Теория электрической связи

Ниеталин Жаксылык Ниеталинович

Ниеталина Жаннат Жаксылыковна

Методическое пособие для самостоятельной работы и контрольные задания по

курсу теория электрической связи для студентов факультета телекоммуникации.

Сдано в набор «___»_________2001 подписано в печать 2001г.

Объем 1,5 усл. п.л., тираж 200 экз., заказ.

Тип.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕУСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Казахско-Американский Университет

УТВЕРЖДАЮ

И.о. ректора КАУ

______А.Р. Кушенов

«___»________2001г

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

Методическое пособие для самостоятельной работы

и контрольное задание для студентов

факультета «Телекоммуникации»

г. Алма-Ата 2001г.

Методическое пособие для самостоятельной работы и контрольное задание по

курсу «Теория электрической связи» для студентов факультета

«Телекоммуникации».

Составители: профессор Ниеталин Ж.Н.

доцент Ниеталина Ж.Ж.

Работа содержит рабочую программу, вопросы для самопроверки, задание на

курсовую работу и задание на контрольную работу, а также методические

указания к выполнению контрольных работ по курсу «Теория электрической

связи».

Ил.1., табл. 15., библиография 9 названий

Обсуждено на заседании методсекции

«____»___________2001г. Протокол №___________________

Зав. методсекцией __________________________________________

Одобрено: учебно-методическим советом факультета

«____»__________2001г. Протокол №___________________

Председатель УМС факультета _______________________________

Согласовано:

Декан факультета ___________________________________________

«____»__________2001г.

© издание стереотипное

Казахско-Американский университет

г. Алма-Ата

[pic] [pic]

[pic] [pic]

В результате получим комбинацию кода Хэмминга 00101010011, которая

будет передана в канал связи.

Функциональная схема должна состоять из входного регистра с семью

ячейками для семи информационных позиций, четырех сумматоров для четырех

проверочных позиций и из выходного регистра с 11 ячейками (четыре

проверочных и семь информационных).

VI. ЛИТЕРАТУРА

1. Под.ред. Кловского Д.Д. Теория электрической связи М «РиС» 1999г.

2. Зюко А.Г. и др. Теория передачи сигналов М. «РиС» 1986г.

3. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы М «РиС» 1983г.

4. Андреев В.С. Теория нелинейных электрических цепей М «РиС» 1982г.

5. Кловский Д.Д., Шилкин В.А. Теория передачи сигналов в задачах М «РиС»

1978г.

6. Гоноровский П.С. Радиотехнические цепи и сигналы М «РиС» 1986г.

7. Игнатьев В.И. Теория информации и передачи сигналов М. Сов. Радио 1979г.

8. Ниеталин Ж.Н. Электрлiк байланыс теориясы Алма-Ата РБК 1994г.

9. Ниеталина Ж.Ж. Теория электрической связи Учебное пособие к курсовой

работе Алма-Ата 2001г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

I. Введение

II. Учебно-методическая карта дисциплины

1. Структура дисциплины

2. Содержание дисциплины

3. Вопросы для самопроверки

III. Курсовая работа

IV. Контрольные задания

V. Методические указания к выполнению контрольных работ

VI. Литература

Таблица 5.3.

|№ |Двоичное число |

|позиции | |

| |4 |3 |2 |1 |

|1 | | | |1 |

|2 | | |1 |0 |

|3 | | |1 |1 |

|4 | |1 |0 |0 |

|5 | |1 |0 |1 |

|6 | |1 |1 |0 |

|7 | |1 |1 |1 |

|8 |1 |0 |0 |0 |

|9 |1 |0 |0 |1 |

|10 |1 |0 |1 |0 |

|11 |1 |0 |1 |1 |

Из табл. 5.3. Находим, что единицу в первом разряде имеют все нечетные

номера позиций кодовой комбинации.

Следовательно, первая проверка по модулю два должна охватывать все нечетные

номера позиции:

[pic]

поверочным элементом является первая позиция кодовой комбинации, а ее

значение можно определить из выражения.

[pic]

результат второй проверки определяет второй разряд двоичного числа. Из

табл. 5.3 находим все номера позиции, имеющие единицу во втором разряде.

[pic]

проверочным элементом является вторая позиция.

[pic]

рассуждая аналогично, найдем номера позиций третьей и четвертой проверок, а

также проверочные элементы.

