
- •1 Нормативні дані з дисципліни
- •2. Мета і завдання дисципліни
- •3 Перелік забезпечуючих дисциплін
- •4 Структура залікових кредитів
- •5 Навчально–методичне забезпечення дисципліни
- •5.1 Література
- •5.2 Методичні посібники та вказівки
- •Лекція 1 Система передачі інформації. Основні поняття і визначення
- •1. Місце інформаційних систем у сучасному світі
- •2. Класифікація систем передачі інформації
- •3. Узагальнена структурна схема системи передачі інформації
- •4.Основні інформаційно-технічні характеристики спи
- •4.1 Вірогідність передачі інформації
- •Завадостійкість передачі інформації
- •Швидкість передачі інформації
- •Пропускна здатність каналів зв'язку
- •Висновки
- •Тестові запитання
- •1.Кількість інформації в повідомленні
- •Логарифмічна міра добре відображає адитивність інформації.
- •2 .Джерело дискретних повідомлень і його ентропія
- •Ентропію джерела не рівноімовірних попарно залежних повідомлень, позначимо , дамо розрахункову формулу
- •3.Джерело неперервних повідомлень
- •Висновки
- •Тестові запитання
- •Практичне заняття №1
- •Задачі для самостійного розв’язання
- •Лекція 3 Передача інформації з дискретними і неперервними каналами зв'язку
- •1.Продуктивність джерела дискретних повідомлень
- •2.Швидкість передачі інформації з дискретних каналів без перешкод. Оптимальне статистичне кодування
- •3.Швидкість передачі інформації й пропускна здатність дискретних каналів з завадами
- •4.Пропускна здатність двійкового симетричного каналу зв'язку з завадами
- •5.Швидкість передачі інформації неперервними каналами з завадами.
- •6. Пропускна здатність неперервного каналу з нормальним білим шумом
- •Пропускна здатність неперервного каналу зв'язку при довільних спектрах сигналів і завад.
- •Висновки
- •Тестові запитання
- •Практичне заняття №2
- •Задачі для самостійного розв’язання
- •Лекція 4 завадостійке кодування. Основні положення теорії завадостійкого кодування
- •1.Постановка задачі застосування завадостійких кодів
- •2.Класифікація завадостійких кодів
- •3. Основні числові характеристики завадостійких кодів
- •4.Кодова відстань і її зв'язок із кратністю помилок що виявляються й або, що виправляються.
- •Висновки
- •Лекція 5 Систематичні блокові лінійні коди
- •Загальні методи кодування і декодування систематичних блокових лінійних кодів
- •Код з парним числом одиниць
- •Інверсний код
- •Код з подвоєнням елементів
- •Коди Хемінга
- •Висновки
- •Лабораторна робота №1 вивчення принципу дії та дослідження завадостійкості радіосистеми передавання інформації із блоковим кодом
- •1 Мета роботи
- •2 Методичні вказівки
- •Позиції, що займають одиниці в одиничній матриці, вказують номера позицій контрольних символів, що використовуються у кожній перевірці на парність.
- •3 Опис лабораторної установки
- •4 Порядок виконання роботи
- •6 Контрольні запитання і завдання
- •Лекція 6 циклічні коди
- •Основні властивості циклічного коду й способи побудови
- •Способи кодування і декодування циклічних кодів
- •Матричне подання циклічних кодів
- •Висновки
- •Тестові запитання
- •Лабораторна робота №2 Вивчення властивостей і принципів побудови циклічних кодів.
- •1 Ціль роботи
- •2 Методичні вказівки
- •3 Порядок виконання роботи
- •5 Контрольні запитання.
- •Практичне заняття №3
- •Розв’язання. Визначимо кількість інформаційних і контрольних символів у кодовій комбінації:
- •Задачі для самостійного розв’язання
- •Лекція 7 Оптимальний когерентний прийом дискретних сигналів
- •1.Основні положення теорії оптимального приймання сигналів
- •Синтез, правила розрізнення сигналів у випадку приймання повністю відомих сигналів на фоні нормального білого шуму
- •Структурні схеми оптимальних приймачів
- •Обчислення завадостійкості (імовірності помилок розрізнення сигналів) оптимальних когерентних приймачів
- •Виходячи з цього, можна записати формули для обчислення імовірностей помилок в системах когерентного приймання фазовою, частотною та амплітудною маніпуляцією.
