Реферат: Методические рекомендации и указания по изучению дисциплины Технологиии цифровой связи для студентов специальности 050719 Радиотехника, электроника и телекоммуникации Павлодар

Титульный лист методических рекомендаций и указаний, методических рекомендаций, методических указаний






Форма

Ф СО ПГУ 7.18.3/40
Министерство образования и науки Республики Казахстана

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова


Кафедра Радиотехника и телекоммуникации


^ Методические рекомендации и указания


по изучению дисциплины Технологиии цифровой связи

для студентов специальности 050719 Радиотехника, электроника и

телекоммуникации


Павлодар

Титульный лист методических рекомендаций и указаний, методических рекомендаций, методических указаний






Форма

Ф СО ПГУ 7.18.3/40
















УТВЕРЖДАЮ







Проректор по УР







__________ Н.Э. Пфейфер







«___»_______» 20__ г.


Составитель: ст. преподаватель__________ Юсупова А.О.

Кафедра «Радиотехника и телекоммуникации»


^ Методические указания


по изучению дисциплины Технологиии цифровой связи

для студентов специальности 050719 Радиотехника, электроника и

телекоммуникации


Рекомендована на заседании кафедры «___» ________ 20__г.,

протокол № ___.
Зав. кафедрой _______________ Тастенов А.Д.
Одобрена учебно-методическим советом энергетического факультета «___»_______ 20___ г., протокол № ___

Председатель МС___________ Кабдуалиева М.М. Согласовано Декан энергетического факультета _________ Кислов А.П. «__»________20__ г.

^ ОДОБРЕНО ОПиМО
Начальник ОПиМО ____________ Варакута А.А. «__»________20__ г.

Одобрена учебно-методическим советом университета

«_____»______________200_г. Протокол №____


^ 1 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


1.1 Основная

1. Гольденберг Л. М. и др. Цифровая обработка сигналов. Справочник. — М.: «Радио и связь», 1985. — 312 с.

2. Гольденберг Л. М. и др. Цифровая обработка сигналов. Учебное пособие для вузов. — М.: «Радио и связь», 1990. — 256 с.

3. Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов. Изд. 2-е, испр. — М.: «Техносфера», 2007. — 856 с. ISBN 978-5-94836-135-2

4. Оппенгейм А. В., Шафер Р. В. Цифровая обработка сигналов. — М.: «Связь», 1979. — 416 с.

5. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. — М.: «Мир», 1978. — 848 с.

6. Глинченко А.С. Цифровая обработка сигналов. В 2 ч. — Красноярск: Изд-во КГТУ, 2001. - 383 с.

7. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов. — М.: «Мир», 1989. — 448 с.

8. Даджион Д., Мерсеро Р. Цифровая обработка многомерных сигналов. — М.: «Мир», 1988. — 488 с.

9. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. В 2-х тт. — М.: «Мир», 1983.

10. Марпл-мл. С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения.. — М: МИР, 1990. — С. 584.

11. Хемминг Р. В. Цифровые фильтры. — М.: «Недра», 1987. — 221 с.


1.2 Дополнительная

12 Уидроу Б., Стирнз С. Д. Адаптивная обработка сигналов. — М.: Радио и связь, 1989.


^ 2 МЕТОДИЧЕУКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

1 Цели и задачи курса


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


^ 1.2 Задачи изучения дисциплины

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

В результате изучения дисциплины студенты должны:

- знать принципы построения систем передачи и обработки цифровых сигналов, аппаратные и программные методы повышения помехоустойчивости и скорости передачи цифровых систем связи, методы повышения эффективного использования каналов связи;

уметь производить расчеты основных функциональных узлов, осуществлять анализ влияния внешних факторов па работоспособность средств связи;

иметь навыки применения средств компьютерной техники для расчетов и проектирования программно-аппаратных средств связи.

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


2 Пререквизиты


Материал дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении курсов «Математика 1», «Математика 2», «Математика 3», «Физика 1», «Физика 2», «Теория электрической связи», «Теория электрических цепей 1», «Теория электрических цепей 2», «Основы радиотехники, электроники и телекоммуникаций 1», «Основы радиотехники, электроники и телекоммуникаций 2», «Электроника и схемотехника аналоговых устройств 1», «Цифровые устройства и микропроцессоры» и др. Она является основой для изучения последующих дисциплин, служит базой для понимания принципов построения и функционирования сетей связи..


^ Тематический план
дисциплины
Форма

Ф СО ПГУ 7.18.2/07



^ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ДИСЦИПЛИНЫ


№

п/п

Наименование тем

Количество часов

лек.

