close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Nikitin Radiotekhn sis

код для вставкиСкачать
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
САНКТ&ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
Программа, методические указания
и контрольные задания
Санкт&Петербург
2007
Составитель Г. И. Никитин
Рецензент доцент кафедры «Информационные и вычислительные
системы» Санкт&Петербургского государственного университета
путей сообщения А. В. Красновидов
Изложены методические указания, программа, вопросы для са&
мопроверки, контрольные задания и перечень лабораторных работ
по курсу "Радиотехнические системы передачи информации". Пред&
назначены для студентов заочной формы обучения специальности
'Радиотехника".
Подготовлены кафедрой радиотехнических систем и рекомендо&
ваны к изданию редакционно&издательским советом Санкт&Петер&
бургского государственного университета аэрокосмического прибо&
ростроения.
Редактор А. В. Подчепаева
Верстальщик С. Б. Мацапура
Сдано в набор 28.04.07. Подписано к печати 15.05.07.
Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,1.
Уч.&изд. л. 1,2. Тираж 150 экз. Заказ №
Редакционно&издательский центр ГУАП
190000, Санкт&Петербург, Б. Морская ул., 67
©
2
ГУАП, 2007
1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
По оценкам ведущих специалистов мира ХХI век ознаменуется
созданием Глобальной Информационной Инфраструктуры – ГИИ,
являющейся совокупностью Национальных Информационных Ин&
фраструктур.
ГИИ характеризуется ростом мобильности (сотовые и транкинго&
вые сети связи, спутниковые системы персональной связи), интел&
лектуальности (интеллектуальные сети связи) и мультимедийности
(сочетание широкополосной связи, Интернета и других технических
и технологических идей и изобретений).
В этих условиях особую роль приобретают радиотехнические сис&
темы передачи информации (РТСПИ). В связи с этим чрезвычайно
важно ориентироваться в путях развития РТСПИ, представлять пре&
дельные и реальные возможности технических средств и систем пере&
дачи информации.
Лекционный курс «Радиотехнические системы передачи инфор&
мации» содержит основы теории, принципы построения и методы
расчета характеристик РТСПИ как в целом, так и отдельных звеньев
системы. Изучаются единые методы решения разнообразных задач,
возникающих при передаче информации от источника до получате&
ля, которые присущи как непосредственно системам связи и радио&
вещания, так и телевидению, радиотелеметрии, радиоуправлению, а
также радиолокационным и радионавигационным системам. Подав&
ляющее число современных систем связи работает при передаче ши&
рокого спектра сообщений (от телеграфа до телевидения) в цифровом
виде.
В процессе изучения курса РТСПИ студенты знакомятся одновре&
менно с основами теории информации и кодирования.
Для успешного освоения курса студентам необходимы твердые
знания по математике (теория вероятности, основы вычислитель&
ной математики), физике (электромагнитное поле, колебания и вол&
ны), радиотехническим цепям и сигналам (спектральный анализ, со&
гласованная фильтрация сигналов на фоне помех), теории и техники
радиотехнических систем (потенциальная помехоустойчивость, син&
тез оптимальных систем), импульсным и вычислительным устрой&
3
ствам (системы счисления, основы цифровой обработки сигналов), а
также по антеннам, радиоприемным и радиопередающим устрой&
ствам.
По наиболее трудным для усвоения разделам будут прочитаны
лекции, По всем разделам курса студенты получают консультации у
преподавателей. В программе курса по возможности использованы
упрощенные математические модели, для которых получаемые ре&
зультаты оказываются достаточно понятными, уделяется повышен&
ное внимание физическому толкованию получаемых результатов и
их прикладной стороне, позволяющей производить инженерные рас&
четы и оценки. Усвоение курса РТСПИ в соответствии с программой
облегчает студентам восприятие материала, содержащегося в много&
численной литературе, освещающей различные вопросы, возникаю&
щие при создании конкретных РТСПИ, позволит им быстрее ориен&
тироваться в этой литературе при решении тех или иных задач в про&
цессе последующего курсового и дипломного проектирования и
дальнейшей инженерной деятельности.
