Рабочая учебная программа По дисциплине: Теоретические основы беспроводной связи По направлению: 010900 «Прикладные математика и физ - umotnas.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Рабочая учебная программа По дисциплине: Имитационное моделирование... 1 110.34kb.
Рабочая учебная программа по дисциплине: Теоретические и технические... 1 170.88kb.
Рабочая учебная программа по дисциплине: «Оптические информационные... 1 130.2kb.
Рабочая учебная программа по дисциплине: Магнитная гидродинамика... 1 166.5kb.
Рабочая учебная программа по дисциплине: Экспериментальная магнитная... 1 176.69kb.
Рабочая учебная программа по дисциплине: Термодинамика конденсированного... 1 191.17kb.
Рабочая учебная программа по дисциплине: Современные проблемы теплофизики... 1 165.43kb.
Рабочая учебная программа по дисциплине: Теория оптимального управления... 1 44.52kb.
Рабочая учебная программа по дисциплине: Функциональный анализ по... 1 251.85kb.
Рабочая учебная программа По дисциплине: Проектирование и архитектура... 1 155.26kb.
Рабочая учебная программа По дисциплине: Избранные главы теории вероятностей... 1 145.3kb.
Фейстелеву структуру 1 28.72kb.
Викторина для любознательных: «Занимательная биология» 1 9.92kb.

Рабочая учебная программа По дисциплине: Теоретические основы беспроводной связи - страница №1/1

Министерство науки и образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский физико-технический институт (государственный университет)»

МФТИ (ГУ)
«Утверждаю»

Проректор по учебной работе

_______________ Д.А.Зубцов

«___»______________ 20___ г.



Рабочая УЧЕБНАЯ Программа
По дисциплине: Теоретические основы беспроводной связи

По направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»

магистерская программа: 010974 – Телекоммуникационные сети и системы

Факультет радиотехники и кибернетики

Кафедра проблем передачи и обработки информации

Курс: 1 (магистратура)

Семестры – осенний и весенний Дифференцированный зачёт: 1 семестр

Экзамен: 2 семестр
Трудоёмкость: вариативная часть – 5 зач.ед.,

в том числе:



лекции: вариативная часть – 66 часов

самостоятельная работа: вариативная часть – 66 часов

подготовка к экзамену: вариативная часть – 1 зач.ед.
ВСЕГО АУДИТОРНЫХ часов 66
Программу составил к.т.н., доцент В.Б. Афанасьев
Программа обсуждена на заседании кафедры 28 мая 2012 года

Заведующий кафедрой А.П. Кулешов

академик РАН

Объем учетной нагрузки и виды отчетности


Вариативная часть, в том числе:

5 зач.ед.


Лекции

66 часов


Самостоятельные занятия

66 часов


Промежуточная аттестация


дифференцированный зачет в 1-м семестре магистратуры

Итоговая аттестация

экзамен во 2-м семестре магистратуры (1 зач.ед.)

ВСЕГО

5 зач.ед. (132 часа + 1 зач.ед.)




  1. Цели и задачи дисциплины


Цель дисциплиныосвоение студентами основ теории беспроводной связи.

Задачи:

  • фундаментальная подготовка студентов в области теории беспроводной связи;

  • формирование подходов к выполнению самостоятельных исследований студентами в области теории беспроводной связи.




  1. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры

Дисциплина «Теоретические основы беспроводной связи» включает в себя разделы, которые могут быть отнесены к вариативной части цикла М.2.

Дисциплина «Теоретические основы беспроводной связи» базируется на материалах курсов бакалавриата: базовая и вариативная часть Б.2 и Б.3 УЦ ООП.


  1. Компетенции, формированию которых способствует освоение дисциплины

Освоение дисциплины «Теоретические основы беспроводной связи» способствует формированию следующих общекультурных и общепрофессиональных интегральных компетенций магистра:



а) общекультурные (ОК):

  • способность использовать на практике углубленные фундаментальные знания, полученные в области естественных и гуманитарных наук, и обладать научным мировоззрением (ОК-1);

  • способность ставить, формализовать и решать задачи, уметь системно анализировать научные проблемы, генерировать новые идеи и создавать новое знание (ОК-2);

  • способность самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности знания и умения, в том числе в новых областях (ОК-3);

  • способность формулировать устно и письменно свою точку зрения, владеть навыками ведения научной и общекультурной дискуссий на русском и английском языках (ОК-4);

б) профессиональные (ПК):

  • способность применять в своей профессиональной деятельности углубленные знания, полученные в соответствии с профильной направленностью (ПК-1);

  • способность ставить задачи теоретических и (или) экспериментальных научных исследований и решать их с помощью соответствующего физико-математического аппарата, современной аппаратуры и информационных технологий (ПК-2);

  • способность самостоятельно осваивать новые дисциплины и методы исследований (ПК-3);

  • способность применять современные методы анализа, представления и передачи информации, использовать пакеты прикладных программ по профилю подготовки (ПК-4);

  • способность определять вместе с коллективом исполнителей направления собственной научной, технической или инновационной деятельности, выбирать подходы к решению конкретных исследовательских и (или) инновационных задач (ПК-7);

  • способность самостоятельно и (или) в составе исследовательской группы разрабатывать, исследовать и применять математические и физические модели для качественного и количественного описания явлений и процессов и (или) разработки новых технических средств (ПК-9).




