Министерство науки и высшего образования 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  ЭиВТ 

 

 

 

«   04   »       06       2019 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Теория передачи цифровой информации     

 




Направление подготовки

09.03.01 Информатика и вычислительная техника

Профиль подготовки

Вычислительные машины, комплексы, системы и сети

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.)

6

108 / 3  

16  

16  

 

3,6  

0,35  

35,95  

45,4  

Экз.(26,65)  

Итого

108 / 3  

16  

16  

 

3,6  

0,35  

35,95  

45,4  

26,65  

 

Муром, 2019 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: ознакомление студентов с разработкой и применением общих теоретических принципов и методов статистического анализа цифровых сигналов и синтеза устройств и систем передачи цифровой информации.

Задачи дисциплины: усвоение теоретического материала в соответствие с содержанием курса, приобретение навыков постановки и решения задач по оценке характеристик сигналов, помех, каналов связи; синтеза структур оптимальных и корректирующих кодов.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.О.16))

Дисциплина “Теория передачи цифровой информации” базируется на дисциплинах: “Математика”, “Дискретная математика”, “Вычислительная математика”, “Теория вероятностей, математическая статистика и случайные процессы”, “Теория информации” и др. На дисциплине “Теория передачи цифровой информации” базируются такие дисциплины как “Параллельные вычислительные системы”, “Архитектура и программирование гетерогенных вычислительных систем” и др.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-7 Способен разрабатывать основные узлы сетей передачи информации, реализовывать сетевые протоколы, используя современные инструментальные средства и технологии.

ПК-9 Способен проводить анализ, моделирование и исследование аналоговых и цифровых сигналов с последующей их обработкой.

ОПК-3 Способен решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры с применением информационно-коммуникационных технологий и с учетом основных требований информационной безопасности;.

 

Результатом освоения дисциплины является достижение следующих индикаторов:

Знать принципы, методы и средства решения стандартных задач профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры с применением информационно-коммуникационных технологий и с учетом основных требований информационной безопасности.

Знать виды и формы представления информации, методы и средства определения количества информации(ПК-7.3).

Знать принципы кодирования и декодирования информации, способы передачи цифровой информации, методы повышения помехозащищенности при обмене данными.

Уметь решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры с применением информационно-коммуникационных технологий и с учетом основных требований информационной безопасности.

Уметь принимать необходимые проектные решения, осуществлять постановку и выполнять эксперименты при проектировании и создании телекоммуникационных систем передачи цифровой информации.

Владеть навыками подготовки обзоров, аннотаций, составления рефератов, научных докладов, публикаций и библиографии по научно-исследовательской работе с учетом требований информационной безопасности.

Владеть математическими методами определения количества информации(ПК-7.3).

Владеть принципами кодирования, методами повышения помехозащищенности при обмене цифровыми данными в каналах и системах передачи информации.

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 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

Введение

6

2

2

0

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

2

Цифровое представление непрерывной информации

6

4

4

10

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

3

Каналы передачи цифровой информации

6

4

4

10

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

4

Информационные характеристики систем связи

6

2

2

10

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

5

Спектральное и временное представление сигналов и помех

6

2

2

10

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

6

Количественное представление информации. Энтропия

6

2

2

5,4

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

Всего за  семестр

108

16

16

45,4

3,6

0,35

Экз.(26,65)

Итого   

108

16

16

45,4

3,6

0,35

26,65

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 6

Раздел 1. Введение

Лекция 1.

Предмет, место и роль теории передачи сигналов. Цель, задачи и методы теории передачи сигналов. Связь теории передачи сигналов с другими дисциплинами (2 часа).

Раздел 2. Цифровое представление непрерывной информации

Лекция 2.

Дискретизация непрерывных сигналов. Теорема Котельникова. Цифровое кодирование непрерывных сообщений. Математическая модель дискретизации. Дельта функция (2 часа).

Лекция 3.

Пропускная способность дискретного канала. Объем сигнала. Объем канала. Количественное представление информации. Энтропия.Скорость передачи информации и ширина спектра. Производительность источника информации. Пропускная способность дискретного канала (2 часа).

Раздел 3. Каналы передачи цифровой информации

Лекция 4.

Каналы передачи информации. Модели каналов связи и их математическое описание.Формула Байеса. Влияние характеристик модели канала на изменение формы сигнала. Влияние формы спектра цифровых сигналов на параметры модели канала связи (2 часа).

Лекция 5.