Основной формой изучения курса для студентов&заочников явля&
ется самостоятельная работа над учебным материалом по программе
и проработка литературы, рекомендованной далее в методических
указаниях. При изучении курса рекомендуется в первую очередь ис&
пользовать работы [1–7]. Изданные в ГУАП методические указания
«Основы кодирования сообщений в системах связи» [3], в которых
изложены вопросы цифрового кодирования в РТСПИ, имеются в до&
статочном количестве в библиотечном фонде и читальном зале ГУАП.
При ссылках на рекомендуемую литературу указывается ее номер в
списке и номера страниц.
После изучения материалов раздела нужно ответить на соответ&
ствующие вопросы для самопроверки, которые приведены в конце
каждого раздела программы. Ответы на вопросы для самопроверки
являются важным средством самоконтроля и позволяют глубже ус&
воить учебный материал и закрепить его в памяти.
В помощь студентам заочной формы обучения в период зачетно&
экзаменационной сессии читаются установочные лекции, в которых
излагаются наиболее трудные для понимания или недостаточно ос&
вещенные в литературе разделы программы.
Для закрепления теоретических знаний, получаемых студентами
в процессе самостоятельной работы с книгой, программой предусмат&
ривается проведение практических занятий и /или лабораторных
работ в период зачетной сессии и выполнение двух контрольных ра&
бот в течение семестра.
4
Знания студентов, приобретенные ими в процессе работы с лите&
ратурой в семестре, контролируются при проведении практических
занятий, при проверке выполнения ими контрольных заданий и при
защите отчетов по выполненным лабораторным работам. Окончатель&
ная оценка знаний студентов и качества их самостоятельной работы
над изучением курса РТСПИ в семестре производится во время ре&
зультирующего зачета по курсу.
Библиографический список
1. Радиосистемы передачи информации: Учеб. пособие для ву&
зов / В. А. Васин, В. В. Калмыков и др. Под ред. И. Б. Федорова и
В. В. Калмыкова. М.: Горячая линия – Телеком, 2005. 472 с.
2. Волков Л. Н, Немировский М. С, Шинаков Ю. С. Системы циф&
ровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: Учеб. пособие.
М.: Эко&Трендз, 2005. 392 с.
3. Никитин Г. И. Основы кодирования сообщений в системах свя&
зи: Метод.указания / СПб ГУАП. СПб., 2004. 136 с.
4. Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для вузов /
В. И. Иванов, В. Н. Гордиенко и др. Под ред.В. И. Иванова. М.: Горя&
чая линия – Телеком, 2003. 232 с.
5. Андрианов В. И., Соколов А. В. Средства мобильной связи. СПб.:
BHV 1998. 256 с.
6. Карташевский В. Г., Семенов С. Н., Фирстова Т. В. Сети под&
вижной связи. М.: Эко&Трендз, 2001. 210 с.
7. Никитин Г. И., Поддубный С. С. Радиотехнические системы
передачи информации: Учеб. пособие / ЛИАП. Л., 1988. 60 с.
5
2. ПРОГРАММА КУРСА
И ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
Введение
Назначение и задачи курса РТСПИ. Роль и значение радиотехни&
ческих систем передачи. Краткая история развития систем передачи
информации. Обобщенная модель систем связи. Преимущества сис&
тем передачи цифровой информации. Диапазоны радиоволн, исполь&
зуемые в системах связи. Службы систем радиосвязи. [1, с. 5–6; 2,
с. 9–10].
Вопросы для самопроверки
1. Объясните назначение основных частей систем связи и дайте
расшифровку терминов «система связи», «источник сообщений»,
«сигнал, помеха, канал связи».
2. Поясните назначение таких элементов систем связи, как кодер
источника, кодер канала, декодер источника, декодер канала и раз&
личия между ними.
3. Назовите фамилии ученых, внесших первоначальный вклад в
развитие систем передачи информации.
4. Перечислите достоинства передачи информации в цифровом виде.
5. Перечислите диапазоны радиоволн, используемые в различных
службах связи.
Тема 1. Общие сведения о РТСПИ
1.1. Сообщение и сигнал. Аналоговые и дискретные сообщения.
Код и его элементы. Модуляция, Понятие меры информации по Хар&
тли и по Шеннону. Энтропия и ее основные свойства. [1, с. 5–15; 2,
с. 41–53; 3, с. 11–16; 34–43].
