2. Контрольная работа

Целью контрольной работы является формирование навыков практического применения теоретических знаний при решении задач и выполнении расчётов, уяснение физического смысла явлений, закрепление в памяти основных соотношений, размерностей и порядков физических величин. Работа состоит из ответов на четыре вопроса и решения типовых задач, методика решения которых рассмотрена в процессе выполнения практических работ.

Контрольная работа должна содержать основные законы и формулы, на которых базируются решения задач, словесные формулировки этих законов, пояснения буквенных обозначений, используемых при написании формул, решения задач с необходимыми пояснениями (в том числе с рисунками, когда это возможно) в общем виде и в числовом выражении с указанием размерностей полученных результатов.

Объём контрольной работы – 5-6 страниц, ориентировочная трудоёмкость работы составляет 8 часов.

Контрольная работа состоит из развёрнутого ответа на три контрольных вопроса, перечень которых приведён ниже, и решения задачи. Примеры типовых задач приведены в разделе 1. При подготовке и выполнении контрольной работы используется лекционный материал, методические указания, рекомендованная литература, в т. ч. электронный учебник.

Контрольные вопросы и задачи по дисциплине МИКРОВОЛНОВЫЕ СИСТЕМЫ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ для студентов, обучающихся на открытом факультете по заочной форме обучения.

1. Назовите основные элементы обобщенной структуры приема и передачи информации современных телекоммуникационных систем.

2. По каким основным признакам осуществляется классификация современных телекоммуникационных систем?

3. Сравните типы существующих линий связи и сформулируйте их достоинства и недостатки.

4. В чём заключаются принципиальные отличия проводных телекоммуникационных систем от беспроводных?

5. Приведите примеры проводных телекоммуникационных систем.

6. Приведите примеры беспроводных телекоммуникационных систем.

7. Приведите примеры спутниковых телекоммуникационных систем.

8. Объясните разницу и приведите примеры собственно беспроводных и бесшнуровых (cordless) телекоммуникационных систем.

9. Опишите структуру непосредственного телевизионного спутникового вещания (DVB-S) и определите функции её элементов.

10. Назовите основные цели и направления стандартизации и частотного регулирования телекоммуникационных систем.

11. Назовите основные международные стандартизирующие и регулирующие организации.

12. Сформулируйте принципы организации сотовых систем связи.

13. Сформулируйте принципы организации спутниковой глобальной подвижной персональной связи.

14. OSI – уровни и цели создания.

15. Основные направления развития современных телекоммуникационных систем.

16. Определите связь между понятиями «сигнал» и «информация».

17. Что является мерой информации?

18. Приведите обобщённую схему передачи информации и объясните назначение её элементов.

19. Определите понятие алфавита, его объёма, значимости и веса символов.

20. Предложите объяснение разницы между кодированием и скремблированием

21. Происхождение и физический смысл термина «бит».

22. В чём заключаются принципиальные отличия цифровых сигналов от аналоговых?

23. Назовите основные разновидности сигналов.

24. Какая из основных разновидностей сигналов наиболее точно отражает передаваемую информацию, а какая – наименее точно? Почему?

25. Приведите примеры временных диаграмм дискретно-непрерывных сигналов.

26. Приведите примеры временных диаграмм полностью дискретных сигналов.

27. Объясните разницу между временной и частотной формой представления сигнала.

28. Каким образом связаны между собой временная зависимость сигнала ( например, осциллограмма напряжения) и её спектр.

29. Приведите временные диаграммы однополярных сигналов (unipolar).

30. Приведите временные диаграммы биполярных сигналов с возвратом к нулю (bipolar RZ).

31. Приведите временные диаграммы биполярных сигналов без возврата к нулю (bipolar NRZ).

32. Сравните биполярные сигналы с возвратом и без возврата к нулю(bipolar RZ и NRZ) и сформулируйте их достоинства и недостатки.