- •Висновки
- •3 Порядок виконання роботи
- •5 Контрольні запитання
- •Лекція 8 оптимальний некогерентний прийом дискретних сигналів і його завадостійкість
- •Модель лінії зі змінними параметрами
- •Алгоритм прийняття рішення при прийманні сигналів з випадковою початковою фазою
- •Приймання сигналів з випадковою початковою фазою і флуктуючою амплітудою
- •Некогерентні приймачі сигналів з використанням обробки за огинаючою
- •Некогерентний приймач ортогональних сигналів
- •Приймання сигналів з випадковою початковою фазою при використанні відносної фозової маніпуляції
- •Висновки
- •Тестові запитання
- •3 Порядок виконання роботи.
- •4 Структура звіту
- •5 Контрольні запитання і завдання
- •Практичне заняття № 4 "Когерентне и не когерентне приймання дискретних сигналів та його завадостійкість"
- •Приклади розв’язання основних типів задач
- •Задачі для самостійного розв’язання
- •Лекція 9 оптимальний і квазиоптимальНіЙ прийом неПерервних сигналів і його завадостійкість
- •1.Особливості приймання неперервних сигналів з аналоговою модуляцією
- •2. Завадостійкість прийому сигналів з амплітудною модуляцією
- •3.Завадостійкість прийому сигналів з фазовою модуляцією
- •4.Завадостійкість прийому сигналів з частотною модуляцією
- •Висновки
- •Лекція 10 цифрові методи передачі неЗперервних повідомлень
- •Імпульсно – кодова модуляція
- •2.Завадостійкисть систем зв’язку з імпульсно-кодовою модуляцією
- •3.Диференціальна імпульсно-кодова модуляція. Дельта модуляція
- •Висновки
- •Тестові запитання
- •Практичне заняття № 5
- •Приклади розв’язання основних типів задач
- •Задачі для самостійного розв’язання
- •Лекція 11 багатоканальні системи передачі інформації
- •1.Узагальнена структура багатоканальної системи зв’язку
- •2.Системи зв’язку із частотним поділом каналів
- •3Системи зв’язку із часовим поділом каналів
- •Висновки
- •Тестові запитання
- •Лекція 12
- •1. Поняття про багатостанційний доступ
- •Системи з часовим поділом каналів
- •Системи із частотним поділом каналів
- •Системи з кодовим поділом каналів
- •Асинхронно-адресні системи передачі інформації (аас)
- •Висновки
Висновки
В лекції розглянуті методи приймання сигналів в каналах із змінними параметрами, наведені структурні схеми приймачів із випадковою початковою фозою і флуктуючою амплітудою. Показано, що флуктуації параметрів сигналу приводять до суттєвого зниження завадостійкості. Наведені розрахункові формули імовірності помилок розрізнення сигналів.
Тестові запитання
1. Маємо
сукупність причин
,
та сукупність наслідків
,
.
Яка з формул дозволяє обчислити
апостеріорну імовірність причин
,
якщо спостерігається наслідок
?
1)
2)
3)
2.
Передається дискретне повідомлення
із алфавіта
,
приймається його оцінка
.
Як співвідносяться апостеріорна
імовірність
і апріорна
3. Апріорна
імовірність передавання повідомлення
;
імовірність переходу
імовірність приймання
.
Чому дорівнює апостеріорна імовірність
передавання
?
0,4
0,5
0,6
0,7
4. Яка з формул визначає правило рішення при прийманні дискретних сигналів по критерію Байєса ?
5. Яка з формул визначає правило рішення приймача дискретних сигналів по критерію максимальної правдоподібності?
1)
6. При якому законі розподілу апріорних імовірностей рішення по критерію Байєса і критерію максимальної правдоподібності дає однаковий результат?
закон Гауса
закон рівних імовірностей
закон Релея
7. Яка імовірність в теорії рішень має назву “функція правдоподібності”?
1)
2)
3)
4)
8. По
системі зв’язку передається інформація,
яка формується повідомленнями з алфавіту
х1...х4,
апріорні імовірності яких однакові.
Відома матриця імовірностей переходів
,
фрагмент якої при прийманні
має вигляд
;
;
;
.
Яке передане повідомлення зафіксує
оптимальний приймач?
