Экзаменационный билет(Марченко)

 

Кафедра «Технологии и системы связи»

Дисциплина «Технологии цифровой связи»

Специальность 5В071900 «Теория электрической связи»

1. Модели каналов

В канале всегда содержится непрерывный канал и модем, который преобразует непрерывный канал в дискретный. Модель дискретного канала содержит множество возможных сигналов на его входе и распределение условных вероятностей выходного сигнала при заданном входном. Для определения возможных входных сигналов достаточно указать число m различных символов (основание кода) и длительность Т передачи каждого символа.

Каждый символ, поступивший на вход канала, вызывает появление одного символа на выходе канала, при этом скорость символов одинакова.В общем виде все n–кодовые последовательности, число которых равно mⁿ образуют mⁿ - мерное конечное векторное пространство. Прохождение дискретного сигнала через канал можно рассматривать как сложение входного вектора с вектором ошибки(вектор ошибки – это помеха, аналогичная для непрерывного канала). Различные модели дискретных каналов отличаются распределением вероятностей вектора ошибок. Для двоичного канала (m=2 ) всякая 1в векторе ошибок означает, что в соответствующем месте передаваемой последовательности символ принят ошибочно, а всякий 0 означает безошибочный прием символа. Число ненулевых символов в векторе ошибок называется его весом.

Различают следующие простые модели каналов:

- Симметричный канал без памяти (биномиальный канал) – это канал, в котором каждый переданный кодовый символ может быть принят ошибочно с фиксированной вероятностью p и правильно с вероятностью 1 - p. Вероятность того, что произошло N каких угодно ошибок, расположенных как угодно на протяжении последовательности длины n, определятся формулой Бернулли:

 

2. Модель непрерывного канала связи:

Канал называется непрерывным, если входные и выходные сигналы канала являются непрерывными

 На выходе непрерывного канала всегда действуют гауссовские помехи (неустранимый тепловой шум). Модель непрерывного канала с различными видами искажений, шумов и помех представлена на рисунке

Обозначения на рисунке 1: амплитудная характеристика безынерционного нелинейного четырехполюсника, моделирующего нелинейные преобразования сигнаола в канале; мультипликативная помеха; аддитивные гауссовские шумы; аддитивные импульсные помехи; аддитивные сосредоточенные по спектру помехи.

 

Задача

Рассчитать спектры фазомодулированных (ФМК) и частотно-модулированных (ЧМК) колебаний при одинаковых несущих частотах f и уровнях напряжений U. Для ФМК заданы индекс модуляции β и частота модуляции F₁ , а для ЧМК – девиация частоты f _д и частота модуляции F₂. Построить спектры ФМК и ЧМК по результатам расчетов.

 

Таблица 4.10

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
U, B	60	50	45	40	35	30	25	20	15	10
F, МГц	60	95	90	80	70	80	90	95	60	70
F1, кГц	3	6	10	8	4	7	5	9	4	3
Fд, кГц	70	30	50	40	60	45	75	35	50	60
F2, кГц	7	3	4	5	6	7	6	5	4	3
β	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5

 

Зав кафедрой                                       

 

 

Протокол №17

от 02.05.2012 г

 

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский Государственный Технический Университет

Экзаменационный билет

 

Кафедра «Технологии и системы связи»

Дисциплина «Технологии цифровой связи»

Специальность 5В071900 «Теория электрической связи»

1. Теорема Шеннона

2. Биноминальный канал

 

Задача

Задан источник сообщений А=  с вероятностями, представленными в табл. 2 в зависимости от последней цифры шифра.

Таблица 4.2.

Последняя цифра шифра Номер задач	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Р (а1)	0,2	0,3	0,15	0,25	0,15	0,2	0,25	0,4	0,2	0,1
Р (а2)	0,3	0,2	0,35	0,2	0,2	0,35	0,2	0,2	0,3	0,2
Р (а3)	0,25	0,15	0,3	0,1	0,3	0,25	0,3	0,3	0,4	0,3
Р (а4)	0,15	0,1	0,1	0,15	0,1	0,5	0,1	0,2	0,3	0,4
Р (а5)	0,1	0,25	0,2	0,1	0,2	0,1	0,15	0,1	0,2	0,3

Найти количество информации, содержащейся в каждом из символов источника при их независимом выборе.

Вычислить энтропию и избыточность заданного источника.

