Конструктивные методы кодирования источников, кодирование речевых сигналов и сигналов видео изображений. Задача помехоустойчивого кодирования.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Введение

Настоящая программа базируется на кратком паспорте специальности 05.12.13 и на вузовских
дисциплинах, соответствующих государствен
ному образовательному стандарту по
направлению «Радиотехника»: радиотехнические цепи и сигналы; электродинамика и
распространение радиоволн; схемотехника аналоговых электронных устройств; цифровые и
микропроцессорные устройства; устройства СВЧ и антенны; э
лектроника; устройства
генерирования и формирования сигналов; устройства приѐма и преобразования сигналов;
вычислительные устройства и системы; радиотехнические системы; статистическая теория
радиотехнических систем.

Основной материал программы, обязательн
ый для изучения всеми соискателями, сосредоточен
в разделах 1, и 2.1

2.4, он формирует общую теоретическую базу. Материал остальных
разделов ориентирован на различные направления подготовки диссертационной работы и
изучается в объеме необходимом для выбран
ной научно
-
технической задачи.

Программа разработана Московским авиационным институтом (государственным техническим
университетом), согласована с Московским государственным университетом им. Н.Е. Баумана,
Московским энергетическим институтом (техническим у
ниверситетом), институтом
радиоэлектроники РАН, УМС по направлению «Радиотехника» и одобрена экспертным
советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации
по электронике, измерительной технике, радиотехнике и связи.

1. Ста
тистическая теория связи

Общие сведения о системах и сетях телекоммуникаций.

Информация, сообщения, сигналы. Системы и сети телекоммуникаций


среда
информационного обмена, их назначения, задачи, состав предоставляемых услуг.

1.1. Радиосигналы

Понятие несу
щего сигнала. Классификация сигналов, база сигнала, Частотно
-
временная
матрица. Простые и сложные (составные) сигналы. Генерация сигналов разных типов.

Модуляция и детектирование сигналов. Спектры модулированных сигналов.

Огибающая фаза и частота узкополос
ного сигнала. Аналитические сигналы.

Основные виды модуляции, применяемые в каналах систем телекоммуникаций.

Свойства и использование однополостной модуляции. Особенности модуляции и
детектирования при дискретном модулирующем сигнале.

Корреляционная функци
я и спектральная плотность мощности гармонических сигналов,
модулированных случайным процессом.

Спектры сложных сигналов. Полососберегающие сигналы.

1.2. Кодирование источников и каналов связи

Избыточность источника сообщения и причины еѐ появления. Класси
фикация методов
уменьшения избыточности, уменьшение статистической и семантической избыточности.
Теорема К. Шеннона о кодировании источника. Конструктивные методы кодирования
источников, кодирование речевых сигналов и сигналов видео изображений.

Задача пом
ехоустойчивого кодирования. Классификация помехоустойчивых кодов.

Блоковые коды и их декодирование. Примеры важнейших блоковых кодов. Циклические коды,
методы их декодирования. Свѐрточные коды, их классификация и основные характеристики.
Методы декодирован
ия свѐрточных кодов.

Эффективность и энергетический выигрыш кодирования. Кодирование в каналах с памятью.
Нелинейное кодирование.

Международные стандарты сжатия речевых и видео сообщений.

1.3. Принципы многоканальной связи

Классификация методов уплотнения
каналов. Линейные методы уплотнения каналов и доступа.
Частотное, временное и фазовое разделение каналов, разделение каналов по форме сигналов.
Основы линейной теории уплотнения и разделения каналов.

Примеры нелинейного уплотнения каналов.

Принципы пакетно
й передачи информации (незакреплѐнные каналы). Нарушение масштаба
времени и потери при пакетной передаче информации.

1.4. Модемы каналов связи

Низкоскоростные и высокоскоростные модемы для проводных и радиолиний. Модемы
волоконно
-
оптических каналов связи.
Особенности модемов многостанционного доступа.
Модемы для передачи информации по энергетическим сетям. Модемы для каналов связи с
переменными параметрами. Использование в модемах полососберегающих методов передачи и
приѐма сигналов. Особенности модемов при

разнесенном приеме.

