Перспективные системы связи

Бакалавриат 2019/2020

Статус: Курс по выбору (Инфокоммуникационные технологии и системы связи)

Направление: 11.03.02. Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 3-й курс, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Нефедов Владимир Николаевич

Язык: русский

Кредиты: 3

Контактные часы: 56

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Дисциплина относится к дисциплинам специализации по выбору с направленностью на формирование высокой профессиональной культуры разработчика, конструктора, технолога и организатора проектирования и производства (управленца). Дисциплина «Перспективные системы связи» используется для выполнения выпускных квалифика-ционных работ и в дальнейшей трудовой, научно-исследовательской деятельности. Настоящая дисциплина относится к циклу профессиональных дисциплин и блоку дисциплин, обеспечивающих подготовку бакалавра. Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах: Теоретический курс физики, Теория вероятностей и математической статистики, Теория электрических цепей, Основы теории связи, Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей, Цифровая обработка сигналов, Схемотехника телекоммуникационных устройств, Электромагнитные поля и волны в современных телекоммуникациях, Основы моделирования в инфокоммуникационных технологиях и системах связи. Основные положения дисциплины «Перспективные системы связи» используется в дальнейшем при выполнении проектных работ, междисциплинарных курсовых работ, а также при подготовке выпускной квалификационной работы бакалавра. Критерии оценки работы на семинарских занятиях: знание материала, умение излагать материал, умение решать задачи, умение дополнять ответы, умение задавать существенные вопросы и формулировать проблему, умение готовить и презентовать доклады, посещаемость. Критерии оценки ответа на экзамене: наличие сданного вовремя домашней работы, знание материала (суть, основные теории, подходы, методы, устройства, технологии), умение выделить существенное, умение логически и аргументировано излагать материал.

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Перспективные системы связи» являются обучение студентов основным положениям систем связи, которые позволят на достаточно высоком уровне изучить конкретные образцы радиостанций и другой аппаратуры связи, овладеть современным математическим аппаратом, используемым для анализа и синтеза систем связи и отдельных их элементов.
В результате освоения дисциплины «Перспективные системы связи» студент при-обретает следующие компетенции: • Способен учиться, приобретать новые знания, умения, в том числе в области, отличной от профессиональной; • Способен выявлять научную сущность проблем в профессиональной области; • Способен к поиску, сбору, анализу и систематизации отечественной и зарубежной научно-технической информации по тематике исследований в области ИКТСС на русском и иностранном языке; • Способен выбирать и применять стандартные пакеты компьютерного моделирования и оригинальные программы для моделирования процессов и устройств инфо-коммуникационной техники и технологий; • Способен выполнять экспериментальные исследования объектов профессиональной деятельности в области ИКТСС по заданным методикам и обрабатывать результаты исследований с применением современных информационных технологий и техни-ческих средств; • Способен анализировать и систематизировать результаты экспериментальных и научных исследований и делать обоснованные выводы при установлении данных для решения задач проектирования технологий и изделий инфокоммуникационной техники

Планируемые результаты обучения

Знать: общие принципы организации радиосвязи. Структурную схему системы связи. Модели непрерывных сообщений. Виды сообщений и сигналов. Оптимальный прием непрерывных сообщений и его помехозащищённость.
Уметь: применять формирование и приём сигналов с относи-тельной фазовой модуляцией. Осуществлять оптимальный приём аналоговых сигналов с частотной модуляцией, а также оптимальный прием аналоговых сигналов с амплитудной модуляцией.
Владеть: методами компрессии и речевого сигнала, а также методами компрессии с функциональным преобразованием речи и видами помех в каналах радиосвязи
Знать: характеристики цифро-вой обработки сигналов, а так-же процессы преобразования сигналов при цифровой обработке. Методы получения сигналов с импульсно-кодовой модуляцией. Принципы построения детекторов.
Уметь: применять основные положения импульсной передачи непрерывных сообщений.
Владеть:методами получения сигналов с импульсно-кодовой модуляцией. Квантованием сообщений по уровням. Владеть принципами построения декодеров и цифровой передачей непрерывных сообщений.
Знать: методы передачи дискретных сообщений, а также системы передачи с когерентной обработкой сигналов и алгоритм оптимального демодулятора.
Уметь: применять основные положения теории статистических решений и системы передачи с когерентной обработкой сигналов.
Владеть:навыками работы с научно-технической информацией по передачи дискретных сообщений и уравнению дискретно-непрерывной фильтрации сигналов со случайно изменяющимися параметрами.
Знать: назначение и классификацию кодов, модель цифрового канала связи и характер распределения ошибок в каналах связи.
Уметь: выполнять кодирование сигналов данных, применять помехоустойчивые коды
Владеть:методами кодирования сигналов связи
Знать: общие сведения о многоканальной системы связи, методы разделения сигналов и принципы построения перспективных систем спутниковой связи с много станционным доступом.
Уметь: разделять каналы связи (временное, частотное, фазовое, кодовое и комбинированное).
Владеть: методами линейного, частотного, фазового, кодового и комбинированного разделения каналов связи
Знать: особенности и общие сведения систем пере-дачи данных, структуру информационных сетей передачи данных и методы коммутации.
Уметь: передавать сообщения по параллельным каналам с методами помехоустойчивого кодирования.
Владеть: методами коммутации сообщений в сетях передачи данных и помехоустойчивого кодирования.
Знать: принципы построения современных сетей связи, архитектуры пакетных радиосетей и принципы их построения.
Уметь:выполнять протоколы обмена данных в сетях связи
Владеть:принципами построения современных систем связи и протоколами обмена данных.
Знать: криптографические методы защиты данных.
Уметь: выполнять шифрование данных.
Владеть: методами защиты данных.
Знать: особенности спутниковой системы связи и вещания.
Уметь: анализировать перспективы развития спутниковой связи и вещания.
Владеть: общими характеристиками спутниковой связи и вещания.