Показать, что при равных объемах алфавитов N, энтропия H ( A ) имеет максимальное значение H_max ( A )= log ₂ N при равновероятных символах.

Описать физические характеристики дискретных каналов и сигналов, а также процесс преобразования дискретных сообщений в электрические сигналы.

 

 

Зав кафедрой                                       

 

Протокол №17

от 02.05.2012 г

 

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский Государственный Технический Университет

Экзаменационный билет(Махмутова)

 

Кафедра «Технологии и системы связи»

Дисциплина «Технологии цифровой связи»

Специальность 5В071900 «Теория электрической связи»

1. Проводные каналы связи

Канал связи (англ. channel, data line) — система технических средств и среда распространения сигналов для передачи сообщений (не только данных) от источника к получателю (и наоборот). Канал связи, понимаемый в узком смысле (тракт связи), представляет только физическую среду распространения сигналов, например, физическую линию связи.

 

2. Классификация проводных линий связи

 

В проводных каналах связи применяются различные линии связи: воздушные, симметричные кабельные линии, коаксиальные (несимметричные) кабельные линии, полосковые, волноводные и световодные. Воздушные – это стальная проволока диаметром 5; 4; 2,5; 2; 1,5 мм, либо биметаллическая сталемедная проволока диаметром 4; 3; 2; 1, 1,6; 1,2 мм. Симметричные кабельные - это медные проводники (токопроводящие жилы) диаметром 1,4; 1,3; 1,2; 1,1; 111,0; 0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5; 0,4; 0,32. Современные кабели могут содержать сотни пар проводов. Коаксиальные кабельные – это магистральные линии связи, диаметром 1,2/4,6 мм (1,2 мм – диаметр внутреннего проводника, 4,6 мм – диаметр внешнего проводника).

Проводная линия связи - это длинная линия. Линия называется длинной, если ее геометрическая длина соизмерима или превышает длину волны передаваемых по ней электромагнитных колебаний. Длинные линии – это цепи с распределенными параметрами, схема замещения длинной линии представляет собой многозвенный фильтр нижних частот, где R1, L1, G1, C1- первичные параметры линии (определяются на 1 км длины). Для двухпроводной симметричной линии:

Для коаксиальной линии:

где  – радиусы проводов, м; а – расстояние между центрами проводов, м; f – частота, Гц;  ε – относительная диэлектрическая проницаемость.

 

Задача

Задан источник сообщений А=  с вероятностями, представленными в табл. 2 в зависимости от последней цифры шифра.

Таблица 4.2.

Последняя цифра шифра Номер задач	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Р (а1)	0,2	0,3	0,15	0,25	0,15	0,2	0,25	0,4	0,2	0,1
Р (а2)	0,3	0,2	0,35	0,2	0,2	0,35	0,2	0,2	0,3	0,2
Р (а3)	0,25	0,15	0,3	0,1	0,3	0,25	0,3	0,3	0,4	0,3
Р (а4)	0,15	0,1	0,1	0,15	0,1	0,5	0,1	0,2	0,3	0,4
Р (а5)	0,1	0,25	0,2	0,1	0,2	0,1	0,15	0,1	0,2	0,3

Найти количество информации, содержащейся в каждом из символов источника при их независимом выборе.

Вычислить энтропию и избыточность заданного источника.

Показать, что при равных объемах алфавитов N, энтропия H ( A ) имеет максимальное значение H_max ( A )= log ₂ N при равновероятных символах.

Описать физические характеристики дискретных каналов и сигналов, а также процесс преобразования дискретных сообщений в электрические сигналы.

 

 

Зав кафедрой                                       

 

Протокол №17

от 02.05.2012 г

 

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский Государственный Технический Университет

Экзаменационный билет(Менжигитова)

 

Кафедра «Технологии и системы связи»

Дисциплина «Технологии цифровой связи»

Специальность 5В071900 «Теория электрической связи»

1. Первичные параметры линий связи

 

Проводная линия связи - это длинная линия. Линия называется длинной, если ее геометрическая длина соизмерима или превышает длину волны передаваемых по ней электромагнитных колебаний. Длинные линии – это цепи с распределенными параметрами, схема замещения длинной линии представляет собой многозвенный фильтр нижних частот, где R1, L1, G1, C1- первичные параметры линии (определяются на 1 км длины). Для двухпроводной симметричной линии:

Для коаксиальной линии:

где  – радиусы проводов, м; а – расстояние между центрами проводов, м; f – частота, Гц;  ε – относительная диэлектрическая проницаемость.