х1
х2
х3
х4
9. Система передачі дискретних повідомлень характеризується матрицею імовірностей переходів.
Яка сукупність імовірностей має максимальні значення?
10. По
каналу зв’язку передаються повідомлення
і
з
апріорними імовірностями
і
.
Відома матриця імовірностей переходів
;
;
;
.
Чому дорівнює апостеріорна імовірність
передавання х1,
якщо прийнято повідомлення
?
0,06
0,07
0,24
0,63
11. Якою з формул визначається середня імовірність помилки при когерентному прийманні дискретного ФМ сигналу?
1)
2)
3)
12. Якою з формул визначається середня імовірність помилки при когерентному прийманні дискретного ЧМ сигналу?
1)
2)
3)
13. Якою з формул визначається середня імовірність помилки при когерентному прийманні дискретного АМ сигналу?
1)
2)
3)
14.
Який вигляд має функція Крампа
?
1)
2)
3)
15. Який вигляд має правило рішення по критерію максимума правдоподібності при прийманні рівноімовірних дискретних сигналів?
1)
2)
3)
16. Який вигляд має імпульсний відгук оптимального узгодженого фільтра?
1)
2)
3)
17. Яке співвідношення пов’язує тривалість дискретного сигналу Тс і ширину смуги пропускання оптимального фільтра, узгодженого по ширині смуги?
1)
2)
3)
18. Чому
повинна дорівнювати ширина смуги
пропускання оптимального фільтра,
узгодженого по смузі, якщо тривалість
сигналу
1)
2)
3)
19. На вхід оптимального узгодженого фільтра надходить прямокутний радіоімпульс тривалістю Тс . Чому дорівнює тривалість вихідного сигналу?
1) Тс
2Тс
3Тс
20. Яке співвідношення між вхідними відношеннями сигнал/шум необхідне для забезпечення рівних імовірностей помилкового приймання сигналів АМ, ЧМ і ФМ?
1)
,
,
2)
,
,
3)
,
,
21. Який вид модуляції сигналів застосовується для боротьби з випадковою початковою фазою сигналів?
АМ
ЧМ
ФМ
ВФМ
22. Який вид модуляції сигналів найбільш придатний для застосування в каналах зв’язку з випадковою початковою фазою і флуктуючою амплітудою?
1) АМ 2) ЧМ
3) ФМ
4) ВФМ
23. Якою з формул визначається імовірність помилки некогерентного приймання двійкових АМ сигналів?
1)
2)
3)
24. Якою з формул визначається імовірність помилки некогерентного приймання двійкових ЧМ сигналів?
1)
2)
3)
25. Якою з формул визначається імовірність помилкового приймання двійкових ВФМ сигналів методом порівняння фаз?
1)
2)
3)
26. По
системі зв’язку передаються сигнали
і
з відомими апріорними ймовірностями
і
та ймовірностями хибних переходів
і
.
Чому дорівнює середня імовірність
помилкового приймання?
1)
2)
3)
4)
27. Яке співвідношення між вхідними відношеннями сигнал/шум необхідне для забезпечення рівних імовірностей помилки некогерентного приймання сигналів АМ, ЧМ, ВФМ?
1)
2)
3)
28. Яке
відношення сигнал/шум
необхідно забезпечити на вході
некогерентного приймача АМ сигналів,
якщо задана імовірність помилкового
приймання
?
1)
2)
3)
29. Яке відношення сигнал/шум необхідно забезпечити на вході некогерентного приймача ЧМ сигналів, якщо задана імовірність помилкового приймання ?
1)
2)
3)
30. Яке відношення сигнал/шум необхідно забезпечити на вході приймача ВФМ сигналів, якщо задана імовірність помилкового приймання ?
1)
2)
3)
лАБОРАТОРНА РОБОТА № 4
Дослідження некоГЕРЕНТНОГО приймача двійкових радіосигналів і його завадостійкості
1 Ціль роботи
Дослідження принципів функціонування некогерентного приймання приймачів двійкових сигналів, завадостійкості приймачів, порівняння результатів експериментальних досліджень з теоретично досяжними можливостями.
2 Методичні вказівки
При підготовці до виконання лабораторної роботи необхідно вивчити тему 14 по конспекту лекцій та рекомендовану літературу [1, c. 93-102; 2, с. 178 - 158; 5, с. 164 - 167; 6, с. 168 – 183]. Особливу увага звернути на наступні основні положення.