  1. Знания, умения и навыки, формированию которых способствует освоение дисциплины

Освоение дисциплины «Теоретические основы беспроводной связи» способствует формированию комплекса знаний и навыков, благодаря которому обучающийся должен:



а) знать:

- структуру цифровых беспроводных систем передачи данных;



  • основы теории дискретных сигналов и каналов связи;

  • основы теории кодов, исправляющих ошибки;

  • методы каскадного построения и декодирования сложных сигналов;

  • сигналы и коды в системах с временным, частотным и кодовым разделением;

  • кодирование в системах со случайным множественным доступом;

б) уметь:

  • оценивать вероятностные и энергетические характеристики сигнально-кодовых конструкций;

  • оценивать сложность реализации кодирования и декодирования сложных сигналов;

  • проводить компьютерное моделирование функциональных блоков беспроводных систем передачи данных;

в) владеть:

  • навыком освоения большого объема информации;

  • навыками постановки научно-исследовательских задач и навыками самостоятельной работы.




  1. Структура и содержание дисциплины


Лекции

№ п.п.

Тема

Число аудиторных часов

Число часов самостоятельной работы

1

Общая структура цифровых беспроводных

систем передачи данных.

Источники, кодеры источников, каналы, кодеры каналов, декодеры, преобразование частот.



2

2

2

Искажения сигналов и помехи, источники и характеристики помех (шумов).

Формирование спектра сигналов, пропускная способность каналов.



2

2

3

Элементы теории дискретных сигналов и каналов связи. Физически реализуемые сигналы, частотное представление сигналов.

2

2

4

Дискретное преобразование Фурье.

Дискретная модуляция: АМ, ЧМ, ФМ, КАМ.



2

2

5

Импульсная реакция и частотная характеристика дискретного канала.

Аддитивный и мультипликативный шум, многолучевое распространение сигналов, Допплерово смещение.



2

2

6

Модели каналов беспроводной связи.

2

2

7

Основы помехоустойчивого кодирования.

Коды, исправляющие ошибки: построение,

декодирование и модификации кодов,

границы скорость-расстояние, спектры

расстояний.


2

2

8

Циклические коды: построение, свойства и

декодирование. Исправление пакетов

ошибок.


2

2

9

Сверточные коды. Представление кодов с помощью графов.

Алгоритм декодирования Витерби.



2

2

10

Алгоритм декодирования по максимуму апостериорной вероятности.

LDPC коды. Итеративные алгоритмы декодирования.



2

2

11

Каскадные кодовые конструкции.

Итеративные и каскадные коды (Форни), теорема о кодовом расстоянии, коды Юстессена.



2

2

12

Обобщенные каскадные коды Блоха-Зяблова, систе системы вложенных кодов.

2

2

13

Декодирование каскадных кодов, вероятность ошибки.

TURBO коды: построение и декодирование.



2

2

14

Сигнально-кодовые конструкции (кодовая

модуляция).

Вложенные системы сигналов в евклидовой метрике.



2

2

15

Каскадное построение сложных сигналов.

Сигнально-кодовые конструкции MLCM,

TCM, BICM.


2

2

16

Обобщенное каскадное построение сложных сигналов.

2

2

17

Пространственно-временные сигнально-кодовые конструкции.

2

2

18

Структура модемов беспроводной системы

связи.

2

2

19

Синхронизация дискретных сигналов и

кодов.

Синхронизация тактовая, ФАПЧ,

скремблирование.

Синхронизация кодовых слов, коды с

самосинхронизацией.


2

2

20

Системы с последовательной передачей

элементарных сигналов.

Элементарные сигналы с дискретной модуляцией, согласование с каналом.



2

2

21

Выравнивание и измерение импульсной

характеристики канала.

Адаптивное выравнивание канала.


2

2

22

Системы с параллельной передачей

элементарных сигналов (OFDM).

Системы ортогональных поднесущих с

дискретной модуляцией.


2

2

23

Циклический префикс и согласование с

каналом.


2

2

24

Измерение «частотной характеристики»

канала и коррекция искажений.



2

2

25

Адаптивное слежение за характеристикой

канала.


2

2

26

Демодуляция поднесущих.

Обнаружение и коррекция Допплерова

смещения.


2

2

27

Системы множественного доступа.

