Цели и задачи дисциплины, краткая историческая справка, порядок прохождения, отчетность

ЛЕКЦИЯ

по учебной дисциплине ” Теория электрической связи ”

Тема № 1 ”Сообщения, сигналы и помехи, их математические модели”.

Занятие № 1 ”Структурная схема системы передачи информации (СПИ)”.

Обсуждена на заседании кафедры

(предметно-методической комиссии)

Протокол № ___

От ”___” ____________ 2010 года

Санкт-Петербург

I. Учебные цели

1. Ознакомить с целью и задачами изучения дисциплины, краткой исторической справкой, порядком прохождения учебного курса, видами отчетности.

2. Изучить основные физические процессы и преобразования сообщений и сигналов в системах передачи информации.

II. Воспитательные цели

Формирование качеств связиста-железнодорожника.

III. Расчет учебного времени

Содержание и порядок проведения занятия	Время, мин
ВСТУПИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Учебные вопросы: 1. Цели и задачи дисциплины, краткая историческая справка, порядок прохождения, отчетность.
2. Назначение и задачи систем передачи информации (СПИ). Структурная схема СПИ и функциональное назначение элементов схемы.
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

IV. Литература

1. Теория электрической связи. Учебник для вузов.: Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. - М.: Радио и связь, 1999. - 432 с.

2. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер. с англ. / Под ред. Д.Д. Кловского. – М.: Радио и связь. 2000. – 800с.

3. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь,1986. – 512с.

V. Учебно-материальное обеспечение

Наглядные пособия (схемы):

1. Структурная схема СПИ.

Раздаточный материал:

1. Структурная схема СПИ.

VI. Текст лекции

Введение

Телекоммуникации являются одной из наиболее быстро развивающихся областей современной науки и техники. Жизнь современного общества уже невозможно представить без тех достижений, которые были сделаны в этой отрасли за немногим более ста лет развития. Отличительная особенность нашего времени - непрерывно возрастающая потребность в передаче потоков информации на большие расстояния. Это обусловлено многими причинами, и в первую очередь тем, что связь стала одним из самых мощных рычагов управления экономикой страны. Одновременно, претерпевая значительные изменения, становясь многосторонней и всеобъемлющей, электросвязь каждой страны становится все более интегрированной в мировое телекоммуникационное пространство.

Учебные вопросы

Цели и задачи дисциплины, краткая историческая справка, порядок прохождения, отчетность.

Системы связи играют всё большую роль в жизни людей, объединяя и сближая отдельные страны, континенты и объекты космоса. Последние годы отмечены не только интенсивным развитием проводных и оптико-волоконных систем связи, но и заметным развитием систем радиосвязи. Помимо традиции-онных релейных и спутниковых систем радиосвязи быстро развиваются сети мобильных цифровых сотовых систем радиосвязи.

Разработки систем связи последнего времени используют не только воз-можности современных технологий, но и достижения современной теории свя-зи, позволяющие повысить не только объёмы передаваемой информации, но и качество передачи сообщений (верность связи).

Современная теория связи использует как детерминированные модели сигналов, так и вероятностные модели для передаваемых сообщений, соответствующих им сигналов и помех (шумов) в канале. Вероятностный подход учитывает случайный (для получателя) характер передачи сообщений и помех в канале и позволяет определить оптимальные приёмные устройства (обеспечивающие максимально возможное качество) и предельные показатели систем передачи сообщений (систем связи).

Теория электрической связи возникла сравнительно недавно. Зарождение и развитие шло по двум направлениям. Первое направление, положившие начало теории связи, было сформировано и разработано В.А. Котельниковым в 30-х годах. Оно представляет собой теорию статистического обнаружения сигналов на фоне помех – теорию потенциальной помехоустойчивости.

Второе направление – теория информации, впервые сформулировано К. Шенноном в 1948 году, а математический аппарат разработан академиком А.Н. Колмогоровым.