1.2. Классификация сигналов по амплитудно&временному призна&
ку. Спектры простейших сигналов. Объем сигнала. Пропускная спо&
собность систем связи. Преобразование сигнала и его объема. [1,
с. 6–8; 16–18; 3, с. 9–11].
1.3. Структурная схема систем связи. [1, с. 9–1; 3, с. 4–8].
1.4. Особенности передачи и приема сообщений (задержка на вре&
мя распространения, аппаратурная и кодовая задержки, изменение
формы сигнала на выходе согласованного фильтра, межсимвольные
искажения). [1, с. 45–52].
1.5. Показатели качества систем связи. Информационно&техни&
ческие (достоверность, помехоустойчивость, скорость передачи ин&
формации, диапазон частот) и конструктивно&эксплуатационные
(объем и масса аппаратуры, энергетический КПД, мобильность, на&
дежность, стоимость). [1, с. 16–18; 3, с. 9–11].
6
1.6. Классификация РТСПИ (по виду распространения радиоволн,
по режиму совместной работы абонентов). Наземные и космические
системы связи. Сравнение различных видов связи. [1, с. 15–16; 5,
с. 11–27; 6, с. 9–14].
1.7. Виды разделения каналов в системах связи. Многостанцион&
ный доступ. Частотное, временное, кодовое разделение каналов. Осо&
бенности построения систем с многостанционным доступом. Асинх&
ронные адресные системы. Системы с закрепленными каналами и со
свободным доступом. [1, с. 242–261; 305–309].
Вопросы для самопроверки
1. Приведите классификацию сигналов. Дайте графическое пред&
ставление сигналов в этой классификации.
2. Какими параметрами характеризуются сигналы, какие физи&
ческие характеристики сигнала определяют его объем?
3. Дайте определение алфавита источника, объема алфавита кода
и основания кода.
4. Приведите формулу для определения количества информации
по Шеннону. Чем отличается вероятностная модель источника сооб&
щения у Шеннона от модели источника сообщения Хартли?
5. Дайте понятие энтропии источника сообщения при отсутствии
статистической связи между символами и перечислите ее основные
свойства.
6. Изобразите спектрограмму радиотелефонного сигнала на несу&
щей частоте при амплитудной модуляции.
7. Изобразите спектрограмму бесконечной последовательности ви&
деоимпульсов с длительностью 1 мкс и периодом следования 5 мкс.
Как изменится спектр, если длительность импульсов принять рав&
ной 0,5 мкс, а период – 10 мкс?
8. Изобразите спектрограмму радиоимпульсов на несущей часто&
те при параметрах последовательности по п.7.
9. Нарисуйте структурную схему системы передачи дискретных
сообщений и выделите в ней кодек и модем.
10. Как выглядит форма выходного сигнала при подаче на вход
согласованного фильтра прямоугольного видеоимпульса? Дайте оп&
ределение согласованного фильтра.
11. Поясните с помощью временной диаграммы физику возникно&
вения межсимвольных искажений.
12. Объясните разницу между технической и информационной ско&
ростью передачи информации. В каких случаях техническая скорость
может быть больше информационной, а в каких меньше?
13. Перечислите причины появления ошибок при передаче инфор&
мации по каналам связи.
7
14. Приведите примеры мероприятий, повышающих скрытность
работы РТСПИ.
15. Назовите основные причины быстрого развития систем пере&
дачи цифровой информации.
16. В чем различие между системами связи со свободным и направ&
ленным распространением сигналов? Приведите примеры подобных
систем.
17. Почему в современных РТСПИ наиболее широко используют&
ся дециметровый и сантиметровый диапазоны?
18. Назовите основные особенности транкинговых, сотовых и спут&
никовых систем связи.
19. Перечислите основные особенности тропосферных, ионосфер&
ных и метеорных систем связи.
20. Нарисуйте спектрограмму и временную диаграмму сигналов
при частотном и временном разделении каналов.
21. На временной диаграмме приведите пример сигналов при ко&
довом разделении каналов.