Содержание учебной дисциплины

Общие принципы организации радиосвязи. Передача непрерывных сообщений.Структурная схема системы связи. Оптимальный прием непрерывных сообщений и его помехоустойчивость. Принцип формирования и прием сигналов с относительной фазовой модуляцией. Оптимальный прием аналоговых сигналов с частотной и амплитудной модуляцией.
Рода и виды связи. Требования к связи. Структурная схема системы связи. Класси-фикация систем и каналов авиационной радиосвязи. Модели непрерывных сообщений. Статистические характеристики и математическая модель непрерывных сообщений. Влияние разборчивости речи на безопасность полетов. Компрессия речевого сигна-ла.Вокодеры. Методы компрессии речевого сигнала. Непосредственная компрессия рече-вого процесса. Методы компрессии с функциональным преобразованием речи. Виды по-мех в каналах радиосвязи. Виды сообщений и сигналов. Оптимальный прием непрерыв-ных сообщений и его помехоустойчивость. Принцип формирования и прием сигналов с относительной фазовой модуляцией. Оптимальный прием аналоговых сигналов с частот-ной модуляцией. Оптимальный прием аналоговых сигналов с амплитудной модуляцией.
Передача непрерывных сообщений по цифровым каналам. Характеристика цифровой обработки сигналов. Импульсные радиосигналы с различными видами модуляции. Цифровая передача непрерывных сообщений. Каналы связи с импульсно-кодовой модуляцией и дельта-модуляцией.
Импульсная передача непрерывных сообщений. Характеристика цифровой обработки сигналов. Процессы преобразования сигналов при цифровой обработке. Импульсные радиосигналы с различными видами модуляции. Каналы связи с импульсной модуля-цией. Цифровая передача непрерывных сообщений. Квантование сообщений по уровням. Каналы связи с импульсно-кодовой модуляцией и дельта-модуляцией. Методы получения сигналов ИКМ. Принципы построения декодеров
Передача дискретных сообщений. Уравнения дискретно-непрерывной фильтрации сигналов со случайно изменяющимися параметрами. Синтез приемников цифровых радиосигналов со случайными параметрами. Цифровые радиосигналы с различными видами манипуляции.
Уравнения дискретно-непрерывной фильтрации сигналов со случайно изменяющимися параметрами. Постановка задачи синтеза оптимального различителя сигналов на основе теории статистических решений. Основные положения теории статистических решений. Системы передачи с когерентной обработкой сигналов. Алгоритм оптимального демодулятора. Потенциальная помехоустойчивость. Синтез приемников цифровых радиосигналов со случайными параметрами. Синтез приемников цифровых амплитудно-манипулированных радиосигналов со случайными параметрами. Цифровые радиосигналы с различными видами манипуляции
Кодирование сигналов данных. Основные определения и классификация кодов. Помехоустойчивые коды и их основные характеристики. Классификация и основные характеристики избыточных кодов.
Назначение и классификация кодов. Модель цифрового канала связи. Характеристика сигналов данных. Основные определения и классификация кодов. Первичные коды, используемые в системах связи ВВС. Характер распределения ошибок в каналах связи. Помехоустойчивые коды и их основные характеристики. Принципы построения избыточных помехоустойчивых кодов. Классификация и основные характеристики избыточных кодов. Помехоустойчивые коды. Линейные коды
Системы связи с ретрансляцией и много станционным доступом. Многоканальные системы связи. Методы линейного разделения сигналов. Временное разделение каналов. Частотное разделение каналов. Фазовое разделение каналов. Принципы построения перспективных систем спутниковой связи с много станционным доступом.
Системы авиационной наземной и воздушной радиосвязи. Системы радиосвязи прямой видимости. Системы коротковолновой авиационной радиосвязи. Особенности радиосвязи с ВС на малых высотах. Ретрансляция сигналов. Общие сведения о многоканальной связи. Многоканальные системы связи. Методы линейного разделения сигналов. Временное разделение каналов. Частотное разделение каналов. Фазовое разделение каналов. Кодовое разделение каналов. Методы комбинированного разделения каналов. Помехи в многоканальных системах связи. Авиационно-космические системы радиосвязи. Спутниковые системы связи с воздушными судами и их особенности. Принципы построения перспективных систем спутниковой связи с много станционным доступом. Использование космических ретрансляторов