Системы с временным и частотным

разделением, OFDMA.

Системы с (пространственно-временным)

кодовым разделением.


2

2

28

Частотно-временные матрицы кодирования

для защиты от преднамеренных помех

подавления и имитации.


2

2

29

Сложность реализации некоторых элементов

систем передачи и хранения.

Сложность кодирования линейных блоковых

и сверточных кодов.


2

2

30

Сложность некоторых алгоритмов

декодирования.



2

2

31

Сложность декодера Витерби и

декодирования по максимуму апостериорной

вероятности.


2

2

32

Быстрое преобразование Фурье: алгоритмы и сложность.

2

2

33

Цифровые фильтры: алгоритмы и сложность.

2

2

ВСЕГО

66 часов

66 часов

ИТОГО

132 часа



Виды самостоятельной работы

№ п.п.

Темы

Количество часов

1

Изучение теоретического курса – выполняется самостоятельно каждым студентом по итогам каждой из лекций, результаты контролируются преподавателем на лекционных занятиях, используются конспект (электронный) лекций, учебники, рекомендуемые данной программой.

30

2

Написание курсовых работ (осенний семестр):

ТЕМА 1


Название: Оптимизация конфигурации сигналов дискретной

модуляции и расчет вероятности ошибки в канале с

замираниями и АБГШ.

Исходные данные:



  1. Число сигнальных точек.

  2. Тип конфигурации (ам, фм, кам, афм и их модификации).

  3. Размерность (число ортогональных координат).

  4. Ограничения: пик-фактор, скорость (число бит на

измерение).

  1. Параметры плотностей вероятности Релея и Гаусса.

Целевая функция:

  1. Максимизация минимального евклидова расстояния

между сигнальными точками.

  1. Максимизация отношения минимального расстояния к

средней мощности множества точек.

  1. Максимизация отношения минимального и

максимального расстояний между сигнальными точками.

Результаты:



  1. Конфигурация и параметры выбранного множества

сигнальных точек.

  1. Вероятности ошибки (условные или средние).

ТЕМА 2


Название: Построение декодера Витерби и оценка

вероятности ошибки в канале с частичным откликом.

Исходные данные:



  1. Конфигурация сигнальных точек.

  2. Частичный импульсный отклик канала.

  3. Характеристики шума.

Результаты:

  1. Конфигурация и параметры решетки декодирования.

  2. Вероятности ошибки (условные или средние).

ТЕМА 3


Название: Оптимизация структуры OFDM сигнала для

заданных характеристик канала и шума.

Исходные данные:



  1. Ширина спектра, число отсчетов и длительность OFDM

сигнала.

  1. Частотная характеристика канала.

  2. Соотношение средней мощности сигнала и шума.

  3. Допустимая вероятность ошибки на бит.

  4. Список используемых кодов (параметры и

характеристики).

  1. Используемые конфигурации дискретной модуляции.

Целевая функция:

  1. Максимизация скорости передачи.

  2. Максимизация пропускной способности.

Результаты:

  1. Структура OFDM сигнала.

  2. Оценки скорости передачи и вероятности ошибки на

информационный бит.

  1. Оценка пропускной способности.

  2. Оценки вероятности ошибки (условные и средние).

36

3

Подготовка к дифференциальному зачету и экзамену

1 зач.ед.

ВСЕГО

66 часов +

1 зач.ед.






  1. Образовательные технологии




п/п

Вид занятия

Форма проведения занятий

Цель

1

Лекция

Изложение теоретического материала

Получение теоретических знаний по дисциплине

2

Самостоятельная работа студента

Самостоятельная работа

Получение дополнительных знаний и подготовка к зачету и экзамену




  1. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов


Перечень контрольных вопросов для сдачи дифференцированного зачета в 1-ом семестре магистратуры

п.п.

Тема

1

Источники, кодеры источников, каналы, кодеры каналов, декодеры, преобразование частот.

2

Искажения сигналов и помехи, источники и характеристики помех (шумов).

Формирование спектра сигналов, пропускная способность каналов.



3

Физически реализуемые сигналы, частотное представление сигналов.

4

Дискретное преобразование Фурье.

Дискретная модуляция: АМ, ЧМ, ФМ, КАМ.



5

Импульсная реакция и частотная характеристика дискретного канала.

Аддитивный и мультипликативный шум, многолучевое распространение сигналов.



6

Модели каналов беспроводной связи.

7

Коды, исправляющие ошибки: построение,

декодирование и модификации кодов,

границы скорость-расстояние.


8

Циклические коды: построение, свойства и

декодирование.



9

Сверточные коды. Представление кодов с помощью графов.

Алгоритм декодирования Витерби.



10

LDPC коды. Итеративные алгоритмы декодирования.

11

Итеративные и каскадные коды (Форни), теорема о кодовом расстоянии.