Тема 2. Принципы организации связи
в автоматизированных системах управления
воздушным движением (УВД)
2.1. Структура автоматизированных систем УВД. Принцип орга&
низации внешней связи в автоматизированных системах УВД. Сис&
тема воздушной телефонной связи. Системы наземной связи и пере&
дачи данных. [7, с. 3–10].
2.2. Радиостанции ближней и дальней связи. Особенности и ос&
новные параметры бортовых радиостанций. Достоинства и недостат&
ки ультракоротковолнового диапазона волн. Аварийно&спасатель&
ные радиостанции. Спутниковая система КОСПАС&САРСАТ. [7,
с. 10–18].
2.3. Принципы формирования и приема сигналов в аналоговых
каналах авиационной воздушной радиосвязи: амплитудная модуля&
ция, однополосная модуляция с полностью и частично подавленной
несущей частотой. [7, с. 18–27].
Вопросы для самопроверки
1. Нарисуйте структурную схему автоматизированной системы
оперативного УВД. Назовите основные комплексы АС УВД и пояс&
ните их взаимодействие.
2. Приведите классификацию внешней связи в АС УВД.
3. Поясните схему организации авиационной воздушной связи
каналов «земля – борт» и «борт – земля».
8
4. Нарисуйте и поясните работу структурной схемы системы пере&
дачи данных от наземных радиолокационных станций к вычисли&
тельному комплексу центра УВД.
5. На какие типы по режиму работы делятся системы радиосвязи?
В каком режиме и почему работают бортовые радиостанции летатель&
ных аппаратов?
6. Почему в современных РТСПИ наиболее широко используются
дециметровый и сантиметровый диапазоны? Какой диапазон исполь&
зуется в спутниковых системах связи?
7. Перечислите особенности выбора технических параметров ра&
диостанций ближней связи: по диапазону радиочастот, числу кана&
лов, мощности передатчика и т.п.
8. Нарисуйте и объясните работу структурной схемы канала свя&
зи с амплитудной модуляцией (АМ). Перечислите основные достоин&
ства и недостатки режима работы с АМ.
9. Нарисуйте структурную схему и поясните работу радиостанции
дальней связи с однополосной АМ с полностью и частично подавлен&
ной несущей частотой.
Тема 3. Принципы формирования и обработки сигналов
в системах передачи дискретных сообщений
3.1. Принцип передачи дискретных сообщений. Типовые наборы
помехоустойчивых сигналов. [1, с. 19–34; 7, с. 27–40].
3.2. Методы модуляции при передаче дискретных сигналов. Амп&
литудная модуляция. Разновидности частотной модуляции (ЧМ).
ЧМ с непрерывной фазой, с минимальным сдвигом. Разновидности
фазовой модуляции. Относительная фазовая модуляция. [2, с. 37–
40; 7, с. 40–56].
3.3. Краткая классификация помех. Аддитивные и мультипли&
кативные помехи.
Сравнение помехоустойчивости приема при различных видах мо&
дуляции сигналов. Прием сигналов в каналах с замираниями. Слож&
ные сигналы. Системы связи с программной перестройкой рабочих
частот (ППРЧ). [1, с. 142&153; 2, с. 223–226; 227–237].
Вопросы для самопроверки
1. Перечислите основные применяемые в технике связи типы сиг&
налов и их особенности.
2. Приведите примеры простых и сложных ортогональных сигна&
лов с частотной и фазовой модуляцией.
3. Поясните сущность квадратурной амплитудной модуляции
(КАМ). Каково соотношение технической и информационной скоро&
стей передачи при КАМ?
9
4. Зачем в приемнике АМ сигналов необходимо иметь автомати&
ческую регулировку усиления? Почему такая регулировка не требу&
ется в приемниках ЧМ и ФМ сигналов?
5. Каковы достоинства частотно&модулированных сигналов с не&
прерывной фазой (ЧМНФ)? Как формируются сигналы ЧМНФ?
6. В чем заключаются особенности приема простых ФМ сигналов?
7. Дайте сравнительную характеристику различных схем форми&
рования опорного напряжения при приеме простых ФМ сигналов.
8. В чем суть метода передачи информации сигналами с относи&
тельной фазовой модуляцией (ОФМ)?
9. Сравните помехоустойчивость систем с ОФМ и ФМ.
10. Назовите основные виды помех, действующих в радиолиниях.