Системы передачи данных. Назначение и структура сетей передачи данных. Структура информационных сетей. Методы коммутации в сетях передачи данных. Метод коммутации каналов в сетях передачи данных. Метод коммутации сообщений в сетях передачи данных. Метод коммутации пакетов в сетях передачи данных
Общие сведения о системах передачи данных. Назначение и структура систем передачи данных (СПД). Структура сообщений в СПД. Сети передачи данных. Назначение и структура сетей передачи данных. Структура информационных сетей. Методы коммутации в сетях передачи данных. Выделенные каналы в сетях передачи данных. Метод коммутации каналов в сетях передачи данных. Метод коммутации сообщений в сетях передачи данных. Метод коммутации пакетов в сетях передачи данных. Методы повышения достоверности передачи информации в сетях передачи данных. Передача с повторением сообщений. Передача сообщений по параллельным каналам. Метод использования помехоустойчивого кодирования.
Принципы построения современных сетей связи. Международные стандарты построения сетей связи. Протоколы обмена данными в сетях связи. Архитектура пакетных радиосетей и принципы их построения
Международные стандарты построения сетей связи. Эталонная модель взаимодействия открытых систем – Open System Interconnection (OSI). Уровни модели ЭМВОС(OSI). Протоколы обмена данными в сетях связи. Протоколы канального уровня. Протоколы сетевого уровня. Протоколы транспортного и вышестоящих уровней. Архитектура пакетных радиосетей и принципы их построения
Криптографические методы защиты данных. Основы криптографической защиты данных. Понятие криптосистемы. Симметричные и асимметричные криптосистемы. Концепция криптосистемы с открытым ключом. Однонаправленные функции. Криптосистема шифрования данных RSA
Основы криптографической защиты данных. Понятие криптосистемы. Симметричные и асимметричные криптосистемы. Понятие криптоанализа. Симметричные криптосистемы. Шифры перестановки. Система шифрования Цезаря. Аффинная система подстановок Цезаря. Система Цезаря с ключевым словом. Шифры сложной замены. Одноразовая система шифрования. Шифрование методом гаммирования. Стандарт шифрования данных DES. Концепция криптосистемы с открытым ключом. Однонаправленные функции. Криптосистема шифрования данных RSA.
Спутниковые системы связи и вещания. Состояние и перспективы развития. Общая характеристика отрасли спутниковой связи и вещания. Спутниковое непосредственное телевизионное и звуковое вещание
Общая характеристика отрасли спутниковой связи и вещания. Развитие спутниковой связи и вещания за последние 15 лет. Структура рынка спутниковой связи и вещания. Радиовещательная спутниковая служба. Спутниковое непосредственное телевизионное вещание. Спутниковое непосредственное звуковое вещание

Элементы контроля

домашняя работа
аудиторная работа
самостоятельная работа
экзамен
Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе Jitsi (http://meet.miem.hse.ru/). К нача-лу экзамена необходимо подключиться к аудитории, в которой будет про-ходить экзамен. Преподаватель в начале экзамена высылает на корпора-тивные почты студентов билеты и распределение номеров билетов среди студентов. Предоставляется время на подготовку к экзамену 40 минут. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка Jitsi. Студент обязан при ответе на экзаменационный билет включить ка-меру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено пользоваться конспектами и подсказками. По истечении времени на подготовку, преподаватель вызывает сту-дентов по алфавитному списку. Слушает ответ на билет, задаёт вопросы и выставляет оценку за экзамен по данной дисциплине.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (4 модуль)
0.13 * аудиторная работа + 0.25 * домашняя работа + 0.12 * самостоятельная работа + 0.5 * экзамен

Программа дисциплины