[pic] [pic]

[pic] [pic]

Следовательно, проверочным элементами являются 1-я, 2-я, 4-я, 8-я позиции,

а остальные – информационными. Тогда информационные элементы будут иметь

значения [pic] [pic][pic][pic][pic][pic] [pic]

Определим значения проверочных элементов

ВВЕДЕНИЕ

В теории электрической связи рассматриваются вопросы преобразования

сообщений в электрические сигналы, преобразования и передача сигналов

включающих в себя вопросы генерирования сигналов, кодирования модуляции,

помехи и искажения сигналов, оптимального приема, помехоустойчивого

кодирования, повышение эффективности систем связи и т. д.

Для успешной творческой работы в области производства и эксплуатации

средств связи, современный инженер должен быть достаточной степени знаком с

вопросами преобразования сообщений и сигналов и дать количественную оценку,

знать состав сигналов их спектральный анализ, способы преобразования

сигналов в передатчике и приемнике. Методы передачи непрерывных и

дискретных сигналов, способы повышения верности передачи сигналов.

Предмет «Теория электрической связи» устанавливает качественные и

количественные характеристики информации, формирует условия согласования

источников информации с каналами связи, для повышения помехоустойчивости

передачи сигналов по каналам связи с помехами использует способы применения

корректирующих код и систем передачи с обработкой связью, рассматривает

вопросы оптимального декодирования сигналов.

Курс «Теория электрической связи» относится к числу фундаментальных

дисциплин подготовки высококвалифицированных инженеров, владеющих

современными методами анализа и синтеза систем и устройств связи различного

назначения.

Целью курса является изучение основных закономерностей и методов

передачи сообщений по каналам связи и решение задачи анализа и синтеза

систем связи.

Курс «Теория электрической связи» предназначен для подготовки

инженеров электросвязи широкого профиля по специальностям автоматической

электросвязи, многоканальной телекоммуникационной системы, радиосвязь,

радиовещание и телевидение, а также бакалавров по направлению

телекоммуникаций.

Самостоятельная работа по подготовке освоению курса начинается с

внимательного изучения разделов по литературе и ответа на контрольные

вопросы. Затем студент выполняет контрольную работу. В контрольной работе

внимание уделяется вопросам количественной оценке сигналов, спектральному

анализу, амплитудно-частотным и фазо-частотным характеристикам, модуляции и

детектированию, а также помехоустойчивости кодированию.

Каждый студент заочного отделения должен выполнять контрольную работу

по 4 из девяти задач, из таблицы 4.1. в соответствии с индивидуальным

заданием по последней цифре шифра (номера зачетной книжки).

Изучив дисциплину, студент должен:

1. Знать состав и назначение элементов обобщенной схемы системы передачи

информации; способы временного и частотного представлений

детерминированных и случайных непрерывных, импульсных и цифровых

сигналов; основные соотношения, определяющие производительность

источников и пропускную способность каналов;

способов решения задачи помехоустойчивого приема при обнаружении,

различении, оценке параметров и т. п.; основные способы модуляции, виды

помехоустойчивых кодов, математические способы их описания, построения и

области применения в каналах с различными статистиками ошибок; принципы

разделения каналов и структурные схемы многоканальных систем.

2. Уметь выбирать способы модуляции, кодирования, приема сигналов и других

преобразований в соответствии с характеристиками каналов (уровень помех,

статистикой ошибок); оценивать эффективность систем передачи и их

возможности обеспечения необходимой скорости и верности передачи;

разбираться в принципах работы новых систем передачи и функциях их

элементов.

3. Иметь представление о способах построения модемов, кодирующих и

декодирующих устройств, приемников информации и других преобразователей

сигналов; синтезе оптимальных фильтров; направления развития способов и

систем передачи.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА ДИСЦИПЛИНЫ

