректирующие коды. Обна­ружение и исправление ошибок. Кодовое расстояние. Систематические линейные коды, порождающие матрицы. Проверочные матрицы. Коды Хемминга.
   
3. 
   Теория помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений.
   
4. 
   Постановка задачи об оптимальном демодуляторе (приемнике) дискретных сообще­нии. Критерии качества и правила приема дискретных сообщений. Критерий максимума средней вероятности правильного приема. Решающая схема, построенная по правилу мак­симума апостериорной вероятности. Отношение правдоподобия.
   
5. 
   Оптимальный прием в дискретно-непрерывном канале без искажений при наличии аддитивного белого шума. Оптимальные алгоритмы приема (синтез алгоритмов) и схем оптимальных приемников при полностью известных сигналах (корреля­ционный приемник). Структурная схема АФ в системе АМ, ФМ. Согласованный фильтр, структурная схема оптимального ДМ с СФ. Цифровые методы обработки сигналов в приемниках, неоптимальные методы приема дискретных сообщений.
   
6. 
   Потенциальная помехоустойчивость при точно известном множестве сигналов. (помехоустойчивость оптимального когерентного приема). Веро­ятность ошибки приема для двоичной системы сигналов при белом гауссовом шуме. Сравнительная оценка помехоустойчивости АМ, ЧМ, ФМ - сигналов. Относительная фа­зовая модуляция (ОФМ). Прием сигналов ОФМ методом сравнения полярностей. Вероятность ошибки при ОФМ (многопозиционных сигналах)
   
7. 
   Оптимальный прием при неопределенной фазе и амплитуде сигнала, правило оптимального некогерентного приема, квадратурная схема реализации оптимального приема дискретных сообщений при неопределенной фазе сигнала, структурная схема его реализации на базе СФ. Вероятность ошибки в двоичной системе сигналов равной энергии ортогональных в усиленном смысле. Оптимальный алгоритм приема сигналов ОФМ при неопределенной фазе сигнала, вероятность ошибки, структурные схемы его реализации на базе АФ и СФ. Схема неоптимального приема сигналов АМ методом сравнения огибающей с пороговым уровнем. Схема неоптимального некогерентного приема сигналов ЧМ с разделительными полосовыми фильтрами. Сравнение по­тенциальной помехоустойчивости когерентного и некогерентного приема.
   
8. 
   Прием дискретных сообщений в условиях флуктуации фаз и амплитуд сигналов, вероятность ошибки. Метод раз­несенного приема. Способы разнесенного приема.
   
9. 
   Прием дискретных сообщений в каналах с сосредоточенными по спектру и импульс­ными помехами.
   
10. 
    Сравнение помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений (эквивалентная вероятность ошибки, выигрыш по эквивалентной вероятности ошибки, частотная эффективность, энергетический выигрыш при кодировании)
    

1. 
   Основные положения теории разделения сигналов в системах многоканальной связи (МКС). Структурная схема многоканальной системы передачи. Системы передачи с линейно-независимыми сигналами. Условия разделимости сигналов, определитель Грама. Частотное, временное и фазовое разделения сигналов. Структурные схемы многока­нальных систем ЧРК, ВРК, ФРК, особенности формирования групповых сигналов и по­строения разделяющих устройств.
   
2. 
   Разделение сигналов по форме. Структурная схема разделения линейно-независимых сигналов.
   
3. 
   Комбинационное разделение сигналов. Принцип комбинационного уплотнения. Структурные схемы приема сигналов ДвЧМ, ДвФМ.
   
4. 
   Система передачи с многостанционным доступом. Принцип многостанционного дос­тупа к общему тракту передачи на основе ЧРК, ВРК, разделения сигналов по форме. При­меры псевдослучайных (шумоподобных) сигналов: последовательности Баркера, ЛРП, ШПС на основе частотно-временных матриц. Принцип статистического (комбинационного) уплотнения.
   
5. 
   Принципы распределения информации. Основные положения теории массового об­служивания. Сеть распределения информации и ее элементы. Структура систем распреде­ления информации. Многоуровневая архитектура связи и протоколы.
   

Задание на контрольную работу выдается на кафедре ФиТС.

Математические модели каналов связи. Преобразование сигналов в каналах связи.

1. 
   Классификация каналов связи. Линейные и нелинейные модели каналов связи. Типы каналов
   
2. 
   Преобразование детерминированных сигналов в детерминированных линейных каналах связи. Интеграл Дюамеля.
   
3. 
   Модели непрерывных каналов связи *
   
4. 
   Идеальный канал без помех
   
5. 
   Канал с аддитивным гауссовским шумом
   
6. 
   Канал с неопределённой фазой сигнала и аддитивным шумом
   
7. 
   Канал с межсимвольной интерференцией (МСИ) и аддитивным шумом
   
8. 
   Модели дискретных каналов связи *
   
9. 
   Модели дискретных каналов: ДСК, ДСК со стиранием, ДНК (двоичный несимметричный )
   

1. 
   Количественная мера информации дискретного источника.
   
2. 
   Дискретные ансамбли и источники. Количество информации в дискретном сообщении. Энтропия ансамбля. Энтропия дискретного стационарного источника на сообщение.
   