В лабораторній роботі №4 розглянуті теоретичні засади приймання дискретних радіосигналів у випадку, коли лінія зв’язку тільки послаблює сигнал, не змінюючи його форми, тобто випадок приймання сигналів з повністю відомими параметрами. В реальних умовах форма сигналу спотворюється. Якщо послаблення сигналу а – випадкова величина, що повільно змінюється, але практично постійна на інтервалах Тс приймання здійснюється за вирішуючим правилом
R=max
p(xi)w
(5.1)
При випадковому значенні а необхідно осереднити результат за законом розподілу w(a), тоді при рівно імовірних сигналах вирішуючи правило прийме вигляд
(5.2)
Із співвідношення (5.2) витікає, що при такому підході структура оптимального приймача залишиться такою ж, як і у випадку цілком відомих сигналів.
Імовірність помилкового приймання протилежних сигналів у випадку, коли розподіл w(a) за законом Релея, обчислюється за формулою
де
Розглянемо далі випадок, коли лінія вносить в сигнали тільки випадковий зсув початкової фази, що має місце в переважній більшості реальних ситуацій. При цьому, якщо
S(t,xi)=Scosit
(0<t
Tc),
Сигнали на виході лінії (вході приймача)
Sвих(t,xi)=Scos(it-0) (5.3)
Вихідні сигнали (5.3) можна подати у вигляді двох складових із випадковими амплітудами, але постійними фазами
S(t,xi)=Scoscosit-Ssinsinit=bScosit-c Ssinit, (5.4)
Із (5.4) видно, що спотворюючу дію лінії можна звести до появи в точці приймання двох складових сигналу: косинусоїдниї та синусоїдної. Алгоритм роботи приймача в цьому випадку
(5.5)
Із цього виразу видно, що оптимальний приймач виконує кореляцію прийнятої реалізації y(t) із зразками обох складових сигналу (5.4). Зведення результатів у квадрати перед складанням та виборам максимуму викликано тим, що величини b та с можуть бути як позитивними, так і негативними. Структурна схема, яка відповідає алгоритму (5.5) при М=2, наведена на рис. 5.1а. Цей алгоритм можна реалізувати також і за допомогою узгоджених фільтрів та детекторів огинаючих вихідних коливань (рис. 5.1б), після яких і береться відлік.
а)
б)
Рисунок 5.1 – Структурні схеми оптимальних приймачів при невідомій початковій фазі сигналів, реалізованих на основі кореляційної обробки (а) та на основі узгоджених фільтрів (б).
Фізика процесів також зрозуміла: якщо на вхід узгодженого з сигналом S(t,xi) фільтра подати зсунутий по фазі сигнал, то завдяки лінійності фільтра має місце затримка коливання на виході фільтра. Тому відлік в момент t=Tc не співпадає з максимумом напруги. Враховуючи випадковість цього зсуву найкращою стратегією є відлік огинаючої, а не миттєвого значення коливання.
Співставимо випадок приймання сигналів при відсутності випадкової фази (тобто точно відомих по формі сигналів) і при наявності випадкової фази. Перший випадок прийнять називати когерентним, другий – некогерентним прийманням. Некогерентне приймання найчастіше застосовується в реальних системах зв’язку.
При некогерентному прийманні ортогональних сигналів (частотній маніпуляції) імовірність помилки дорівнює
(5.6)
При некогерентному прийманні амплітудно-маніпульованих сигналів
(5.7)
Співставляючи вирази при однакових значеннях імовірності помилки, можна встановити, який енергетичний програш дає застосування некогерентного приймання у порівнянні з когерентним. Розрахунки показують, що для забезпечення ре=10-3...10-6 при некогерентного прийманні необхідно збільшувати енергію сигналу на 15-30% у порівнянні з когерентним, тобто програш невеликий.
У більш загальному випадку неідеальність лінії обумовлює випадкові зміни амплітуди і фази. Імовірність помилок при цьому збільшується, тому що незалежно діють обидва розглянутих фактори. Можна показати, що в цьому випадку імовірність помилок при розпізнаванні бінарних ортогональних сигналів (частотна маніпуляція) дорівнює
де
– середнє значення енергії сигналів,
що приймаються.