Отдельные вопросы теории рассматривались в более ранних работах X. Найквиста (1928 г.) и В.А. Котельникова (1933 г.), в которых была сформу-лирована и доказана теорема отсчётов, в работе Р. Хартли (1928 г.), в которой введена логарифмическая мера количества информации, в работе Д. В. Агеева (1935 г.) по теории линейного разделения каналов. В создании и развитии ста-тистической теории связи большую роль сыграли работы А.Я. Хинчина (1938 г.) по корреляционной теории стационарных случайных процессов, А.Н. Колмогорова (1941 г.) и Н. Винера (1943 г.) по интерполированию и экс­траполированию стационарных случайных последовательностей, А. Вальда (1950 г.) по теории статистических решений. Дальнейшее развитие теория по­лучила в работах Р. Райса, А.А. Харкевича, В.И. Сифорова, Р. Галлагера, X. Хелстрома, Р. Фано, Л.М. Финка, Д. Витерби и многих других отечествен­ных и зарубежных учёных.

Курс ТЭС относится к числу фундаментальных дисциплин подготовки высококвалифицированных связистов-железнодорожников, владеющих современными методами анализа и синтеза систем и устройств связи различного назначения.

Целью дисциплины является изучение процесса передачи информации с минимальными затратами ресурса (энергетика, полоса частот и реализационная сложность) при заданном качестве связи.

Основными ее задачами являются:

изучение математических моделей сообщений, сигналов, помех и каналов связи;

временных, спектральных и информационных характеристик сообщений, сигналов, помех и каналов связи;

методов формирования и преобразования сообщений и сигналов;

теоретических основ передачи и кодирования сообщений;

теоретических основ оценки помехоустойчивости систем электросвязи;

конструктивных методов повышения помехоустойчивости и эффективности использования полосы частот систем электросвязи;

теоретических основ многоканальной связи и распределения информации;

теоретико-информационных основ криптозащиты сообщений в телекоммуникационных системах.

Дисциплина “Теория электрической связи” входит в состав обще профессионального цикла дисциплин и играет ведущую роль в развитии профессионального мышления, создавая основу для формирования прикладных инженерных знаний. Научной основой дисциплины является статистическая радиотехника, теория информации, теория потенциальной помехоустойчивости, а также теоретические материалы других наук, изучающих процессы преобразования и передачи сообщений. Предметом изучения являются основные законы передачи и приема сообщений, оптимизация построения и функционирования систем передачи информации.

Учебная дисциплина опирается на знания, полученные курсантами в процессе изучения дисциплин “Математика”, “Прикладная математика”, “Физика”, “Основы теории цепей”, “Электроника”, “Инженерная и компьютерная графика”, “Основы схемотехники”, “Вычислительная техника и информационные технологии”, “Основы построения телекоммуникационных систем и сетей”. Знания и умения, получаемые студентами по данной дисциплине, подготавливают их к изучению специальных и техничесских дисциплин.

Дисциплина “Теория электрической связи” предусматривает проведение 70 часов лекционных занятий (36 в 5 семестре и 34 в шестом), 70 часов лабораторных и практических занятий (по 36 часов в каждом семестре), 123 часа самостоятельной работы, а также написание курсовой работы, на исполнение которой планируется 17 часов учебного времени.

В процессе проведения занятий:

даются математические модели источников сообщений, сигналов, помех и каналов связи; закладываются физические и математические основы для изучения последующих тем;

формулируются основные идеи построения современных цифровых систем передачи сообщений, повышения помехоустойчивости, эффективности использования полосы частот и минимизации их реализационной сложности.

излагаются основы многоканальной связи и распределения информации, конструктивные методы повышения эффективности использования полосы частот каналов связи, методы приема дискретных сообщений при неизвестных параметрах сигналов и помех различного типа.

Текущий контроль усвоения материала осуществляется при опросе студентов на практических занятиях, по результатам коллоквиумов и защиты отчетов по лабораторным работам.

Итоговый контроль качества подготовки студентов по дисциплине проводится в ходе защиты курсовой работы, сдачи зачета и экзамена.