Теоретические основы техники связи 1. Общие сведения о системах телекоммуникаций (СТК)

Теоретические основы техники связи
1. Общие сведения о системах телекоммуникаций (СТК)
Информация, сообщения и сигналы как случайные процессы; системы,
каналы и сети связи. Основные характеристики СТК.
Классификация помех и искажений в канале. Необходимость и
сущность кодирования и модуляции в СТК на передающей стороне,
демодуляции и декодирования – на приемной.
2.
Математические
модели
сообщений,
сигналов,
помех
и
электрических цепей.
Классификация сообщений, сигналов и помех. Корреляционные
функции и энергетические спектры типовых сигналов в СТК.
Разложение сигналов по системам базисных функций. Разложение
сигналов в обобщенный ряд Фурье. Преобразование Фурье, Лапласа,
Гильберта, частотно-временные и другие интегральные преобразования. Их
свойства.
Дискредитация сигналов во времени, теорема Котельникова, частотное
и временное представление дискретного сигнала.
Случайные процессы и их основные характеристики. Представление
случайных процессов рядами и дифференциальными уравнениями.
Классификация электрических цепей, используемых в СТК, их
свойства, характеристики и методы анализа.
Методы анализа переходных процессов в линейных электрических
цепях (спектральный и операторный; метод интеграла наложения Дюамеля).
Связь
между
временными
и
частотными
характеристиками
электрической цепи.
Общие
методы
анализа
линейных
электрических
цепей
с
распределенными параметрами.
Синтез линейных электрических цепей с заданными характеристиками.
Электрические фильтры, фазовращатели и корректирующие фильтры.
Их основные характеристики. Подход к синтезу таких цепей. Нелинейные
цепи, основные свойства и характеристики. Реакция на гармонические и
4произвольные периодические и непериодические воздействия. Нелинейные
преобразования сигнала.
3. Теория модуляции и детектирования.
Методы и устройства формирования и детектирования сигналов с
амплитудной модуляцией (разновидности АМ: двухполосная с несущей;
балансная (две боковые полосы без несущей); однополосная – ОБП; с
частично
подавленной
одной
боковой
полосой
–
ЧП
ОБП).
Помехоустойчивость АМ и области применения.
Методы и устройства формирования и детектирования сигналов с
угловой модуляцией (ЧМ, ФМ; узкополосная и широкополосная ЧМ;
принципы следящего приема). Помехоустойчивость ЧМ и ФМ, области их
применения.
Методы модуляции при передаче цифровых сигналов (QPSK, QAM,
COFDM и др.), основные параметры и сопоставительный анализ.
4. Математические модели (линейные и нелинейные) каналов связи.
Преобразование сигналов в каналах связи.
Линейные и нелинейные модели каналов связи (непрерывных и
дискретных).
Преобразования детерминированных, узкополосных и случайных
сигналов и их характеристик в линейных и нелинейных каналах связи.
Аддитивные помехи в канале; квантовый шум в СТК оптического
диапазона.
5. Теории помехоустойчивости передачи непрерывных сообщений.
Помехоустойчивость приема непрерывных сообщений (критерии,
оптимальная оценка параметров сигнала, порог помехоустойчивости).
Пропускная
способность
и
основная
теорема
Шеннона
для
непрерывных каналов с шумами. Оптимальная линейная фильтрация при
приеме непрерывных сообщений по критерию максимума отношения
сигнал/шум и по критерию минимума среднеквадратичной ошибки.
Согласованные фильтры Колмогорова-Винера, Калмана и их свойства.
Основы теории нелинейной фильтрации. 5
Методы цифровой передачи непрерывных сообщений. Скорость
передачи, мощность шума квантования, помехозащищенность.
6.
Теория
помехоустойчивости
систем
передачи
дискретных
сообщений (ПДС).Помехоустойчивое кодирование дискретных сообщений.
Типы и основные параметры применяемых кодов.
Характеристики оптимальных приемников для сигналов с разными
видами манипуляции, при действии флуктуационных, импульсных помех в
разного рода каналах связи (линейных с постоянными параметрами, со
случайным
фазовым
сдвигом,
с
замираниями,
межсимвольной
интерференцией, с обратной связью).
7. Основы теории информации.
Проблема обеспечения сколь угодно высокой верности систем ПДС в
каналах с помехами. Потенциальные возможности дискретных каналов
связи, теорема Шеннона.
Потенциальные возможности непрерывных каналов связи (количество
передаваемой информации, расчет пропускной способности, теорема
кодирования).
8. Кодирование источников и каналов связи.
Классификация
кодирования
методов
источников
кодирования.
сообщений.
Конструктивные
Помехоустойчивое
методы
(канальное)
кодирование: линейные двоичные коды для обнаружения и исправления
ошибок. Итеративные и каскадные коды. Кодирование в каналах с памятью.
Системы с обратной связью. Объединение операций демодуляции и
декодирования.
9. Принципы многоканальной связи и распределения информации.
Теории
разделения
сигналов.
Частотное,
временное,
фазовое,
пространственное, поляризационное и волновое разделение сигналов
(электрических и оптических). Системы передачи с шумоподобными
сигналами (разделение сигналов по форме). Пропускная способность СТК. 6
Общие
принципы
построения
сетей
телекоммуникаций:
сеть
распределения информации и ее элементы, методы коммутации в сетях.
Эталонная модель взаимодействия открытых систем, понятие о протоколах.
10. Цифровая обработка сигналов (ЦОС).
Связь между аналоговыми и дискретными (цифровыми) сигналами.
Прямое и обратное z-преобразования. Дискретное преобразование Фурье.
Алгоритмы быстрого преобразования Фурье.
Дискретная свертка и ее вычисление.
Типы цифровых фильтров (ЦФ), их основные характеристики и методы
реализации. Синтез ЦФ по известным характеристикам аналоговых
фильтров-прототипов.
Методы ЦОС в СТК: перенос и инверсия спектра; формирование
сигнала с ОБП; увеличение (интерполяция) и уменьшение (децимация)
частоты дискретизации.
Цифровые методы спектрального анализа.
Общие сведения о трансмультиплексорах и принципах их построения.
11. Эффективность и оптимизация СТК.
Принципы
системного
подхода.
Характеристики
и
показатели
эффективности СТК.
Выбор сигналов и помехоустойчивых кодов. Компенсация помех и
искажений.
Сокращение избыточности. Сжатие данных. Оптимизация систем связи