Спектральное и временное представление сигналов и помех. Спектральные характеристики случайных процессов.Функция автокорреляции случайных процессов. Энергетический спектр случайных процессов. Обобщенный ряд Фурье (2 часа).

Раздел 4. Информационные характеристики систем связи

Лекция 6.

Спектр периодически повторяющейся «единицы» (2 часа).

Раздел 5. Спектральное и временное представление сигналов и помех

Лекция 7.

Спектр непериодических сигналов (2 часа).

Раздел 6. Количественное представление информации. Энтропия

Лекция 8.

Спектральная функция одиночной «единицы» (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 6

Раздел 1. Введение

Практическое занятие 1.

Исследование основных свойств теории дискретизации непрерывных функций (2 часа).

Раздел 2. Цифровое представление непрерывной информации

Практическое занятие 2.

Модель операции дискретизации. Период и частота дискретизации (2 часа).

Практическое занятие 3.

Кодирование отсчетов, квантование по уровню. Влияние разрядности кодирования на погрешности представления уровней отсчетов (2 часа).

Раздел 3. Каналы передачи цифровой информации

Практическое занятие 4.

Верхняя частота спектра аналогового сигнала. Спектральная функция процесса. Преобразование Фурье (2 часа).

Практическое занятие 5.

Объем канала, объем сигнала (2 часа).

Раздел 4. Информационные характеристики систем связи

Практическое занятие 6.

Влияние формы спектра цифровых сигналов на параметры модели канала передачи цифровой информации (2 часа).

Раздел 5. Спектральное и временное представление сигналов и помех

Практическое занятие 7.

АКФ случайного процесса (2 часа).

Раздел 6. Количественное представление информации. Энтропия

Практическое занятие 8.

Энергетический спектр случайного процесса (2 часа).

 

Методические указания доступны по ссылке: https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=1958

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Не планируется.

 

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. Спектральное и временное представление сигналов и помех.

2. Каналы связи и их звенья.

3. Информационные характеристики систем связи.

4. Основы теории кодирования.

5. Передача дискретных сообщений.

 

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.

 


4. 2. Форма обучения: заочная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 5г.

 

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

промежуточного контроля

(экз., зач., зач. с оц.)

7

108 / 3  

4  

4  

 

2  

0,6  

10,6  

88,75  

Экз.(8,65)  

Итого

108 / 3  

4  

4  

 

2  

0,6  

10,6  

88,75  

8,65  

 

4.2.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежу-точной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Введение

7

2

2

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

2

Цифровое представление непрерывной информации

7

2

2

20

Защита отчетов, устный опрос, тестирование

3

Каналы передачи цифровой информации

7

20

Устный опрос, тестирование

4

Информационные характеристики систем связи

7

20

Устный опрос, тестирование

5

Спектральное и временное представление сигналов и помех

7

15

Устный опрос, тестирование

6

Количественное представление информации. Энтропия

7

13,75

Устный опрос, тестирование

Всего за  семестр

108

4

4

+

88,75

2

0,6

Экз.(8,65)

Итого   

108

4

4

88,75

2

0,6

8,65

 

4.2.2. Содержание дисциплины

4.2.2.1. Перечень лекций

Семестр 7

Раздел 1. Введение

Лекция 1.

Цифровое представление непрерывной информации. Каналы передачи цифровой информации Информационные характеристики систем связи (2 часа).

Раздел 2. Цифровое представление непрерывной информации

Лекция 2.

Спектральное и временное представление сигналов и помех. Количественное представление информации. Энтропия (2 часа).

 

4.2.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 7

Раздел 1. Введение

Практическое занятие 1.

Цифровое представление непрерывной информации. Каналы передачи цифровой информации Информационные характеристики систем связи (2 часа).

Раздел 2. Цифровое представление непрерывной информации

Практическое занятие 2.

Спектральное и временное представление сигналов и помех. Количественное представление информации. Энтропия (2 часа).

 

4.2.2.3. Перечень лабораторных работ

Не планируется.

 

4.2.2.4. 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. Спектральное и временное представление сигналов и помех.

2. Каналы связи и их звенья.

3. Информационные характеристики систем связи.

4. Основы теории кодирования.

5. Передача дискретных сообщений.

 

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

1. 1. Исследование основных свойств теории дискретизации непрерывных функций.

2. 2. Модель операции дискретизации. Период и частота дискретизации.

3. 3. Кодирование отсчетов, квантование по уровню. Влияние разрядности кодирования на погрешности представления уровней отсчетов.