11. Что понимается под аддитивными и мультипликативными
помехами?
12. Нарисуйте, как выглядят зависимости вероятности ошибки от
отношения сигнал/шум для двоичных сигналов при различных мето&
дах модуляции: АМ, ЧМ,ФМ и ОФМ. Объясните ход зависимостей.
13. Перечислите различные способы борьбы с замираниями в ка&
налах и дайте сравнительную характеристику способов.
14. Приведите примеры сложных сигналов. По какому параметру
они отличаются от простых сигналов?
15. С какими видами помех позволяют бороться сигналы с про&
граммной перестройкой рабочих частот?
Тема 4. Представление информации
в цифровой форме. Первичные коды
4.1. Дискретизация (квантование) непрерывных сообщений по
времени и по уровню. Теорема Котельникова. Компаундирование
сигналов. Системы счисления. [1, с. 26–40; 2, с. 30–37; 3, с 4–8].
4.2. Характеристики кодов: основание, длина кодового слова, ко&
довый словарь, избыточность, кодовое расстояние, кратность ошиб&
ки, вес и взвешенность кода. Стандартные первичные коды. Основ&
ные виды первичных кодов: натуральный двоичный код, симметрич&
ный код, код Грея. [3, с. 11–19].
4.3. Пути повышения помехоустойчивости цифровых РТСПИ.
Системы без обратной связи, адаптивные системы с обратной свя&
зью. Области применения цифровых РТСПИ: транкинговые, сото&
вые, спутниковые и др. [4, с. 169–210].
Вопросы для самопроверки
1. Поясните принципы преобразования непрерывных сообщений
в цифровые. Дайте определение теоремы Котельникова и поясните ее
физическую сущность.
10
2. Чему равен временной интервал квантования по Котельникову
для сообщения телеметрической системы, в которой максимальная
частота 10 Гц? То же для телевизионного сообщения с верхней часто&
той 6 МГц.
3. Непрерывное сообщение с верхней граничной частотой спектра
10 кГц преобразуется в цифровое и передается с использованием пя&
тиразрядного двоичного кода. Определите минимальную техничес&
кую скорость передачи данных.
4. Что такое равномерное квантование по уровню? Как определя&
ется ошибка при таком квантовании?
5. Что такое неравномерное квантование? Как определяются ин&
тервалы и уровни квантования? Как находятся ошибки при таком
квантовании?
6. С какой целью осуществляется операция компаундирования
сигналов, из каких процедур она состоит?
7. Почему для передачи цифровой информации в основном приме&
няется двоичная система счисления?
8. Какими преимуществами обладает троичная система счисле&
ния по сравнению с другими системами счисления?
9. Какой код называется первичным? Какой избыточностью об&
ладает такой код?
10. Перечислите и дайте определение основных характеристик
кодов, поясните их физическую сущность.
11. Дайте сравнительную характеристику натурального двоично&
го кода и кода Грея.
12. Назовите основные области применения цифровых РТСПИ и
дайте их характеристику.
Тема 5. Основы теории кодирования
5.1. Назначение и классификация кодов. Устранение избыточно&
сти источника сообщений. Понятие оптимального кода. Свойства
оптимальных и подоптимальных кодов. Неравномерные эффектив&
ные коды. Коды Шеннона&Фано и Хафмана. Достоинства и недостат&
ки эффективных кодов. [1, с. 71–73; 3, с. 43–51].
5.2. Передача сообщений по каналам связи с шумом. Теорема
Шеннона о кодировании при наличии шума. Принципы помехоус&
тойчивого кодирования. Метод многократного повторения. Простей&
шие избыточные коды: код с постоянным весом, код с проверкой на
четность, инверсный код. [3, с. 19–20; 69–72].
5.3. Классификация помехоустойчивых корректирующих кодов.
Непосредственное описание кодов Хемминга. Кодирование и декоди&
рование корректирующих кодов. [1, с. 164–168; 3, с. 69–83].
11
5.4. Циклические корректирующие коды. Порождающие поли&
номы циклических кодов. Принципы формирования и обработки раз&
решенных кодовых комбинаций. Коды Боуза – Чоудхури – Хоквин&
гема (БЧХ). [3, с. 92–118].