пр.

лаб.

срс.

1

Введение. Цели и задачи дисциплины.

0,5

-

0,5

5

2

Элементы систем цифровой связи

2

2

2

10

3

Каналы связи и их характеристики

4

5

1

15

4

Узкополосная передача

4

5

1

10

5

Полосовая модуляция и демодуляция

2

3

1

10

6

Синхронизация в ЦСС

2

-

1

10

7

Методы и устройства помехоустойчивого кодирования

4

-

1

10

8

Системы связи с обратной связью

2

-

-

10

9

Сжатие данных в ЦСС

2

-

-

10
Всего
22,5

15

7,5

90



3 Содержание дисциплины


3.1 Введение

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


^ 3.2 Элементы систем цифровой связи

Функциональная схема и основные элементы системы цифровой связи. Назначение функциональных узлов, основные понятия, терминология и определения. Цифровые сигналы и их основные параметры.

В результате изучения данной темы студент должен знать:

- методы измерения: прямые и косвенные;

- устройство, принцип действия показывающих приборов магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, индукционной систем.

В результате изучения данной темы студент должен уметь:

- рассчитать погрешности приборов: абсолютную, относительную, приведённую;

- измерить сопротивление цепи с помощью омметра, амперметра-вольтметра, моста;

- измерить мощность трёхфазной цепи с помощью ваттметров при различных режимах работы цепи.

Изучение темы следует вести по [4.1.1, с.252-289; 4.1.2, с.262-324].


^ 3.3 Каналы связи и их характеристики

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

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

В результате изучения данной темы студенты должны уметь:

- рассчитывать потери мощности и коэффициент полезного действия генератора и двигателя постоянного тока;

- ЭДС генератора и противо-ЭДС двигателя;

- сопротивление пускового реостата двигателя;

- рассчитывать и строить механические характеристики двигателей постоянного тока.

Изучение темы следует вести по [4.1.1, с.297-332; 4.1.2, с.358-384].


^ 3.4 Узкополосная передача

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

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

В результате изучения данной темы студент должен знать:

- основные элементы конструкции трансформатора;

- выражение для коэффициента трансформации;

- уравнение электрического и магнитного состояний трансформатора;

- понимать назначения опытов холостого хода и короткого замыкания;

- сущность «приведения» параметров вторичной обмотки трансформатора к первичной;

- устройство и назначение автотрансформаторов и измерительных трансформаторов.

В результате изучения данной темы студент должен уметь:

- анализировать различные режимы работы трансформатора;

- рассчитывать параметры схемы замещения трансформатора;

- строить векторные диаграммы трансформатора при различных его режимах, внешнюю характеристику.

Изучение темы следует вести по [4.1.1, с.166-193; 4.1.2, с.237-259].


^ 3.5 Полосовая модуляция и демодуляция

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

В результате изучения данной темы студент должен знать:

- свойства электромагнитных материалов;

- закон полного тока;

- понятия магнитных цепей с постоянной и переменной магнитодвижущей силой;

- определения феррорезонанса токов и напряжений.


^ 3.6 Синхронизация в ЦСС

Опенка параметров сигнала. Восстановление несущей и тактовая синхронизация при демодуляции сигнала. Синхронизация в синхронных и асинхронных системах. Определение понятий: синхронизация поэлементная, групповая и цикловая синхронизация. Устройства и принципы работы поэлементной синхронизации: понятие допустимой величины фазового рассогласования.

В результате изучения данной темы студент должен уметь:

- рассчитывать магнитные цепи с постоянной и переменной магнитодвижущими силами;

- рассчитывать параметры последовательной и параллельной схем замещения катушки со стальным сердечником.

Изучение темы следует вести по [4.1.1, с.143-165; 4.1.2, с.173-208].


^ 3.7 Методы и устройства помехоустойчивого кодирования

Основные принципы обнаружения и исправления ошибки. Кодовое5 расстояние и корректирующая способность кода. Границы для кодового расстояния. Границы Варшамова - Гильберта, Плоткина. Классификация корректирующих кодов. Линейные блоковые коды. Порождающая и проверочная матрица. Коды Хемминга. Циклические коды: Хеммнгига, Боуза - Чоудхури-Хоквингема (БЧХ), Файра, Рида - Соломона. Сверточные коды.

Методы декодирования корректирующих кодов. Мягкое и жесткое декодирование. Алгебраическое и мажоритарное декодирование. Сравнение качества декодирования мягких и жестких решений.

В результате изучения данной темы студент должен знать:

- понятия установившегося, свободного и переходного процессов;

- первый и второй законы коммутации;

- физические явления в цепях второго порядка;

- виды переходных процессов в цепях второго порядка.