4. 4. Верхняя частота спектра аналогового сигнала. Спектральная функция процесса. Преобразование Фурье.

5. 5. Объем канала, объем сигнала.

6. 6. Влияние формы спектра цифровых сигналов на параметры модели канала передачи цифровой информации.

7. 7. АКФ случайного процесса.

8. 8. Энергетический спектр случайного процесса.

 

4.2.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

5. Образовательные технологии

В процессе изучения дисциплины "Теория передачи цифровой информации" 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 в соответствии с выданными преподавателем вариантами.

 

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 Теория передачи цифровой информации

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Семенов, Ю. А. Алгоритмы телекоммуникационных сетей. Часть 1. Алгоритмы и протоколы каналов и сетей передачи данных : учебное пособие / Ю. А. Семенов. — 4-е изд. — Москва : Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ), Ай Пи Ар Медиа, 2022. — 757 c. — ISBN 978-5-4497-1634-7. — Текст : электронный // Цифровой образовательный ресурс IPR SMART : [сайт]. — URL: https://www.iprbookshop.ru/120470.html - https://www.iprbookshop.ru/120470.html

2. Проектирование клиент-серверных приложений : учебное пособие для проведения практических занятий / составители П. В. Лобзенко, И. В. Щербань. — Ростов-на-Дону : Северо-Кавказский филиал Московского технического университета связи и информатики, 2018. — 54 c. — Текст : электронный // Цифровой образовательный ресурс IPR SMART : [сайт]. — URL: https://www.iprbookshop.ru/89512.html - https://www.iprbookshop.ru/89512.html

3. Васюткина, И. А. Разработка клиент-серверных приложений на языке C# : учебное пособие / И. А. Васюткина. — Новосибирск : Новосибирский государственный технический университет, 2016. — 112 c. — ISBN 978-5-7782-2932-7. — Текст : электронный // Цифровой образовательный ресурс IPR SMART : [сайт]. — URL: https://www.iprbookshop.ru/91508.html - https://www.iprbookshop.ru/91508.html

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Журнал РИНЦ "Методы и устройства передачи и обработки информации" - http://rts-md.com

2. Акулиничев, Ю. П. Теория и техника передачи информации : учебное пособие / Ю. П. Акулиничев, А. С. Бернагрдт. — Томск : Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Эль Контент, 2012. — 210 c. — ISBN 978-5-4332-0035-7. — Текст : электронный // Цифровой образовательный ресурс IPR SMART : [сайт]. — URL: https://www.iprbookshop.ru/13984.html - https://www.iprbookshop.ru/13984.html

 

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:

Электронный обучающий курс "Основы информационных технологий" http://www.intuit.ru/studies/courses/3481/723/info

Электронный обучающий курс "Основы теории информации и криптографии" http://www.intuit.ru/studies/courses/2256/140/info

Программное обеспечение:

не предусмотрено

 

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

iprbookshop.ru

rts-md.com

 

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

 

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 учебными пособиями.

На практических занятиях пройденный теоретический материал подкрепляется решением задач по основным темам дисциплины. Занятия проводятся в компьютерном классе, используя специальное программное обеспечение. Каждой подгруппе обучающихся преподаватель выдает задачу, связанную с исследованием основных свойств теории дискретизации непрерывных функций, разработкой модели операции дискретизации, определении периода и частоты дискретизации, кодирования отсчетов и их квантования по уровню, анализа спектральной функции процесса, применением преобразования Фурье, изучения АКФ случайного процесса и других. В конце занятия обучающие демонстрируют полученные результаты преподавателю и при необходимости делают работу над ошибками.

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 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.

 



РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Теория передачи цифровой информации»

по направлению подготовки 09.03.01 Информатика и вычислительная техника

 

Рабочая программа дисциплины «Теория передачи цифровой информации» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 09.03.01 Информатика и вычислительная техника.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 108 час. (3 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является экзамен .

Цель дисциплины: ознакомление студентов с разработкой и применением общих теоретических принципов и методов статистического анализа цифровых сигналов и синтеза устройств и систем передачи цифровой информации.

Задачи дисциплины: усвоение теоретического материала в соответствие с содержанием курса, приобретение навыков постановки и решения задач по оценке характеристик сигналов, помех, каналов связи; синтеза структур оптимальных и корректирующих кодов.

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 «Теория передачи цифровой информации» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 09.03.01 Информатика и вычислительная техника.

 

04.06.2019 г.