1. Структура дисциплины

|№ |Разделы (темы) |Количество часов |уч. |

|п/п| | |литера|

| | | |тура |

| | |все|лек|лаб|пра|для|сам| |

| | |го | |. |кт.|з/о|. | |

| | |ауд| | | | |раб| |

| | | | | | | |. | |

|1 |Вводная лекция |2 |2 |- |- |1 |2 |Л1 |

|2 |Общие сведения о |10 |6 |- |4 |1 |6 |Л1 Л2 |

| |системах | | | | | | | |

| |электросвязи | | | | | | | |

|3 |Основные |22 |14 |4 |4 |2 |16 |Л2 Л6 |

| |характеристики | | | | | | | |

| |систем | | | | | | | |

| |электросвязи | | | | | | | |

|4 |Формы и способы |24 |16 |4 |4 |2 |20 |Л2 Л8 |

| |преобразования | | | | | | | |

| |сигналов и | | | | | | | |

| |кодирования | | | | | | | |

|5 |Методы |22 |12 |6 |4 |3 |20 |Л3 Л8 |

| |формирования и | | | | | | | |

| |преобразования | | | | | | | |

| |сигналов | | | | | | | |

|6 |Каналы |18 |12 |4 |2 |3 |12 |Л7Л8 |

| |электросвязи и | | | | | | | |

| |способы передачи | | | | | | | |

| |сигналов по ним | | | | | | | |

|7 |Методы повышения |24 |14 |6 |4 |3 |20 |Л2 Л6 |

| |верности передачи| | | | | | | |

| |цифровых | | | | | | | |

| |сигналов. | | | | | | | |

| |Помехоустойчивые | | | | | | | |

| |коды. | | | | | | | |

|8 |Системы передачи |6 |4 |- |2 |2 |5 |Л1Л8 |

| |информации с | | | | | | | |

| |обратной связью | | | | | | | |

|9 |Теория |22 |12 |4 |6 |4 |14 |Л2Л5 |

| |помехоустойчивого| | | | | | | |

| |приема сигнала. | | | | | | | |

|10 |Принципы |12 |6 |4 |2 |1 |6 |Л1Л4Л8|

| |построения | | | | | | | |

| |многоканальных | | | | | | | |

| |систем | | | | | | | |

| |электросвязи | | | | | | | |

|11 |Методы повышения |8 |4 |2 |2 |2 |4 |Л3Л8 |

| |эффективности | | | | | | | |

| |систем | | | | | | | |

| |электросвязи | | | | | | | |

| |Всего |170|102|34 |34 |24 |125| |

Таблица 5.1

|n |0 |1 |2 |3 |4 |5 |6 |

|Jn(?|-0,1|-0,33 |0,047 |0,37 |0,39 |0,26 |0,13 |

|) |8 | | | | | | |

Для частотно-модулированного колебания индекс модуляции находят как [pic].

Значения Jn(?) для ?=10 приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2.

|Н/Т |f(Гц) |а |fв (Гц) |Т(с) |tx(c) |

|01(51) |3 |2 |16 |0.8 | |

|02(52) |4 |3 |16 |0.8 | |

|03(53) |5 |4 |16 |0.8 | |

|04(54) |6 |5 |17 |0.7 | |

|05(55) |7 |6 |18 |0.7 | |

|06(56) |8 |5 |18 |0.7 | |

|07(57) |9 |4 |20 |0.6 | |

|08(58) |10 |3 |20 |0.6 | |

|09(59) |11 |2 |22 |0.6 | |

|10(60) |12 |3 |22 |0.6 | |

|11(61) |13 |4 |25 |0.5 | |

|12(62) |14 |5 |25 |0.4 | |

|13(63) |15 |6 |30 |0.4 | |

|14(64) |16 |5 |30 |0.3 | |

Задача 4

Задан энергетический спектр нормального (Гауссовского) стационарного

случайного процесса X(t), G(?). Среднее значение случайного процесса равно

[pic].

Таблица 4.5.

|0 | |-3 |3 |-1 |2 |0,1 |0 |

| |l??(x-c) | | | | | | |

| |h | | | | | | |

| |x | | | | | | |

| |a c | | | | | | |

| |d b | | | | | | |

|1 | |2 |6 |3 |4 |0,2 |1 |

|2 | l??(x-c)|0 |5 |2 |3 |0,15|2 |

| |l/2??(x-d) | | | | | | |

| |h | | | | | | |

| |x | | | | | | |

| |a c | | | | | | |

| |d b | | | | | | |

|3 | |-2 |3 |0 |1 |0,3 |3 |

|4 | |1 |5 |3 |4 |0,5 |4 |

| |l??(x-d) | | | | | | |

| |h | | | | | | |

| |h/2 x | | | | | | |

| |a c d| | | | | | |

| |b | | | | | | |

|5 | |0 |7 |2 |5 |0,35|5 |

|6 | |3 |10 |5 |7 |0,1 |6 |

| |l??(x-d) | | | | | | |

| |h | | | | | | |

| |x | | | | | | |

| |a c d | | | | | | |

| |b | | | | | | |

|7 | |2 |8 |3 |6 |0,3 |7 |

|8 |l??(x-c) |1 |6 |2 |4 |0,2 |8 |

| |h | | | | | | |

| |h | | | | | | |

| |a c d | | | | | | |

| |b | | | | | | |

|9 | |4 |9 |6 |8 |0,15|9 |

1. Определить параметры h ФПВ

2. Построить ФПВ случайного процесса

3. Определить первый и второй (m1 и m2) начальные моменты, а также

дисперсию Д(х) случайного процесса.