33. Сравните однополярные (unipolar) и биполярные сигналы (bipolar) сигналы и сформулируйте их достоинства и недостатки.

34. Назовите основные элементы обобщённой блок-схемы приёмопередатчика.

35. Чем объясняется использование одного и того же гетеродина (LO) в каналах приёма и передачи сигнала в схемах приёмопередатчиков?

36. Функциональное назначение антенного переключателя его возможная конструктивная реализация в микроволновом диапазоне.

37. Приведите обобщённую схему приёмопередатчика и сформулируйте назначение каждого из фильтров.

38. Каким образом можно обеспечить точное совпадение несущих частот принимаемого и передаваемого приёмопередатчиком сигналов?

39. Назначение малошумящих усилителей и основные требования к ним.

40. Какие элементы схемы приёмопередатчика обеспечивают частотную селекцию каналов связи, каким образом?

41. Чем можно объяснить возможное отсутствие детектора на схеме приёмопередатчика?

42. Выделите на блок схеме передатчика аналоговые и цифровые элементы.

43. Определите функциональное назначение элементов приёмопередатчика.

44. Каким образом реализуется концепция замены аналоговой обработки на цифровую в современных мобильных приёмопередатчиках?

45. Перечислите функции, выполняемые в приёмопередатчике цифровым сигнальным процессором.

46. К каким видам устройств можно отнести современные мобильные приёмопередатчики (например – мобильные телефоны) – аналоговым, смешанным, цифровым? Обоснуйте выбор.

47. Особенности работы и назначение цифровых сигнальных процессоров.

48. Сформулируйте основные причины применения фильтров в схемах приёмопередатчиков.

49. Обоснуйте утверждение о том, что сужение полосы пропускания канала связи с помощью ФНЧ улучшает качество приёма (снижает вероятность ошибки).

50. Назовите основные типы фильтров, приведите их амплитудно-частотные характеристики.

51. Назовите наиболее широко применяемые виды аппроксимации амплитудно-частотных характеристик фильтров.

52. Приведите амплитудно-частотные характеристики фильтра нижних частот, использующих аппроксимацию по Чебышеву и по Баттерворту, сравните их.

53. Как конструктивно реализуются фильтры диапазона сверхвысоких частот?

54. Назовите предельный случай частотной фильтрации с точки зрения улучшения соотношения сигнал-шум. Поясните соответствующими формулами и графиками.

55. Сформулируйте понятие согласованной фильтрации и поясните его с помощью соответствующих графиков.

56. Назовите основные виды шумов.

57. В чём отличия амплитудных и фазовых шумов?

58. Определите понятие «белый шум».

59. Какими свойствами должен обладать сигнал, чтобы его можно было считать шумоподобным?

60. Какие физические процессы являются источниками шумов?

61. Сформулируйте понятие «коэффициент шума».

62. Вклад какого из последовательно включённых в схему элементов в общие шумы устройства будет наибольшим? Почему?

63. Определите понятие «приведённый ко входу источник шума».

64. Каким образом коэффициент шума устройства может быть определён экспериментально?

65. Определите понятие «канал связи» и сформулируйте отличия реального канала от идеального.

66. Назовите наиболее существенные характеристики канала связи.

67. Сформулируйте и поясните аналитически играфически теорему Найквиста.

68. Обоснуйте необходимость осуществления модуляции сигналов.

69. В чём заключается различие понятий «бит/сек» и «бод»?

70. Чем определяется скорость передачи информации?

71. Какие характеристики канала связи и каким образом влияют на скорость передачи информации?

72. В чём заключается влияние шумов на процесс передачи информации по каналу связи?

73. Какие величины связывает между собой теорема Шеннона?

74. Что принципиально отличает цифровую модуляцию от аналоговой?

75. Перечислите преимущества цифровых каналов связи по сравнению с аналоговыми.

76. Понятие межсимвольной интерференции.

