КП - Условие - 2013

Министерство образования и науки Российской ФедерацииНОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТОБЩАЯ ТЕОРИЯСВЯЗИЗадание и методические указания к курсовой работедля студентов III курса, обучающихся по направлению210700.62 – Инфокоммуникационные технологии исистемы связиНОВОСИБИРСК2013УДК 621.391(07)Т 338Составил д-р техн. наук, профессор В.Н. ВасюковРецензент профессорРабота подготовленана кафедре теоретических основ радиотехники НГТУ© Новосибирский государственныйтехнический университет, 20132ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯКурс «Общая теория связи» (ОТС) играет фундаментальную роль вподготовке бакалавров и магистров по направлению 210700 – «Инфокоммуникационные технологии и системы связи».Цель курса – изучение основных принципов и методов передачиинформации по каналам связи.

В курсе рассматриваются математические модели сообщений, сигналов и каналов связи, методы их анализаи синтеза, преобразования сигналов, модуляция, кодирование и декодирование, основы теории информации, анализ помехоустойчивости ипропускной способности каналов связи, методы помехоустойчивогокодирования, оптимального приема непрерывных и дискретных сообщений, принципы многоканальной передачи сообщений, основы цифровой обработки сигналов, вопросы оптимизации систем связии др.Курс ОТС базируется на дисциплинах естественнонаучного цикла(математика, физика, информатика), а также общепрофессиональнойдисциплине «Основы теории цепей», вместе с которой образует теоретический фундамент для изучения в последующем других общепрофессиональных и специальных дисциплин, а также дисциплин специализации.Курс ОТС изучается в течение двух семестров.

Лекционный курсОТС базируется на учебнике [1]. Рекомендуется использовать такжедополнительную литературу [2–7].При изучении второй части курса предполагается выполнение курсовой работы, успешная защита которой является условием допуска китоговому экзамену по курсу.Содержание курсовой работы охватывает значительную часть дисциплины «Общая теория связи» и направлено на закрепление и болееглубокое усвоение теоретических знаний, полученных в течение двухсеместров. При выполнении курсовой работы студент рассчитывает3основные характеристики простой дискретной системы связи, включаяотдельные задачи анализа и элементы статистического синтеза устройств. Самостоятельное и сознательное решение всех поставленныхзадач должно обеспечить подготовку к успешной защите курсовой работы и сдаче экзамена.Помочь студенту – цель настоящего методического пособия.4ВВЕДЕНИЕКурсовая работа посвящена расчету и анализу основных характеристик простой дискретной системы связи.Системы связи предназначены для передачи информации в формесообщений.

В курсовой работе сообщением является текст, составленный из символов (букв), набор которых называется алфавитом. Такимобразом, сообщение дискретно. Источник дискретных сообщенийполностью характеризуется алфавитом и вероятностями всевозможныхпоследовательностей символов. Если каждый символ может появитьсяв последовательности (в сообщении) с вероятностью, не зависящей отдругих символов, то такой источник называется источником без памяти и вероятность любой последовательности находится наиболее просто – как произведение вероятностей появления составляющих ее символов.

В курсовой работе рассматривается источник без памяти. В качестве алфавита используется набор из 14 букв, достаточный для составления коротких осмысленных текстов. Вероятности, приписываемые этим буквам, назначены произвольно, различаются для разныхвариантов задания и не соответствуют частотам встречаемости букв вреальных текстах на русском языке.Для передачи сообщения необходим материальный носитель – сигнал, который описывается функцией времени. Поскольку сообщениедискретно, для его передачи должен использоваться некоторый наборсигналов, при этом каждому передаваемому символу должен соответствовать определенный сигнал (только в этом случае получатель сможет, наблюдая последовательность сигналов, однозначно восстановитьсообщение). Во многих случаях целесообразно преобразовать сообщение в последовательность других (кодовых) символов.

Целью такогопреобразования – кодирования – может быть, например, сокращениеобъема алфавита символов (и тем самым сокращение набора различных сигналов, используемых при передаче сообщений). При этомобычно учитываются статистические свойства источника и достигается повышение скорости передачи информации (эффективное кодирование, кодирование источника или сжатие). Наконец, могут использоваться помехоустойчивые коды, обеспечивающие контроль и исправление ошибок, вызванных воздействием помех.