1.5. Сообщения, сигналы и помехи в каналах связи

Классификация сообщений, сигналов и помех. Случайные процессы и их основные
характеристики. Энергетические характеристики случайных процессов, энергетические
спектры, свойства корреляцио
нных функций, теорема Винера


Хинчина. Гауссовские и
марковские случайные процессы. Узкополосные, случайные процессы. Выбросы случайных
процессов.

Функциональные пространства и их базисы. Дискретные представления сигналов. Полные
ортонормальные системы (г
армонические функции Радемахера


Уолша, Лагера, Эрмита.
Дискретизация аналогового процесса. Теорема отсчѐтов.

Представления случайных процессов рядами и дифференциальными уравнениями. Решѐтчатые
функции.
Z
-
преобразование.

Модели дискретных и непрерывных и
сточников информации.

1.6. Преобразование сигналов и помех в каналах связи

Методы анализа стационарных и переходных режимов каналов связи. Линейные каналы с
постоянными параметрами. Прохождение сигналов и помех через линейные каналы с
постоянными параметра
ми.

Методы анализа нелинейных каналов. Преобразование сигналов и помех в нелинейных каналах
с постоянными параметрами. Статистические характеристики процессов на выходе
нелинейных устройств и методы их нахождения.

Нелинейные устройства каналов связи: преоб
разователи частоты, ограничители, детекторы,
генераторы, модуляторы.

Каналы связи с переменными параметрами, прохождение сигналов через каналы связи с
переменными параметрами. Распределение энергии сигнала во временной и частотной
областях. Параметрическое

усиление, преобразование и генерирование сигналов. Дискретные
линейные каналы. Методы анализа и синтеза дискретных каналов связи и их устройств.
Цифровые фильтры, физическая осуществимость и устойчивость цифровых фильтров.
Рекурсивные и нерекурсивные цифр
овые фильтры. Характеристики цифровых фильтров.
Цифровой спектральный анализ на основе дискретного и быстрого преобразования.

Следящие устройства каналов связи. Статистическая динамика следящих устройств.
Структурные схемы следящих устройств автоматической

регулировки усиления, фазовой и
частотной автоматической подстройки.

Модели непрерывных каналов связи: канал без помех, канал с аддитивным гауссовым шумом,
канал с неопределѐнной фазой сигнала и аддитивным шумом и канал с межсимвольной
интерференцией и ад
дитивным шумом.

Модели дискретных каналов связи: двоичный симметричный канал без памяти,
асимметричный канал без памяти, канал с памятью и канал с пакетными ошибками.
Моделирование каналов связи.

1.7. Помехоустойчивость систем передачи сообщений

Задачи син
теза оптимальных приѐмников. Критерии качества приѐма сообщений.
Оптимальные алгоритмы приѐма при полностью известных параметрах сигналов (когерентный
приѐм), понятие согласованного фильтра. Согласованные фильтры для основных типов
сигналов. Помехоустойчив
ость оптимального когерентного приѐма дискретных сигналов.

Приѐм д сигналов в каналах с межсимвольной интерференцией.

Приѐм сигналов с неопределѐнной фазой (некогерентный приѐм). Приѐм в условиях
флуктуаций фаз и амплитуд сигналов. Приѐм дискретных сообщен
ий в каналах с
сосредоточенными по спектру и импульсными помехами.

Особенности приѐма сообщений в оптическом диапазоне волн.

Сравнение помехоустойчивости вариантов передачи дискретных сообщений. Прием в целом.
Поэлементный приѐм с жѐсткими и мягкими решени
ями. Теорема Л.И. Финка.

1.8. Потенциальные возможности передачи сообщений по каналам связи

Проблема обеспечения высокой точности передачи дискретных сообщений в каналах с
помехами. Потенциальные возможности дискретных каналов связи, теорема К. Шеннона для

дискретного канала связи.

Потенциальные возможности непрерывных каналов связи при передачи дискретных
сообщений. Пропускная способность канала связи.

Критерии помехоустойчивости передачи непрерывных сообщений. Оптимальная оценка
параметров сигнала. Оптима
льная демодуляция непрерывных сигналов. Помехоустойчивость
систем передачи непрерывных сообщений при слабых помехах. Порог помехоустойчивости.
Аномальные ошибки. Оптимальная линейная фильтрация непрерывных сигналов, фильтр
Колмогорова


Винера. Фильтрация
Калмана.