 

2. Вторичные параметры линий связи

1.Волновое сопротивление определяется первичными параметрами линии, характеризует степень согласования линии и нагрузки.

При (комплексные величины) линия нагружена согласованно. В области тональных частот  справедливы формулы:

В области высоких частот:

2.Коэффициент ослабления  (затухания) и коэффициент фазы  в диапазоне тональных частот вычисляются как:

В системах радио- и многоканальной связи справедливы формулы:

В длинной линии возникает электромагнитная волна, которая перемещается от начала линии к ее концу, такая волна называется бегущей или падающей. Длина волны – это расстояние между двумя смежными точками, взятыми в направлении распространения волны, фазы напряжения в которых отличаются на угол 2π, длина волны не зависит от ослабления линии, а полностью определяется коэффициентом фазы:

 

Режим бегущих волн возникает в согласованно нагруженной линии, то есть когда  (характеристическое сопротивление). Режим стоячих волн возникает при коротком замыкании линии, когда  Стоячая волна является результатом наложения падающей и отраженной волн с равными амплитудами. Такой режим возникает и при холостом ходе (обрыв линии), только узлы и пучности волны меняются местами. В общем случае, когда сопротивление нагрузки не равно волновому, в линии устанавливается режим смешанных волн. Степень согласования линии с нагрузкой характеризуется также коэффициентом бегущей волны (КБВ), который равен отношению минимальной и максимальной амплитуд колебаний напряжения (тока) в линии:

Коэффициент стоячей волны (КСВ) является величиной, обратной КБВ. Практически КБВ = 0….1, а КСВ = 1…..и выше. При согласовании линии с нагрузкой КБВ = 1.

 

Задача

Задан канал связи с полосой частот Fк, время использование Tк. В канале действует шум с равномерной спектральной плотностью мощности Gш, физический объем канала Vк

Таблица 4.3.

Параметры	Последняя цифра шифра
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
F к, кГц	10	10	20	10	1	10	5	7	10	5
Тк , с	10	5	10	1	10	5	2	7	10	1
G ш, МВТ/Гц	10-4	10-4	10-3	10-4	10-3	10-3	10-5	10-4	10-5	10-3
V к	106	106	107	105	106	106	105	106	104	105

 

Найти предельную мощность сигнала, который может быть передан по данному каналу.

Представить структурную схему системы передачи информации

Привести классификацию и дать описание помех возникающих в канале связи.

 

Зав кафедрой                                       

 

 

Протокол №17

от 02.05.2012 г

 

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский Государственный Технический Университет

Экзаменационный билет

 

Кафедра «Технологии и системы связи»

Дисциплина «Технологии цифровой связи»

Специальность 5В071900 «Теория электрической связи»

1. Оптический канал

 

2. Особенности радиоканалов

 

 

Задача

Задан канал связи с полосой частот Fк, время использование Tк. В канале действует шум с равномерной спектральной плотностью мощности Gш, физический объем канала Vк

Таблица 4.3.

Параметры	Последняя цифра шифра
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
F к, кГц	10	10	20	10	1	10	5	7	10	5
Тк , с	10	5	10	1	10	5	2	7	10	1
G ш, МВТ/Гц	10-4	10-4	10-3	10-4	10-3	10-3	10-5	10-4	10-5	10-3
V к	106	106	107	105	106	106	105	106	104	105

 

Найти предельную мощность сигнала, который может быть передан по данному каналу.

Представить структурную схему системы передачи информации

Привести классификацию и дать описание помех возникающих в канале связи.

 

Зав кафедрой                                       

 

 

Протокол №17

от 02.05.2012 г

 

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский Государственный Технический Университет

Экзаменационный билет(Проскурякова)

 

Кафедра «Технологии и системы связи»

Дисциплина «Технологии цифровой связи»

Специальность 5В071900 «Теория электрической связи»

1. Формирование и преобразование сигналов в каналах связи

 

В системах связи с помощью линейных, нелинейных и параметрических цепей осуществляются основные преобразования сообщений и сигналов. Линейные цепи состоят из линейных элементов R, C, L, параметры которых постоянны и не зависят ни от электрического воздействия, ни от времени. К линейным цепям и элементам применим принцип суперпозиции - реакция на сумму воздействий равна сумме реакций на каждое воздействие в отдельности. Спектр реакций линейных элементов не содержит новых частот по сравнению со спектром воздействия. 