Очень часто на практике используют двоичные коды, содержащие всего два символа, условно обозначаемых нулем и единицей; тогда для передачи сообщений5требуется всего два сигнала, а в системах с пассивной паузой роль одного из них играет пауза – отсутствие сигнала. В курсовой работепредполагается использование двоичных кодов как для эффективного,так и для помехоустойчивого (канального) кодирования. Для передачидвоичных кодовых символов применяется амплитудная телеграфия спассивной паузой – символу 1 соответствует прямоугольный радиоимпульс, а символу 0 – отсутствие сигнала.Импульсы (посылки) формируются в модуляторе, с выхода которого сигнал поступает в линию связи, где происходит его взаимодействие с помехой.

В курсовой работе в качестве помехи рассматриваетсястационарный квазибелый гауссовский шум с нулевым средним и известной дисперсией, который суммируется с сигналом. При передачесигнала по линии связи на практике всегда происходит его ослаблениеи изменение формы, называемое искажением. Для простоты в курсовой работе искажение сигнала в линии связи не учитывается. Такимобразом, на входе демодулятора могут присутствовать случайные колебания двух видов – реализация шума или сумма детерминированного (точно известного) сигнала и шумовой реализации. Этим двум ситуациям соответствуют гипотезы, обозначаемые H 0 и H1 .

Задача демодулятора – принять на основе наблюдения решение о том, какаяименно из гипотез выполняется в данном случае на интервале наблюдения процесса. При этом демодулятор может основывать свое решение как на одном мгновенном значении наблюдаемого колебания в некоторый момент времени (метод однократного отсчета), так и навсей реализации в течение длительности посылки, подвергаемой определенной обработке.

В случае приема сигнала известной формы на фоне гауссовского белого шума оптимальная обработка заключается ввычислении корреляционного интеграла. Корреляционный интегралвычисляется в устройстве, называемом коррелятором. Тот же результат может быть получен в результате согласованной фильтрации наблюдаемого колебания.

Решение принимается по результату сравнениякорреляционного интеграла с порогом, который выбирается исходя изнекоторого критерия оптимальности.На выходе демодулятора формируется последовательность двоичных символов, которая подвергается декодированию. Поскольку в курсовой работе применяется эффективное и помехоустойчивое кодирование, декодирование также должно включать два этапа: вначале декодирование помехоустойчивого кода, а затем на основе полученной6двоичной последовательности – восстановление символов исходногоалфавита, в результате чего должен быть воспроизведён переданныйтекст. Вследствие действия помех в канале этот текст может отличаться от исходного; при правильном построении демодулятора и выборепомехоустойчивого кода вероятность ошибки должна быть мала.7ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕк курсовой работе«Основы передачи и приема дискретных сообщений»1.

Исходные данные1.1. Алфавит источника сообщений с априорными вероятностямисимволов согласно варианту (табл. 1).Таблица 1Алфавит и априорные вероятности символовНомервариантаабвдежикмнопрс01234567890,0690,0190,0520,0070,090,060,1010,110,0620,0530,1010,090,1150,0710,0350,110,0490,0890,0010,0360,0770,110,0640,0970,060,0980,0780,0960,0920,0240,0670,0820,1190,0270,0780,1110,0230,0220,110,0680,1530,0240,1050,0250,1050,020,0940,0360,0870,0930,0160,1070,0660,0540,1220,070,0550,10,0540,1160,0870,0230,0990,0590,0030,0670,0620,0990,0770,0990,020,0570,0520,0250,1510,1090,0460,050,1460,0380,0510,0210,1360,0980,0640,1020,0540,0730,0920,0740,1020,0200,0260,0670,0140,0140,1670,1310,0320,0580,0890,0640,0850,1220,0890,0810,0260,0790,0350,0860,0830,0710,0990,0830,1070,0770,1210,0970,0890,0420,0410,0140,1130,0210,0110,0850,0820,0610,070,0230,1110,1240,1310,0450,0190,1180,0910,0110,0980,0161.2.