Решение задачи нелинейной фильтрации. Цифровая передача непрерывных сообщений,
импульсно
-
кодовая модуляция и кодирование с предсказанием.

Адаптивные методы цифрового представления непрерывных сообщений.

2. Системы и сети телекоммуникаций

2.1. Элем
енты теории массового обслуживания

Основные понятия массового обслуживания, классификация систем массового обслуживания
(СМО), типовые распределения в теории массового обслуживания, показатели эффективности
СМО, теорема Литтла, области применения, методы и
сследования СМО.

Модели входных потоков. Стационарные и нестационарные потоки, пуассоновские потоки,
потоки Эрланга, потоки Пальма, теорема Хинчина о сходимости суммы потоков.

Марковские СМО. Системы с бесконечной и конечной очередью, многолинейные СМО, СМ
О с
отказами, СМО с конечным и бесконечным источником, методика расчѐта показателей
эффективности марковских СМО.

Полумарковские случайные процессы, метод Кендалла, анализ влияния закона распределения
вре
мени обслуживания на среднее время ожидания СМО, приоритетные СМО, виды
приоритетов, методика анализа приоритетных СМО. Особенности мультиплексирования в
сетях PDH и SDH.

Методы имитационного моделирования СМО.

Общие модели СМО, методы моделирования входны
х потоков, методы моделирования
процедуры обслуживания требований, моделирование по времени и по событиям,
планирование статистического эксперимента, методы сокращения времени моделирования,
смешанные (аналитические и имитационные) методы анализа СМО.

2.2.

Сети массового обслуживания

Понятие сетей массового обслуживания.

Марковские сети массового обслуживания, моделирование систем передачи данных сетями
массового обслуживания.

Представление о сетях Петри. Основные варианты использования сетей Петри для
моде
лирования систем и сетей телекоммуникаций. Моделирование на основе кусочно
-
линейных агрегатов. Элементы теории предикатов и их использование для описания
программно
-
аппаратных комплексов.

Представления об экспертной системе. Основные разновидности оболочек

экспертных систем.
Понятия математического аппарата различных нечѐтких множеств. Использование
возможностей тензорного исчисления для моделирования программно
-
аппаратных комплексов.

2.3. Архитектура систем и сетей телекоммуникаций

Основы сетевых технологи
й
. Архитектура и основные элементы телекоммуникационных
сетей. Архитектура взаимодействия открытых систем. Семиуровневая модель взаимодействия
открытых систем (ВОС). Уровни модели и функции, реализуемые на каждом из еѐ уровней.
Основные элементы модели ВОС
: функциональный уровень, услуга, служба, соединение, блок
данных, протокол связи. Определение протокола связи и его назначение. Понятие
протокольного стека и профиля протоколов. Способы спецификации и верификации
телекоммуникационных протоколов. Протоколы

физического уровня. Протоколы канального
уровня. Особенности протоколов для локальных и глобальных сетей. Протоколы, применяемые
в локальных сетях.

Методы коммутации в сетях телекоммуникаций.

Системы и сети телекоммуникаций
. Наземные средства систем и сет
ей телекоммуникаций.
Сети проводной телефонии.

Радиорелейные линии связи.

Системы пейджинговой радиосвязи.

Системы сотовой связи. Транкинговые системы связи. Специальные системы связи: войсковые,
с подводными или подземными объектами и др.

Системы спутнико
вой связи. Принципы построения систем спутниковой связи (ССС). Системы
орбит спутников связи. Виды, особенности и способы организации спутниковых радиолиний.
Характеристики спутниковых радиолиний. Диапазоны рабочих частот ССС. Принципы
международного и гос
ударственного регулирования использования частот в ССС. Основные
показатели ССС. Зоны видимости, покрытия, обслуживания. Пропускная способность ССС.
Сеанс связи в ССС и его продолжительность. Виды трафиков в ССС. Особенности построения
ССС для теле
-

и ради
овещания, телефонии, передачи данных, для передачи мультимедийного
трафика. Системы радиовещательной спутниковой связи. Системы фиксированной
спутниковой связи. Системы подвижной спутниковой связи. Экономические показатели и
критерии экономической эффектив
ности использования ССС. Метод многостанционного
доступа (МД). Способы организации многостанционного доступа. МД с частотным
разделением каналов. МД с временным разделением каналов. МД с разделением по форме
сигналов. Методы случайного доступа. Организация

информационных и служебных каналов
связи. Космический сегмент ССС. Бортовое оборудование спутников связи. Спутники
-
ретрансляторы (СР). СР без обработки на борту. СР с обработкой на борту. Наземный сегмент
ССС. Приемные, передающие и приемо
-
передающие земн
ые станции (ЗС). Особенности
организации спутниковых сетей на основе геостационарных и низкоорбитальных спутников
связи.