Нелинейные цепи – цепи, параметры которых зависят от электрического воздействия (тока или напряжения), но не зависят от времени. Нелинейные цепи и элементы не подчиняются принципу суперпозиции и способны порождать новые частоты (новый спектр). Параметрические цепи – цепи, параметры которых зависят от времени. Различают линейно-параметрические цепи, в которых параметры зависят от времени и не зависят от электрического воздействия, и нелинейно-параметрические, в которых параметры зависят от времени и от электрического воздействия.

Линейные цепи – это усиление сигналов, передача по линиям связи (ослабление), фильтрация с целью выделения сигналов и подавления помех. При этом не требуется получение новых частот. Нелинейные и параметрические цепи – это генерирование колебаний, умножение, деление и преобразование частоты, усиление сигналов с большим КПД, модуляция и детектирование. Для этих операций требуется изменение спектрального состава сигналов.

Математическая модель нелинейных и параметрических элементов – это их вольт-амперные характеристики (ВАХ), которые снимаются экспериментально. Аппроксимация ВАХ означает подбор такой простой математической функции, которая отражала бы важнейшие особенности экспериментально снятой характеристики. Форму реакции нелинейного элемента на внешнее воздействие можно определить графически методом проекций на ВАХ.

При одновременном воздействии на НЭ (нелинейный элемент) не менее двух гармонических колебаний с разными частотами возникают комбинационные частоты. Бигармонический сигнал содержит два гармонических колебания с различными частотами. Генератором называется устройство, формирующее электрические колебания требуемой формы, частоты, мощности. В соответствии с характером преобразования энергии одного вида в другой различают электрические и электромеханические генераторы. Электрические генераторы преобразуют энергию постоянного тока в энергию высокочастотных колебаний. По принципу работы и схемному построению различают генераторы с самовозбуждением (автогенераторы) и с внешним возбуждением.

Автогенераторы подразделяются на автогенераторы гармонических колебаний и релаксационные (импульсные) генераторы. Работа любого автогенератора основана на принципе автоматического поддержания в колебательной системе незатухающих колебаний.

 

2. Модуляция сигналов

 

       Модуляция – это процесс изменения одного или нескольких параметров несущего колебания (высокочастотного) в соответствии с изменением параметров модулирующего (низкочастотного) информационного сигнала. Главная особенность любой модуляции – преобразование спектра модулирующего сигнала. В общем случае происходит расширение спектра, а при гармонической несущей – перенос спектра в область около частоты несущей. Это обстоятельство привело к использованию только модулированных сигналов в многоканальной связи. Практически в настоящее время в системах связи используется большое количество разнообразных видов модуляции, выбор конкретного вида определяется требованиями помехоустойчивости.

При амплитудной модуляции (АМ) амплитуда несущего колебания изменяется пропорционально мгновенным значениям модулирующего сигнала. На рисунках 1,2,3 показаны временная и спектральные диаграммы АМ сигнала (в зависимости от формы исходного модулирующего колебания).

Коэффициент модуляции (М) – это отношение разности между максимальным и минимальным значениями амплитуд АМ сигнала к сумме этих значений:

 где  амплитуда несущей.

Рисунок 1 - Однотональная амплитудная модуляция

 

 

Задача

Задан канал связи с полосой частот Fк, время использование Tк. В канале действует шум с равномерной спектральной плотностью мощности Gш, физический объем канала Vк

Таблица 4.3.

Параметры	Последняя цифра шифра
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
F к, кГц	10	10	20	10	1	10	5	7	10	5
Тк , с	10	5	10	1	10	5	2	7	10	1
G ш, МВТ/Гц	10-4	10-4	10-3	10-4	10-3	10-3	10-5	10-4	10-5	10-3
V к	106	106	107	105	106	106	105	106	104	105

 

Найти предельную мощность сигнала, который может быть передан по данному каналу.

Представить структурную схему системы передачи информации

Привести классификацию и дать описание помех возникающих в канале связи.

 

Зав кафедрой                                       

 

Протокол №17

от 02.05.2012 г

 

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский Государственный Технический Университет