3. 
   Собственная информация источ­ника. Энтропия источника без памяти. Взаимная информация - количество информации па выходе дискретного канала отно­сительно его входа. Скорость передачи информации по дискретному каналу. Классификация каналов связи. Количество информации, передаваемой по каналу связи.
   
4. 
   Эффективное кодирование дискретных сообщений, теорема оптимального кодирова­ния для каналов без помех. Сжатие сообщений. Укрупнение алфавита и неравномерное кодирование.
   
5. 
   Пропускная способность канала связи, определение. Пропускная способность двоич­ного симметричного канала.
   
6. 
   Теоремы оптимального кодирования для канала с помехами.
   

1. 
   Кодирование источника и кодирование для канала с шумами. Избыточность и от­носительная скорость кода. Примитивное (безызбыточное) кодирование. Неравномерное кодирование с однозначным декодированием. Оптимальные неравномерные двоичные коды. Код Фано-Шеннона. Код Хаффмена.
   
2. 
   Принципы помехоустойчивого кодирования. Блочные корректирующие коды. Обна­ружение и исправление ошибок. Кодовое расстояние. Систематические линейные коды, порождающие матрицы.
   

3. 
   Постановка задачи об оптимальном демодуляторе (приемнике) дискретных сообще­нии. Критерии качества и правила приема дискретных сообщений. Критерий максимума средней вероятности правильного приема.
   
4. 
   Оптимальный прием в дискретно-непрерывном канале без искажений при наличии аддитивного белого шума. Оптимальные алгоритмы приема (синтез алгоритмов) и схем оптимальных приемников при полностью известных сигналах (корреля­ционный приемник). Структурная схема АФ в системе АМ, ФМ. Согласованный фильтр, структурная схема оптимального ДМ с СФ.
   
5. 
   Потенциальная помехоустойчивость при точно известном множестве сигналов. (помехоустойчивость оптимального когерентного приема). Веро­ятность ошибки приема для двоичной системы сигналов при белом гауссовом шуме. Сравнительная оценка помехоустойчивости АМ, ЧМ, ФМ - сигналов. Относительная фа­зовая модуляция (ОФМ). Прием сигналов ОФМ методом сравнения полярностей.
   
6. 
   Оптимальный прием при неопределенной фазе и амплитуде сигнала, правило оптимального некогерентного приема, квадратурная схема реализации оптимального приема дискретных сообщений при неопределенной фазе сигнала, структурная схема его реализации на базе СФ.
   
7. 
   Прием дискретных сообщений в условиях флуктуации фаз и амплитуд сигналов. Метод раз­несенного приема. Способы разнесенного приема.
   
8. 
   Прием дискретных сообщений в каналах с сосредоточенными по спектру и импульс­ными помехами.
   

1. 
   Основные положения теории разделения сигналов в системах многоканальной связи (МКС). Структурная схема многоканальной системы передачи. Системы передачи с линейно-независимыми сигналами. Частотное, временное и фазовое разделения сигналов.
   
2. 
   Разделение сигналов по форме. Структурная схема разделения линейно-независимых сигналов.
   
3. 
   Комбинационное разделение сигналов. Принцип комбинационного уплотнения. Структурные схемы приема сигналов ДвЧМ, ДвФМ.
   
4. 
   Система передачи с многостанционным доступом. Принцип многостанционного дос­тупа к общему тракту передачи на основе ЧРК, ВРК, разделения сигналов по форме. При­меры псевдослучайных (шумоподобных) сигналов: последовательности Баркера, ЛРП, ШПС на основе частотно-временных матриц. Принцип статистического (комбинационного ) уплотнения.
   
5. 
   Принципы распределения информации. Основные положения теории массового об­служивания. Сеть распределения информации и ее элементы. Структура систем распреде­ления информации. Многоуровневая архитектура связи и протоколы.
   

1. 
   Теория Электрической связи: Учебник для вузов/ Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. ; под ред. Д.Д. Кловского. - М.: Радио и связь, 1998. - 432 с.
   

1. 
   Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В., Финк Л.М. Теория передачи сигналов. -М.: Радио и связь, 1986,
   
2. 
   Кловский Д.Д., Шилкин В.А. Теория электрической связи. Сб. задач и упражне­ний: Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1990. - 280 с.
   
3. 
   Андреев В.С. Теория нелинейных электрических цепей. - М.: Радио и связь, 1982.
   
4. 
   Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Радио и связь, 1986. -512с.
   
5. 
   Парамонов Ю.В. Введение в теорию и методы защиты информации: Учебное пособие, МТУ СИ. - М.: 1999.
   
6. 
   Молчанов В.Н., Наумов Н.М., Санников В.Г. Методы математического представ­ления сообщений, сигналов и помех: Учебное пособие, МТУ СИ. - М.: 1998.
   
7. 
   Колесник В.Д., Полтырев Г.Ш. Курс теории информации – М.: Наука, 1982.
   
8. 
   Котоусов А.С. Теория информации. Учебное пособие для вузов - М.: Радио и связь, 2003. – 80 с.
   
9. 
   Шеннон К. Математическая теория связи // В сб. Работы по теории информации и кибернетике.-М.: ИЛ, 1963.
   
10. 
    Дмитриев В.И. Прикладная теория информации — М.: Высшая школа. 1989.
    
11. 
    Вентцель Е.С. Теория вероятностей. — Мл Наука, 1964.