Стратегия развития систем спутниковой связи. Примеры и особенности действующих систем.

Примеры и особенности низкоорбитальных систем сп
утниковой связи.

Примеры и особенности среднеорбитальных систем спутниковой связи.

Особенности построения орбитальной группировки.

Системы связи с использованием геостационарных спутников.

Дальность радиосвязи. Расчет энергетического потенциала радиолинии.

Факторы,
ограничивающие дальность действия канала радиосвязи: энергообеспечение, влияние
параметров канала (затухание, рефракция и т.п.), помехи и др.

Принципы обеспечения информационной безопасности систем и сетей телекоммуникаций.

Оценка уязвимости инфо
рмации. Определение требований к защите информации. Функции и
задачи защиты информации. Средства защиты и системы защиты информации.
Криптографические методы и средства защиты. Защита информации в компьютерных
системах.

2.4. Предоставление основных информа
ционных услуг сетями телекоммуникаций

Речевой сигнал, его особенности и характеристики. Звуки, фонемы, форманты. Распознавание
речи слуховым аппаратом человека.

Статистические характеристики речевых сигналов: интервал стационарности, законы
распределения,
энергетический спектр, корреляционная функции и разборчивость речи.

Вокодеры: полосный, формантный, гомоморфный, линейный предсказатель речи (липредер),
фонемный вокодер.

Скремблеры, работающие в частотной, временной, частотно
-
временной областях.

Цифровое
скремблирование речи.

Методы модуляции при передачи речевых сигналов.

Передача речевых сигналов в общем пакете, проблема нарушения масштаба времени.

Проблемы высокоточной передачи измерительной информации в телекоммуникационных
системах и сетях, потери и з
адержки сообщений.

Телеметрия и оценка технического состояния объектов и технологических процессов.
Интеллектуализация программ измерений.

Методы экономичного представления изображений. Основные стандарты кодирования
изображений, используемые в сетях широк
ого пользования.

Возможности безрастрового представления изображений.

Согласование методов представления изображений и протоколов.

Экономное использование ресурсов сети при организации видеотелефонии и телеконференций.

Предоставление информационных услуг п
одвижным объектам.

Общие принципы и классификация систем подвижной радиосвязи. Транкинговые, сотовые,
беспроводные, пейджинговые и спутниковые сети подвижной радиосвязи. Радиосети передачи
данных. Стандарты и системы подвижной радиосвязи первого, второго и

третьего поколений.
Диапазоны частот, протоколы информационного обмена, системы сетевого управления,
системы сигнализации. Виды услуг, предоставляемых в сетях подвижной радиосвязи.

Коммутационное и терминальное оборудование систем подвижной радиосвязи.

Об
орудование систем подвижной радиосвязи: состав и основные особенности. Основные
функции; принципы построения и типы коммутационных систем.

Модели радиоканалов и предсказания уровня сигнала для естественных условий
распространения радиоволн в условиях сельс
кой и городской застройки. Методы частотно
-
территориального планирования; кластерные модели; расчет основных параметров частотного
плана, параметров станций и трафика сети; методы повышения емкости сетей; проблемы
электромагнитной совместимости.

2.5. Предо
ставление интегрированных информационных услуг

Принципы предоставления интегрированных информационных услуг. Основные варианты
построения структуры пакета. Возможности адаптации структуры пакета к характеристикам
информационных потоков, эффективность адапт
ации. Перспективные технологии
предоставления интегрированных информационных услуг:ATM и Frame Relay.

Сеть Internet и Internet
-
технологии. Сети Intranet и Web
-
технологии.

Оптимизация телекоммуникационных систем и сетей по совокупности показателей качества
(включая технико
-
экономические).

Основная литература

1.

Горячки
н

О.В. Лекции по статистической теории систем радиотехники и связи.
-
М.:
Радиотехника, 2008. (2 экз. на кафедре).