77. Какие параметры телекоммуникационных систем связывает теорема Найквиста?

78. Каким образом должны соотноситься полоса пропускания канала связи и частота выборки (тактовая) частота сигнала для отсутствия межсимвольной интерференции?

79. Что характеризует величина BER и как она может быть приближенно определена экспериментально?

80. Понятие и способ осуществления модуляции.

81. Запишите выражения для модулированных сигналов, назовите эти сигналы и поясните названия..

82. Что общего и в чём отличия понятий «модуляция» и «манипуляция»?

83. Назовите основные виды манипуляции сигналов.

84. Приведите выражение, описывающее сигналы с амплитудной манипуляцией, раскройте физический смыл использованных обозначений.

85. Приведите выражение, описывающее сигналы с частотной манипуляцией, раскройте физический смыл использованных обозначений.

86. Приведите выражение, описывающее сигналы с фазовой манипуляцией, раскройте физический смыл использованных обозначений.

87. Понятие квадратурных составляющих сигнала.

88. При каких условиях сигнал может быть представлен в виде квадратурных составляющих?

89. В чём заключается отличие квадратурной фазовой манипуляции от обычной?

90. Назовите недостатки квадратурной фазовой манипуляции и назовите пути их устранения.

91. Сущность и причины появления квадратурной фазовой манипуляции со сдвигом (O-QPSK).

92. В чём заключается сущность когерентной демодуляции?

93. Назовите возможные способы экономии частотного ресурса систем связи (уменьшение полосы пропускания канала при сохранении скорости передачи данных).

94. Понятие модема и его структура.

95. Чем количественно определяется спектральная эффективность модемов?

96. Какие виды модуляции (манипуляции) являются предпочтительными с точки зрения спектральной эффективности? Почему?

97. Чем количественно определяется энергетическая эффективность модемов?

98. Какие виды модуляции (манипуляции) являются предпочтительными с точки зрения энергетической эффективности? Почему?

99. Назовите основные особенности распространения сигналов в сетях стационарной сотовой связи.

100. Понятие многолучевого распространения сигнала.

101. В чём причины и каковы условия многолучевого распространения сигналов?

102. Объясните причины затухания сигналов при распространении сигналов в свободном пространстве.

103. Каким образом можно учесть условия распространения сигнала при наличии препятствий?

104. В чём заключается суть процесса многолучевого замирания?

105. Назовите основные виды помех.

106. В чём принципиальное отличие мультипликативных помех от аддитивных?

107. Опишите механизм временного распределения сигнала на входе приёмника при многолучевом распространении сигнала.

108. Каким образом может быть описано временное распределении сигнала на входе приёмника при многолучевом распространении сигнала?

109. Понятие эффекта Доплера.

110. Причины смещения несущей частоты сигнала при распространении сигнала.

111. Перечислите основные механизмы потерь сигнала при его распространении от источника к приёмнику.

112. В чём причина возникновения одночастотной интерференции в системах сотовой связи?

113. В чём причина возникновения интерференции соседнего канала в системах сотовой связи?

114. Что понимается под так называемой «внешней» интерференцией в системах сотовой связи?

115. Назовите виды основные интерференции и возможные пути борьбы с ними.

116. Приведите графики зависимости вероятности ошибки для канала связи с квазистатическими допплеровскими замираниями. Поясните.

117. Приведите графики зависимости вероятности ошибки для канала связи с быстрымими допплеровскими замираниями. Поясните.

118. Сравните случаи передачи сигнала в условиях наличия быстрых и медленных допплеровских замираний. Сравните и объясните принципиальные отличия.

119. Какие системы называют квазистатическими?

120. В чём отличие доплеровских систем от квазистатических?

121. Сформулируйте понятие систем, ограниченных интерференцией и определите их недостатки.

122. Предложите пути уменьшения влияния интерференции на качество передачи информации.