Вопросы для самопроверки
1. Дайте определение избыточности источника сообщений, коэф&
фициентов сжатия и избыточности.
2. Объясните, зачем надо проводить эффективное (статистичес&
кое) кодирование и в чем его суть?
3. Поясните связь между скоростью передачи информации и про&
пускной способностью дискретного канала.
4. Дайте определение теоремы кодирования для канала без помех.
Какие свойства оптимальных кодов являются следствием этой тео&
ремы?
5. Почему оптимальные коды называются «префиксными»? Ка&
кой факт подчеркивается этим названием?
6. Перечислите особенности эффективных кодов, что такое «не&
приводимость» кода, что понимается под термином «упругая задер&
жка»?
7. Как влияют помехи на декодирование сообщений при эффек&
тивном кодировании, что такое «трек ошибки»? Приведите при&
меры.
8. Перечислите операции, которые необходимо выполнить при
максимально эффективной и помехоустойчивой передаче бинарных
последовательностей.
9. Сформулируйте теорему Шеннона о кодировании при наличии
в канале шума.
10. Приведите классификацию корректирующих кодов.
11. Дайте определение основных характеристик корректирующих
кодов.
12. Что такое минимальное кодовое расстояние? Укажите коли&
чественную связь между минимальным кодовым расстоянием и кор&
ректирующей способностью кода.
13. Рассмотрите преимущества и недостатки метода многократ&
ного повторения.
14. К какому классу кодов относятся коды Хемминга?
15. Дайте определение синдрома ошибок и шумового вектора.
16. Поясните принцип работы кодирующего и декодирующего ус&
тройств для кода Хемминга.
17. Циклические коды и их особенности.
12
Тема 6. Методы синхронизации и фазирования в РТСПИ
6.1. Задачи синхронизации в РТСПИ. Классификация систем син&
хронизации. Требования к системам синхронизации. Принципы и
этапы синхронизации. [1, с. 261–291; 2, с. 334–354].
6.2. Синхронизация по несущей частоте, по символу, кодовому
слову, циклу, кадру. Системы частотной и фазовой автоподстройки
частоты (ЧАП и ФАПЧ). Автокорреляционные функции сигналов.
Скремблирование. Коды Баркера. [2, с. 204–206; 215–223].
6.3. Особенности синхронизации в системах с широкополосными
сигналами. М&последовательности. Принципы криптограммирова&
ния цифровых сообщений. Особенности синхронизации в многока&
нальных цифровых РТСПИ. [2, с. 216–223].
Вопросы для самопроверки
1. Какие последовательности событий называются синхронными?
2. Приведите классификацию основных методов синхронизации.
3. Какие РТСПИ называются асинхронными?
4. Поясните принципы тактовой и цикловой синхронизации в
цифровых РТСПИ,
5. С какой целью в РТСПИ используют «пилот сигналы»?
6. Перечислите этапы синхронизации.
7. На временной диаграмме приведите пример старт&стопного ме&
тода синхронизации. Поясните его достоинства и недостатки.
8. Что понимается под термином «скремблирование»? С какой
целью оно применяется? Приведите примеры кодов, решающих за&
дачу скремблирования.
9. Как влияют ошибки устройств тактовой и цикловой синхрони&
зации на помехоустойчивость?
10. В чем достоинство кодов Баркера? Какое максимальное значе&
ние базы имеет кодовая последовательность Баркера?
11. Как влияет база сложного сигнала на точность синхрониза&
ции?
12. Каковы принципы генерирования М&последовательностей?
13. Поясните принципы криптограммирования цифровых после&
довательностей. Какова роль синхронизации при этом?
14. Поясните особенности синхронизации в многоканальных
РТСПИ с временным разделением каналов.
Тема 7. Многостанционные РТСПИ. Транкинговые, сотовые и
спутниковые системы связи
7.1. Принципы многостанционного доступа. Системы с частот&
ным разделением каналов. Эффективность использования полосы
13
рабочих частот в системах с разделением по частоте. Системы с вре&
менным разделением каналов. Асинхронные адресные системы. [1,
с. 242–261; 2, с. 160–213].