|15(65) |17 |4 |35 |0.3 | |

|16(66) |18 |3 |35 |0.3 | |

|17(67) |19 |2 |40 |0.2 | |

|18(68) |20 |3 |40 |0.2 | |

|19(69) |21 |4 |45 |0.2 | |

|20(70) |22 |5 |45 |0.2 | |

|21(71) |23 |6 |50 |0.18 | |

|22(72) |24 |5 |50 |0.18 | |

|23(73) |25 |4 |55 |0.16 | |

|24(74) |26 |3 |55 |0.16 | |

|25(75) |27 |2 |60 |0.15 | |

|26(76) |28 |3 |60 |0.15 | |

|27(77) |29 |4 |65 |0.14 | |

|28(78) |30 |5 |65 |0.12 | |

|29(79) |29 |6 |60 |0.12 | |

|30(80) |28 |5 |60 |0.13 | |

|31(81) |27 |4 |60 |0.13 | |

|32(82) |26 |3 |55 |0.15 | |

|33(83) |25 |2 |55 |0.15 | |

|34(84) |24 |3 |50 |0.16 | |

|35(85) |23 |4 |50 |0.16 | |

|36(86) |22 |3 |40 |0.16 | |

|37(87) |21 |2 |40 |0.18 | |

|38(88) |20 |3 |35 |0.18 | |

|39(89) |19 |4 |35 |0.2 | |

|40(90) |18 |5 |30 |0.2 | |

|41(91) |17 |6 |30 |0.25 | |

|42(92) |16 |5 |28 |0.25 | |

|43(93) |15 |4 |28 |0.3 | |

|44(94) |14 |3 |26 |0.3 | |

|45(95) |13 |2 |26 |0.4 | |

|46(96) |12 |3 |25 |0.4 | |

|47(97) |11 |4 |25 |0.5 | |

|48(98) |10 |5 |22 |0.5 | |

|49(99) |9 |6 |22 |0.6 | |

|50(100) |8 |4 |22 |0.6 | |

Для защиты курсовой работы студент должен знать следующие вопросы:

1. Для чего прибегают к дискретизации непрерывных сигналов?

2. Что дает уплотнение каналов?

3. Почему дискретные системы помехоустойчивее непрерывных?

4. Этапы дискретизации.

5. Шаг дискретизации.

6. Теорема В.А. Котельникова

7. Что влияет на величину шага дискретизации по времени?

8. Из чего исходят, выбирая величину шага квановая по уровню?

9. Причины погрешности, возникающих при восстановлении непрерывного

сигнала по его отсчетам.

10. Причина погрешностей при дискретизации сигналов.

11. В каких случаях возможно определение полной погрешности?

12. Из чего складывается полная погрешность дискретизации?

13. Когда полная погрешность будет равна нулю?

14. Определение полной погрешности при дискретизации детерминированного

сигнала.

15. Определение полной погрешности при дискретизации случайного

сигнала.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

В контрольной работе внимание уделяется вопросам количественной оценке

сигналов, спектральному анализу, амплитудно-частотным и фазо-частотным

характеристикам, модуляции и детектированию, а также помехоустойчивому

кодированию.

Каждый студент выполняет 4 из девяти работ в соответствии с

индивидуальным заданием или 4 задачи из таблицы 4.1. Студент выбирает

номера задач по последней цифре шифра (номера зачетной книжки).

Таблица 4.1.

|0 |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |9 | |Fк, кГц |10 |10 |20 |10 |1 |10 |5 |7 |10

|5 | |Тк, с |10 |5 |10 |1 |10 |5 |2 |7 |10 |1 | |Gш, МВТ/Гц |10-4 |10-4 |10-

3 |10-4 |10-3 |10-3 |10-5 |10-4 |10-5 |10-3 | |Vк |106 |106 |107 |105 |106

|106 |105 |106 |104 |105 | |

1. Найти предельную мощность сигнала, который может быть передан по данному

каналу.

2. Представить структурную схему системы передачи информации

3. Привести классификацию и дать описание помех возникающих в канале связи.

Задача 3

Задан стационарный случайный процесс x(t) который имеет одномерную функцию

плотности вероятности (ФПВ) мгновенных значений W(x). График и параметры

сигнала приведены в табл. 4.4.