В результате изучения данной темы студент должен уметь:

- рассчитать переходные процессы классическим и операторным методом.

Изучение темы следует вести по [4.1.1, с.130-140; 4.1.2, с.122-134].


^ 3.8 Системы связи с обратной связью

Характеристики системы с обратной связью и их особенности. Структурная схема системы с информационной обратной связью /ИОС/ и решающей обратной связью /РОС/, характеристики и алгоритм работы. Виды системы с РОС: системы с ожиданием служебных сигналов, системы с непрерывной передачей и блокировкой, системы с адресным переспросом.

Изучение темы следует вести по[4.1.1, с.87-105; 4.1.2,с.40-86].

В результате изучения данной темы студент должен знать:

- определения трёхфазных ЭДС, цепей (симметричных и несимметричных);

- линейные и фазные параметры;

- назначение нейтрального провода;

- методы измерения мощности при различных режимах.

В результате изучения данной темы студент должен уметь:

- рассчитывать трёхфазные цепи при различных режимах работы;

- строить топографические диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов в различных режимах.

Изучение темы следует вести по [4.1.1, с.107-120; 4.1.2, с.104-120].


^ 3.9 Сжатие данных в ЦСС

Применение эффективного (статистического) кодирования для сжатия данных. Алгоритмы сжатия без потерь: КЬЕ, Ь2\У (Лемпелла-Зива-Уэлча), Хаффмана. Особенности применения алгоритма Хаффмана в факсимильной связи (Использование алгоритма с фиксированной таблицей ССІТ).

Сжатие аудиосигналов. Адаптивная дифференциальная ИКМ (АДИКМ), полосно-разделенная АДИКМ. Рекомендация С722 МСЭ-Т. СЕЕР- кодирование (линейно-прогнозируемое кодирование с кодовой книгой). Алгоритмы сжатия МРЕС, уровни 1,2,3.

В результате изучения данной темы студент должен знать:

- понятия амплитудного, действующего и среднего значений синусоидальных величин;

- поведение установившегося синусоидального тока в резисторе, индуктивности и конденсаторе;

- виды мощностей в цепи синусоидального тока;

- определения резонанса токов и напряжений, условия их возникновения;

- практическое применение резонансов.

В результате изучения данной темы студент должен уметь:

- применять методы расчёта линейных цепей постоянного тока к расчёту цепей синусоидального тока;

- рассчитывать баланс мощностей, проводимости;

- рассчитывать цепи при возникновении резонансов токов и напряжений, строить векторные диаграммы.


^ 2.4 Переходные процессы в линейных электрических цепях


2.6 Магнитные цепи


2.7 Трансформаторы


2.8 Машины постоянного тока

В результате изучения данной темы студенты должны знать:

- основные конструктивные элементы машин постоянного тока: статор, обмотка статора, якорь, обмотка якоря, основные термины;

- классификацию машин постоянного тока по способу возбуждения;

- внешние характеристики генераторов постоянного тока всех способов возбуждения:

- механические характеристики двигателей постоянного тока всех способов возбуждения;

- способы пуска двигателей и способы регулирования частоты вращения;

- принцип действия генератора и двигателя;

- уравнения электрического состояния генератора и двигателя постоянного тока;

- назначение пусковых и регулировочных сопротивлений.


^ 2.9 Асинхронные машины

В результате изучения данной темы студент должен знать:

- содержание терминов: скольжение, синхронная скорость, короткозамкнутый ротор, контактные кольца, вращающее круговое магнитное поле;

- устройство, способы пуска и регулирования скорости вращения двух типов двигателей;

- режимы двигателя, генератора и тормоза.

В результате изучения данной темы студент должен уметь:

- рассчитывать параметры схемы замещения двигателя;

- строить механические характеристики двигателя;

- рассчитывать и строить рабочие характеристики.

Изучение данной темы следует вести по [4.1.1, с.334-371; 4.1.2, с.387-415].


^ 2.10 Синхронные машины

В результате изучения данной темы студент должен знать:

- устройство синхронной машины, режимы работы;

- включение синхронных генераторов на параллельную работу;

- пуск синхронного двигателя.

В результате изучения данной темы студент должен уметь:

- начертить схему замещения и упрощённую векторную диаграмму фазы синхронного генератора;

- объяснить u-образную характеристику генератора и двигателя.

Изучение темы следует вести по [4.1.1, с.376-395; 4.1.2, с.417-440].


2.11 Информационные электрические машины


2.12 Электрические измерения