7.2. Принципы построения транкинговых сетей. Услуги сетей тран&
кинговой связи. Цифровые стандарты транкинговой связи. [6, с. 188–
198; 218–248].
7.3. Этапы развития систем сотовой связи. Принципы функцио&
нирования сотовых систем подвижной связи. Общая характеристи&
ка системы GSM. Формирование широкополосных сигналов в систе&
ме CDMA.[1, с. 378–465; 2, с. 365–373; 4, 5, 6].
7.4. Состав и назначение систем спутниковой связи. Орбиты ИСЗ
и зоны обслуживания систем спутниковой связи (ССС). Энергетика
спутниковых линий. Бортовые комплексы ИСЗ и состав земных стан&
ций ССС. Глобальные и региональные ССС. Отечественные ССС Прин&
ципы работы системы поиска аварийных судов КОСПАС&САРСАТ.
[1, с. 291–378; 2, с. 354–364; 374–382; 4, 5, 6].
Вопросы для самопроверки
1. В каких случаях используются многоканальные системы свя&
зи? В чем их преимущества?
2. Какие требования предъявляются к канальным сигналам при
формировании группового сигнала системы многоканальной пере&
дачи?
3. Какие принципы уплотнения каналов существуют?
4. Поясните принцип работы систем с частотным разделением ка&
налов (ЧРК). Каковы причины переходных искажений в системах с
ЧРК?
5. Поясните принцип работы систем с временным разделением
каналов. Каков механизм возникновения переходных искажений в
системах с ВРК?
6. Каким условиям должны удовлетворять канальные сигналы в
системах с кодовым разделением каналов (КРК)?
7. Составьте структурную схему многоканальной системы с ЧРК
и приведите спектрограммы сигналов при формировании группового
сигнала и разделения сигналов на приемной стороне.
8. Составьте структурную схему многоканальной системы с ВРК и
постройте временные диаграммы формирования группового сигнала
и выделения канальных сигналов на приемной стороне. Как опреде&
ляется полоса частот многоканальных систем с ВРК?
9. Дайте сравнительную оценку систем с ЧРН и ВРК.
10. В чем основное различие между многоканальными и много&
станционными РТСПИ?
14
11. Какие сигналы называются шумоподобными, каковы их ос&
новные свойства? Приведите примеры формирования шумоподобных
сигналов.
12. В чем суть метода синхронизации при многостанционном дос&
тупе с ВРК?
13. Перечислите достоинства и недостатки систем с многостанци&
онным доступом с ВРК?
14. Принципы построения и услуги сетей транкинговой связи.
15. Приведите примеры цифровых стандартов транкинговой
связи.
16. Принципы функционирования систем сотовой радиосвязи.
17. Состав систем сотовой связи, Повторное использование час&
тот.
18. Алгоритмы функционирования систем сотовой связи.
19. Принципы построения и общие характеристики сотовой сис&
темы стандарта GSM, структура и формирование сигналов.
20. Общая характеристика и принципы функционирования сис&
темы сотовой подвижной связи CDMA.
21. Организация эстафетной передачи и роуминга в сотовых сис&
темах связи.
22. Перечислите и прокомментируйте основные технические дан&
ные систем спутниковой связи. Какие орбиты ИСЗ используются для
организации ССС?
23. Структура спутниковых систем персональной связи. Косми&
ческий и наземный сегменты.
24. Низкоорбитальные и среднеорбитальные ССС. Пояса Ван&
Аллена.
25. Системы связи с использованием геостационарных спутни&
ков. Отечественные системы спутниковой связи «Банкир» и «Ямал».
26. Поясните принципы построения международной космической
системы обнаружения терпящих бедствие КОСПАС&САРСАТ.
15
3. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
Целью проведения практических занятий является развитие у
студентов навыков выполнения самостоятельных расчетов по выбо&
ру основных тактико&технических характеристик РТСПИ и по оцен&
ке возможностей применения систем связи при различной помеховой
обстановке.
В период зачетной сессии студенты заочного факультета выпол&
няют один из вариантов практических занятий по следующей тема&
тике.
1. Системы счисления. Оптимальное основание системы при циф&
ровом кодировании сигналов. Теорема Котельникова. Основы тео&
рии информации. [1, с. 26–40; 2, с. 30–37; 3, с. 34–43].