12

Обобщенные каскадные коды Блоха-Зяблова, системы вложенных кодов.

13

Декодирование каскадных кодов, вероятность ошибки.

TURBO коды: построение и декодирование.



14

Вложенные системы сигналов в евклидовой метрике.

15

Каскадное построение сложных сигналов.

Сигнально-кодовые конструкции MLCM,

TCM, BICM.


16

Обобщенное каскадное построение сложных сигналов.

17

Пространственно-временные сигнально-кодовые конструкции.


Перечень контрольных вопросов для сдачи экзамена во 2-ом семестре магистратуры

1

Источники, кодеры источников, каналы, кодеры каналов, декодеры, преобразование частот.

2

Искажения сигналов и помехи, источники и характеристики помех (шумов). Формирование спектра сигналов, пропускная способность каналов.

3

Физически реализуемые сигналы, частотное представление сигналов.

4

Дискретное преобразование Фурье. Дискретная модуляция: АМ, ЧМ, ФМ, КАМ.

5

Импульсная реакция и частотная характеристика дискретного канала.

Аддитивный и мультипликативный шум, многолучевое распространение сигналов, Допплерово смещение.



6

Модели каналов беспроводной связи.

7

Коды, исправляющие ошибки: построение, декодирование и модификации кодов, границы скорость-расстояние, спектры расстояний.

8

Циклические коды: построение, свойства и декодирование. Исправление пакетов ошибок.

9

Сверточные коды. Представление кодов с помощью графов. Алгоритм декодирования Витерби.

10

LDPC коды. Итеративные алгоритмы декодирования.

11

Итеративные и каскадные коды (Форни), теорема о кодовом расстоянии, коды Юстессена.

12

Обобщенные каскадные коды Блоха-Зяблова, системы вложенных кодов.

13

TURBO коды: построение и декодирование.

14

Вложенные системы сигналов в евклидовой метрике.

15

Каскадное построение сложных сигналов.

Сигнально-кодовые конструкции MLCM, TCM, BICM.



16

Обобщенное каскадное построение сложных сигналов.

17

Пространственно-временные сигнально-кодовые конструкции.

18

Структура модемов беспроводной системы связи.

19

Синхронизация тактовая, ФАПЧ, скремблирование.

20

Системы с последовательной передачей элементарных сигналов, согласование с каналом.

21

Выравнивание и измерение импульсной характеристики канала.

Адаптивное выравнивание канала.



22

Системы с параллельной передачей элементарных сигналов (OFDM).

23

Циклический префикс и согласование с каналом систем OFDM.

24

Измерение «частотной характеристики» канала и коррекция искажений.

25

Адаптивное слежение за характеристикой канала.

26

Демодуляция поднесущих. Обнаружение и коррекция Допплерова

смещения.



27

Системы множественного доступа с временным и частотным разделением, OFDMA, с (пространственно-временным) кодовым разделением.

28

Частотно-временные матрицы кодирования для защиты от преднамеренных помех подавления и имитации.

29

Сложность кодирования линейных блоковых и сверточных кодов.

30

Сложность некоторых алгоритмов декодирования.

31

Сложность декодера Витерби.

32

Быстрое преобразование Фурье: алгоритмы и сложность.

33

Цифровые фильтры: алгоритмы и сложность.




  1. Материально-техническое обеспечение дисциплины


Необходимое оборудование для лекций и практических занятий: доска, ноутбук и мультимедийное оборудование (проектор или плазменная панель).
Обеспечение самостоятельной работы: конспекты, литература, компьютер.


  1. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины


Основная литература


  1. Габидулин Э.М., Пилипчук Н.И. Лекции по теории информации. М.: МФТИ, 2007.

  2. Галлагер Р., Теория информации и надежная связь. М.: Сов. Радио, 1974.

  3. Сагалович Ю.Л. Введение в алгебраические коды. М.: МФТИ, 2007.

  4. Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки. М.: Мир, 1986.

  5. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1989.

  6. Габидулин Э.М., Афанасьев В.Б. Кодирование в радиоэлектронике. М.: Радио и связь, 1986.

  7. Касами Т., Токура Н., Ивадари Е., Инагаки Я. Теория кодирования. М.: Мир, 1978.

  8. Proakis J.G., Digital Communications. Third edition. McGRAW-Hill, 1995.

  9. Морелос-Сарагоса Р., Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. М.: Техносфера, 2005.

  10. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений, Москва – 1970, (capftp@lycos.com)

  11. Блох Э.Л., Зяблов В.В. Линейные каскадные коды. М.: Наука, 1982.

  12. Richard Poisel, Modern Communications Jamming Principles and Techniques, 2 edition, 2011 ARTECH HOUSE.

  13. Системы спутниковой связи (журнал).

  14. LTE (журнал).

  15. Радиорелейная связь (журнал).