123. Сформулируйте понятие систем, ограниченных белым шумом и определите их преимущества по сравнению с системами, ограниченными интерференцией.

124. Назовите способы реализации односторонних и двусторонних каналов связи. Сформулируйте суть этих способов.

125. Раскройте смысл аббревиатуры FDD и поясните, как реализуется такая связь.

126. Раскройте смысл аббревиатуры TDD и поясните, как реализуется такая связь.

127. Назовите основные методы множественного доступа в системах сотовой связи.

128. Каким образом осуществляется режим множественного доступа в системах

129. Каким образом осуществляется режим множественного доступа в системах FDMA?

130. Как в современных системах связи взаимодействуют системы FDMA и TDMA?

131. Каким образом осуществляется режим множественного доступа в системах CDMA?

132. В чём принципиальное отличие систем с кодовым разделением (CDMA) от систем с частотным (FDMA) и временным (TDMA) разделением?

133. Почему системы CDMA называют системами с распределённым спектром?

134. Какими свойствами должна обладать бинарная последовательность, чтобы являться псевдослучайной?

135. Покажите возможность выделения полезного сигнала из широкополосного псевдослучайного сигнала системы CDMA.

136. Какое отношение имеет понятие «псевдослучайная последовательность» к системам с распределённым спектром?

137. В чём смысл использования в системах CDMA именно псевдослучайных последовательностей?

138. В чём заключается преимущество использования расширения спектра сигналов в системах CDMA?

139. Каким образом осуществляется расширение спектра в системах CDMA?

140. В чём заключается особенность систем с перескоком частоты?

141. В чём заключаются достоинства систем, использующих цифровые синтезаторы частот в составе приёмопередатчиков?

142. В чём сущность проблемы «близкий-далёкий» в системах с кодовым разделением?

143. Влияет ли полоса пропускания канала на качество связи? Если да, то как это можно объяснить?

144. Каким образом и для чего осуществляется управление мощностью мобильных передатчиков?

145. Понятие адаптивного приёма.

146. Приведите пример структуры приёмника, реализующего адаптивный приём.

147. Сформулируйте основную идею техники разнесённого приёма.

148. Перечислите и поясните суть подходов улучшения качества связи, которые относятся к технике разнесённого приёма.

149. Перечислите наиболее известные стандарты сотовой связи.

150. Назовите основные элементы современных сотовых систем мобильной связи.

151. Сформулируйте основные принципы организации современной персональной мобильной связи.

152. В чём сущность принципа повторного использования частот?

153. Понятие фактора редукции интерференции – чем он определяется и на что влияет?

154. Для чего и каким образом в сотовых системах организуется разделение сот?

155. По каким признакам в сотовых системах осуществляется переход мобильного приёмопередатчика с одной базовой станции на другую – хэндовер?

156. Понятие «жёсткого» и «мягкого» режимов перехвата частоты (хэндовера).

157. Назовите основные задачи, которые необходимо решить при проектировании сотовой сети.

158. Назовите основные виды услуг, предоставляемых спутниковой персональной мобильной связью.

159. Каким образом спутниковые системы связи интегрируются с наземными – например, сотовыми системами связи?

160. Перечислите диапазоны частот, используемы в спутниковой связи.

161. Как можно разделить системы космической связи с точки зрения типов орбит спутников?

162. Понятие геостационарных спутниковых систем.

163. В чём заключаются преимущества космических систем связи, использующих геостационарные спутники?

164. Какие спутниковые системы могут быть отнесены к системам, использующим низкоорбитальные спутники? Как они могут быть организованы?

165. Перечислите достоинства и недостатки систем, использующих низкоорбитальные спутники.

166. Приведите примеры наиболее известных региональных и глобальных спутниковых систем.

167. Какие причины сдерживают широкое внедрение спутниковой персональной мобильной связи?

168. Назначение и организация системы GPS.

169. Каким образом осуществляется определение местоположения пользователя системы GPS?