2. Виды модуляции. Относительная фазовая модуляция (ОФМ).
Перекодировка цифровых сигналов при ОФМ. Сравнение помехоус&
тойчивости приема при различных видах модуляции. [1, с. 133–142;
2, с. 37–40].
3. Эффективное кодирование дискретных сообщений. [1, с. 71–
73; 3, с. 32–51].
4. Корректирующие коды. Методы кодирования и декодирования
кодов Хемминга. [3, с. 82–86].
5. Особенности синхронизации в цифровых РТСПИ. Коды Барке&
ра. Построение автокорреляционных функций. М&последовательно&
сти. [2, с. 216–223].
6. Транкинговые, сотовые и спутниковые системы связи. Общие
характеристики. [1, с. 261–465; 2, с. 354–386; 6, с. 188–248].
16
4. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
Лабораторные занятия предназначены для более детального оз&
накомления студентов с основами теории информации и кодирова&
ния. Все работы посвящены исследованию кодов, обнаруживающих
и исправляющих ошибки при передаче цифровой информации в за&
шумленных каналах. Коды нашли широкое применение практичес&
ки во всех РТСПИ. В процессе изучения курса студенты выполняют
одну из четырех лабораторных работ:
№1. Первичные коды [3, с. 4–12].
№2. Эффективные коды [3, с. 32–69].
№3. Корректирующие коды Хемминга [3, с. 69–92].
№4. Циклические коды [3, с. 92–135].
Все работы выполняются в дисплейном классе кафедры на компь&
ютерах. Перед выполнением лабораторной работы студентам необ&
ходимо усвоить основные сведения из теории, относящиеся к работе,
ознакомиться с задачами исследования. По всем лабораторным ра&
ботам имеются изданные в ГУАП методические указания к выполне&
нию работ [3], где излагаются соответствующие разделы теории, опи&
сан порядок выполнения, оформления и сдачи отчета по каждой ра&
боте.
17
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
В течение семестра каждый студент должен выполнить два конт&
рольных задания.
Задание 1
Алфавит источника сообщений состоит из пяти символов (i = 1–5).
Вероятность появления символов определяется по формуле
pi = 1/(ni + 4),
где ni – одна (каждая) из четырех последних цифр в номере зачетной
книжки студента. Вероятность пятого символа удовлетворяет усло&
вию нормировки (∑pi = 1).
Cкорость передачи сообщений – 5 символов в секунду.
Найти энтропию источника сообщений, избыточность и произво&
дительность источника, а также пропускную способность канала.
Оцените качество согласования источника с каналом. [3, с. 34–44].
Задание 2
Дан ансамбль из шести сообщений S1–S6 со следующими априор&
ными вероятностями рi их появления на выходе источника сообще&
ний (см. таблицу).
Номер варианта соответствует последнему номеру зачетной книж&
ки студента.
Априорные вероятности
Сообщения
Si
S1
S2
S3
S4
S5
S6
Варианты
0
0,4
0,2
0,2
0,1
0,05
0,05
1
0,45
0,15
0,14
0,11
0,09
0,06
2
0,26
0,24
0,20
0,20
0,05
0,05
3
0,29
0,26
0,17
0,13
0,11
0,04
4
0,3
0,22
0,18
0,15
0,08
0,07
5
0,3
0,3
0,12
0,10
0,10
0,08
6
0,4
0,2
0,18
0,12
0,07
0,03
7
0,35
0,25
0,20
0,10
0,06
0,04
8
0,32
0,20
0,18
0,12
0,10
0,08
9
0,31
0,25
0,19
0,15
0,07
0,03
Закодировать данные сообщения неравномерными двоичными
кодами: Шеннона–Фано и Хафмана.
Вычислить среднее количество двоичных символов, приходящихся
на одно сообщение для этих кодов. Построить кодовые деревья [3,
с. 32–59].
18
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие методические указания .........................................
Библиографический список .............................................
2. Программа курса и вопросы самопроверки .........................
3. Практические занятия ...................................................
4. Лабораторные занятия ...................................................
5. Контрольные задания.....................................................
3
5
6
16
17
18
19
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
74 Кб
Теги
sis, radiotekhn, nikitin
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа