Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  РТ 

 

 

 

«   31   »       05       2016 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Теоретические основы современных технологий беспроводной связи     

 




Направление подготовки

11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Профиль подготовки

"Системы радиосвязи и радиодоступа "

Квалификация (степень)выпускника

бакалавр








          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

5

108 / 3  

16  

12  

 

1,6  

0,25  

29,85  

78,15  

Зач.  

6

108 / 3  

16  

12  

12  

3,6  

0,35  

43,95  

37,4  

Экз.(26,65)  

Итого

216 / 6  

32  

24  

12  

5,2  

0,6  

73,8  

115,55  

26,65  

 

Муром, 2016 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: формирование представлений о принципах построения и теории функционирования современных систем беспроводной связи, регламентации деятельности организаций связи.

Задачи дисциплины:

изучение теоретических основ передачи информации;

изучение стандартов и технологий современных систем беспроводной связи;

освоение приемов и методов анализа и расчета характеристик систем беспроводной связи.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.В.10))

Базовыми дисциплинами при изучении курса "Теоретические основы современных технологий беспроводной связи" являются: "Общая теория связи", "Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей", "Теория вероятностей и математическая статистика". Курс «Теоретические основы современных технологий беспроводной связи» является базовым для изучения следующих дисциплин: «Сети и системы широкополосного радиодоступа», «Стандарты и технологии СМС», «Сети и системы мобильной связи» и других.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-5 способность использовать нормативную и правовую документацию, характерную для области инфокоммуникационных технологий и систем связи (нормативные правовые акты Российской Федерации, технические регламенты, международные и национальные стандарты, рекомендации Международного союза электросвязи).

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

основы теории дискретных сигналов и каналов связи; основы теории кодирования сигналов; методы модуляции и доступа в беспроводных системах связи; принципы регламентации деятельности организаций связи (ОПК-5).

2) Уметь:

оценивать вероятностные и энергетические характеристики систем связи; формулировать основные технические требования к телекоммуникационным сетям и системам, оценивать основные проблемы, связанные с эксплуатацией и внедрением новой телекоммуникационной техники (ОПК-5).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц, 216 часов.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 4г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Общая структура беспроводных систем передачи данных

5

2

4

4

Устный опрос, выполнение практической работы

2

Элементы теории сигналов и каналов связи

5

6

4

8

Устный опрос, выполнение практической работы

3

Модуляция и демодуляция носителей информации

5

4

2

29

Устный опрос, выполнение практической работы, выполнение и защита лабораторной работы

4

Основные понятия и определения теории информации

5

4

2

37,15

Устный опрос, выполнение практической работы

Всего за  семестр

108

16

12

78,15

1,6

0,25

Зач.

5

Основы помехоустойчивого кодирования

6

4

4

4

31

Устный опрос, выполнение практической работы, выполнение и защита лабораторной работы

6

Сигнально-кодовые конструкции

6

4

4

4

6

Устный опрос, выполнение практической работы

7

Элементы теории приема и обработки сигналов

6

4

2

0,4

Устный опрос, выполнение практической работы

8

Принципы многоканальной передачи информации

6

4

2

4

0

Устный опрос, выполнение практической работы, выполнение и защита лабораторной работы

Всего за  семестр

108

16

12

12

37,4

3,6

0,35

Экз.(26,65)

Итого   

216

32

24

12

115,55

5,2

0,6

26,65

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 5

Раздел 1. Общая структура беспроводных систем передачи данных

Лекция 1.

Введение. Классификация и технологии беспроводных систем связи. Стандартизация в области телекоммуникаций (2 часа).

Раздел 2. Элементы теории сигналов и каналов связи

Лекция 2.

Базовые характеристики беспроводных каналов связи. Сигналы и их спектральное сигналов. Характеристики физической среды распространения радиосигналов (2 часа).

Лекция 3.

Помехи, искажения и замирания в беспроводных каналах связи. Случайные сигналы и процессы, их характеристики. Спектральная плотность мощности случайного процесса (2 часа).

Лекция 4.

Характеристики и модели каналов передачи информации. Непрерывные и дискретные каналы связи (2 часа).

Раздел 3. Модуляция и демодуляция носителей информации

Лекция 5.

Классификация методов модуляции. Непрерывные и дискретные виды модуляции. Модуляторы и демодуляторы сигналов (2 часа).

Лекция 6.

Дискретизация и квантование непрерывных сообщений. Методы дискретизации сигналов. Теорема Котельникова (2 часа).

Раздел 4. Основные понятия и определения теории информации

Лекция 7.

Мера количества информации. Энтропия. Скорость передачи информации и пропускная способность дискретного канала связи (2 часа).

Лекция 8.

Теорема Шеннона для дискретного канала. Эффективность систем передачи информации (2 часа).

Семестр 6

Раздел 5. Основы помехоустойчивого кодирования

Лекция 9.

Классификация корректирующих кодов. Принципы помехоустойчивого кодирования. Систематические коды (2 часа).

Лекция 10.

Коды Хеммигна. Циклические коды. Непрерывные коды. Адаптивные корректирующие коды (2 часа).

Раздел 6. Сигнально-кодовые конструкции

Лекция 11.

Вложенные системы сигналов в евклидовой метрике. Каскадное построение сложных сигналов (2 часа).

Лекция 12.

Обобщенное каскадное построение сложных сигналов. Пространственно-временные сигнально-кодовые конструкции (2 часа).

Раздел 7. Элементы теории приема и обработки сигналов

Лекция 13.

Методы накопления сигнала. Когерентный и некогерентный прием. Корреляционный и автокорреляционный методы приема (2 часа).

Лекция 14.

Прием на согласованный фильтр. Критерий оптимального прима сигналов. Оптимальный прием дискретных сигналов (2 часа).

Раздел 8. Принципы многоканальной передачи информации

Лекция 15.

Частотное, временное и фазовое разделение сигналов. Разделение сигналов по форме (2 часа).

Лекция 16.

Пропускная способность многоканальных систем передачи информации. Системы множественного доступа (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 5

Раздел 1. Общая структура беспроводных систем передачи данных

Практическое занятие 1.

Архитектура и логическая структура технологии беспроводной передачи информации Bluetooth (2 часа).

Практическое занятие 2.

Архитектура и логическая структура беспроводных сетей стандартов IEEE 802.11 и IEEE 802.16 (2 часа).

Раздел 2. Элементы теории сигналов и каналов связи

Практическое занятие 3.

Модели каналов передачи дискретной информации (2 часа).

Практическое занятие 4.

Расчет пропускной способности канала передачи (2 часа).

Раздел 3. Модуляция и демодуляция носителей информации

Практическое занятие 5.

Теорема отсчетов и ее применение для выбора режимов функционирования канала связи (2 часа).

Раздел 4. Основные понятия и определения теории информации

Практическое занятие 6.

Расчет энергетических характеристик линии связи (2 часа).

Семестр 6

Раздел 5. Основы помехоустойчивого кодирования

Практическое занятие 7.

Кодирование информации с помощью линейных кодов (2 часа).

Практическое занятие 8.

Кодирование информации с помощью циклических кодов (2 часа).

Раздел 6. Сигнально-кодовые конструкции

Практическое занятие 9.

Методы модуляции дискретной информации. Угловая модуляция (2 часа).

Практическое занятие 10.

Методы модуляции дискретной информации. Квадратурная модуляция (2 часа).

Раздел 7. Принципы многоканальной передачи информации

Практическое занятие 11.

Частотно-территориальное планирование системы радиосвязи (2 часа).

Раздел 8. Элементы теории приема и обработки сигналов

Практическое занятие 12.

Построение и расчет систем синхронизации (2 часа).

 

Методические указания для практических занятий приведены на ресурсе: https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=15552

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 6

Раздел 1. Основы помехоустойчивого кодирования

Лабораторная 1.

Помехоустойчивое кодирование информации (4 часа).

Раздел 2. Сигнально-кодовые конструкции

Лабораторная 2.

Исследование методов и устройств модуляции дискретной информации (4 часа).

Раздел 3. Принципы многоканальной передачи информации

Лабораторная 3.

Исследование многоканальной системы связи (4 часа).

 

Методические указания к лабораторным работам приведены на ресурсе: https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=15553

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Международные организации по стандартизации в области телекоммуникаций.

2. Системы с (пространственно-временным) кодовым разделением.

3. Системы с временным и частотным разделением, OFDMA.

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

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

6. Дискретное преобразование Фурье.

7. Быстрое преобразование Фурье: алгоритмы и сложность.

8. Импульсная реакция и частотная характеристика дискретного канала.

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

10. Выравнивание и измерение импульсной характеристики канала.

11. Адаптивное выравнивание канала.

12. Циклический префикс и согласование с каналом.

13. Измерение «частотной характеристики» канала и коррекция искажений.

14. Адаптивное слежение за характеристикой канала.

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

16. Сверточные коды. Представление кодов с помощью графов.

17. Алгоритм декодирования Витерби.

18. Алгоритм декодирования по максимуму апостериорной вероятности.

19. LDPC коды. Итеративные алгоритмы декодирования.

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

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

22. Декодирование каскадных кодов, вероятность ошибки.

23. TURBO коды: построение и декодирование.

24. Сложность кодирования линейных блоковых и сверточных кодов.

25. Сложность некоторых алгоритмов декодирования.

26. Сложность декодера Витерби и декодирования по максимуму апостериорной вероятности.

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

28. Дискретная модуляция: АМ, ЧМ, ФМ, КАМ.

29. Аддитивный и мультипликативный шум, многолучевое распространение сигналов, Допплеровское смещение.

30. Модели каналов беспроводной связи.

31. Вложенные системы сигналов в евклидовой метрике.

32. Каскадное построение сложных сигналов.

33. Сигнально-кодовые конструкции MLCM, TCM, BICM.

34. Обобщенное каскадное построение сложных сигналов.

35. Пространственно-временные сигнально-кодовые конструкции.

36. Формирование спектра сигналов, пропускная способность каналов.

37. Физически реализуемые сигналы, частотное представление сигналов.

38. Системы ортогональных поднесущих с дискретной модуляцией.

39. Элементарные сигналы с дискретной модуляцией, согласование с каналом.

40. Демодуляция поднесущих.

41. Обнаружение и коррекция Допплерова смещения.

42. Синхронизация тактовая, ФАПЧ, скремблирование.

43. Синхронизация кодовых слов, коды с самосинхронизацией.

44. Цифровые фильтры: алгоритмы и сложность.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

 

5. Образовательные технологии

В процессе изучения дисциплины "Теоретические основы современных технологий беспроводной связи" применяется контактная технология преподавания (за исключением самостоятельно изучаемых студентами вопросов). При проведении практических работ применяется имитационный или симуляционный подход. Шаги решения задач студентам демонстрируются при помощи мультимедийной техники. В дальнейшем студенты самостоятельно решают аналогичные задания.

 

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

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Теоретические основы современных технологий беспроводной связи

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Велигоша А.В. Общая теория связи [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Велигоша А.В.– Электрон. текстовые данные.– Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2014.– 240 c.– Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/63241.html. – ЭБС «IPRbooks» - http://www.iprbookshop.ru/63241

2. Основы теории передачи информации: учебное пособие / О.С. Литвинская, Н.И. Чернышев. – Москва : КноРус, 2015. – 168 с. – ISBN 978-5-406-04090-4. . – Режим доступа: https://www.book.ru/book/916705 - https://www.book.ru/book/916705

3. Сигналы систем электрорадиосвязи: учебное пособие / Н.С. Николаев, Д.С. Канарский. – Москва: Русайнс, 2016. – 159 с. – ISBN 978-5-4365-1104-7. – Режим доступа: https://www.book.ru/book/920762 - https://www.book.ru/book/920762

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Власов В.А. OFDM в современных технологиях связи. Выбор параметров OFDM сигнала [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Власов В.А.– Электрон. текстовые данные.– М.: Московский технический университет связи и информатики, 2012.– 17 c. – Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/63309.html. – ЭБС «IPRbooks» - http://www.iprbookshop.ru/63309

2. Теория электрической связи: учебное пособие / К.К. Васильев, В.А. Глушков, А.В. Дормидонтов, А.Г. Нестеренко; под общ. ред. К.К. Васильева. - Ульяновск: УлГТУ, 2008. - 452 с. - http://window.edu.ru/resource/604/78604

3. Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: Учеб. пособие. — М.: Эко-Трендз, 2005. — 392 с.: ил. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=25208

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

Сайт международного союза электросвязи (МСЭ, ITU). - Режим доступа: http://www.itu.int/ru/Pages/default.aspx

Сайт института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). - Режим доступа: http://www.ieee.org/index.html

Сайт журнала «Беспроводные технологии». - Режим доступа: http://www.wireless-e.ru/index.php

Программное обеспечение:

Лаборатория приемопередающих устройств и радиосистем

Microsoft Windows XP (DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal (подписка на программное обеспечение Microsoft для академических организаций, договор №453 от 16.12.2014 года));

Kaspersky Endpoint Security для бизнеса, стандартный Russian Edition, антивирусный пакет (500-999 Node 2 year Educational Renewal License, договор №436 от 11.11.2014 года);

Mathcad Education – University Edition (100 pack) v.14 (Государственный контракт №1, от 10.01.2012 года);

Оpen office.org 3.0.0

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

iprbookshop.ru

book.ru

window.edu.ru

ibooks.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Лаборатория приемопередающих устройств и радиосистем

Рабочая станция HP Core 2 DUO, 3 GHz; 2 GB, DVD-RW/HP 19” - 2 шт.

Видеопроектор NЕС NP40G, экран настенный Da-Lite

Контрольно-измерительное оборудование: осциллографы С1-65, С1-55; осциллограф НМО 1012 2 шт.; мультиметр НМ 8112; частотомер АСН-1310; генератор HMF 2550; генератор Г4-158; генератор Г3-102; генератор Г3-112 2 шт.; селективный вольтметр STV 401; вольтметр В7-38; анализатор спектра С4-25; сигнатурный анализатор спектра АС 817; измеритель нелинейных искажений С6-8.

Лабораторный макет "Беспроводная система опознавания объектов";

Учебная стойка УРПС (3 блока);

Учебная система ЭЛБ-ИТУ (8 блоков);

Учебная система ЭЛБ-ИРС (4 блока).

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и рекомендуемыми учебниками и учебными пособиями.

На практических занятиях пройденный теоретический материал подкрепляется выполнением заданий по основным разделам дисциплины. Занятия проводятся с использованием компьютера и специального программного обеспечения. Каждой подгруппе обучающихся преподаватель выдает задание, связанное с анализом архитектуры и логической структуры технологий беспроводной передачи информации, методов модуляции и кодирования дискретной информации; с расчетом характеристик линий связи и каналов передачи дискретной информации. В конце занятия обучающиеся демонстрируют полученные результаты преподавателю и при необходимости делают работу над ошибками.

До выполнения лабораторных работ обучающийся изучает соответствующий раздел теории. Перед занятием студент знакомится с описанием заданий для выполнения работы, внимательно изучает содержание и порядок проведения лабораторной работы. Лабораторные работы проводятся в специализированной лаборатории. Обучающиеся выполняют индивидуальное задание по исследованию методов и устройств модуляции дискретной информации, кодирования информации и исследованию многоканальной системы связи в соответствии с заданием на лабораторную работу. Полученные результаты исследований сводятся в отчет и защищаются по традиционной методике в аудитории на следующем лабораторном занятии. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, шаги выполнения лабораторной работы и требование к отчету приведены в методических указаниях, размещенных на информационно-образовательном портале института.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от степени его подготовки, времени и других условий.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – экзамен. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Теоретические основы современных технологий беспроводной связи»

по направлению подготовки 11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи

 

Рабочая программа дисциплины «Теоретические основы современных технологий беспроводной связи» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 216 час. (6 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является зачет / экзамен .

Цель дисциплины: формирование представлений о принципах построения и теории функционирования современных систем беспроводной связи, регламентации деятельности организаций связи.

Задачи дисциплины:

изучение теоретических основ передачи информации;

изучение стандартов и технологий современных систем беспроводной связи;

освоение приемов и методов анализа и расчета характеристик систем беспроводной связи.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Теоретические основы современных технологий беспроводной связи» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи.

 

31.05.2016 г.