2.

Ци
фровая обработка сигналов и изоб
ражений в радиофизических приложениях.

/

Под
ред.

В.Ф. Кравченко.
-
М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007.
-
544с. (1 экз. на кафедре).

3.

Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах
[
Текст
]

:
учеб. пособие для вузов / С.И. Боритько, Н.В. Дементьев, Б.Н. Тихонов, И.А. Ходжаев.
-
М.:
Горячая линия


Телеком,
2007.
-
374с. (1 экз.).

4.

Основы проектирования и технологии радиоэлектронных средств:
[
учеб. Пособие для
вузов
]

/ Г.Ф. Баканов, С.С. Соколов, В.Ю. Суходольский; под ред. И.Г. Мироненко.
-
М.:
Академия, 2007.
-
385с. (1 экз.+2 экз. на кафедре).

5.

Электронные средств
а. Конструкции и расчетные модели:
[

учеб. пособие для вузов
]

/
А.В. Зеленский, Г.Ф. Краснощекова; М
-
во образования и науки РФ, Самарский гос. аэрокосм.
ун
-
т им. С.П. Королева (нац. исслед. ун
-
т). (46 экз.).

6.

Медведев А.М. Сборка и монтаж электронных устрой
ств.
-
М.: Техносфера, 2007г.
-
256с.
(в библиотеке 23 экземпляров).

7.

Управление качеством
[
Текст
]
: учеб. для вузов / С.Д. Ильенкова, Н.Д. Ильенкова, В.С.
Мхитарян и др.; под ред. С.Д. Ильенковой.
-
М.: ЮНИТИ
-
Дана, 2006.
-
334с. (5 экз.).

8.

Евдокимов Ю.К., Линдваль В
.Р., Щербаков Г.И.
LabVIEW

для радиоинженера: от
виртуальной модели до реального прибора. Практическое руководство для работы в
программной среде
LabVIEW
.
-
М.: ДМК
-
Пресс, 2007. (1 экз.).

Дополнительная литература

1.
Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сиг
налы: Учебник для вузов. 3
-
е изд. перераб. и доп.
М.: Высш. шк., 2000.

2.
Тихонов В.И. Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и
систем. М.: Радио и связь, 1991.

3.
Ярлыков М.С. Миронов М.А. Марковская теория оценивания случа
йных процессов. М.:
Радио и связь, 1993.

4.
Антенны и устройства СВЧ: Учебник для ВУЗов. Под ред. Д.И.

Воскресенского. М.: Изд
-
во
МАИ, 1999.

5.
Теория электрической связи: Учебник для вузов / Под ред. Д.Д.

Кловского. М.: Радио и
связь, 1998.

6.
Системы и с
ети передачи информации: Учебное пособие для вузов / Под ред. Р.Б. Мазепы.
М.: Изд
-
во МАИ, 2001.

7.
Основы радиоуправления: Учебное пособие для вузов / Под ред. В.А. Вейцеля. М.: Радио и
связь, 1995.

8.
Цифровые радиоприемные системы: Справочник / Под ред.

М.И.

Жодзишского. М.: Радио и
связь, 1990.

9.
Справочник по спутниковым системам. М.: Радио и связь, 1994.

10.
Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория: Справочник / Под ред. Я.Д.
Ширмана. М.: ЗАО «МАКВИС», 1998.

11.
Андрианов В., Соколов А. С
редства мобильной связи. BHV
-
Санкт
-
Петербург, 1998.

12.
Герасименко В.А., Малюк А.А. Основы защиты информации: Учебник для вузов. М.: Изд
-
во ООО «Инкомбанк», 1997.

13.
Чижухин Г.Н. Основы защиты информации в вычислительных системах и сетях ЭВМ:
Учебное пос
обие для вузов. Изд
-
во Пензенского госуниверситета, 2001.

14.
Карташевский В.Г., Семенов С.П., Фирстова Т.В. Сети подвижной связи. М.: ЭКО
-
ТРЕНДЗ,
2001.

15.
Радиотехнические системы передачи информации: Учебное пособие для вузов / Под ред.
В.В. Калмыкова.
М.: Радио и связь, 1990.




Приложенные файлы

  • pdf 26397169
    Размер файла: 919 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий