Передавання сигналів в інформаційних системах
Спеціальність: Програмно-апаратні пристрої інфокомунікаційних систем
Код дисципліни: 6.172.10.O.025
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Теоретична радіотехніка та радіовимірювання
Лектор: Професор, д.т.н. Волочій Богдан Юрійович
Семестр: 4 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни освітньо-професійна програма (ОПП) передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальні компетентності (ЗК): здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу (ЗК-1) [формувати перетворення сигналів, визначати вимоги до сигналів з урахуванням характеристик і параметрів каналів зв’язку, через які їх треба передавати]; здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях (ЗК-2) [визначати параметри сигналів для їх узгодження з характеристиками пристроїв, каналів зв’язку]; здатність планувати і управляти часом (ЗК-3) ; знання та розуміння предметної області та розуміння професійної діяльності (ЗК-4); здатність спілкуватися державною мовою як усно, так і письмово (ЗК-5) [для майбутньої професійної діяльності знання і володіння термінологією радіотехнічних сигналів]; здатність працювати в команді (ЗК-6) [видача одного варіанта розрахункового завдання двом студентам, виконання лабораторних робіт командою з двох і трьох студентів] здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями (ЗК-7) [опрацьовувати додаткову літературу]; здатність до системного мислення (ЗК-13) [приймаючи рішення про зміну параметрів часового представлення сигналу треба враховувати пов’язану з цією зміною параметрів частотного представлення цього сигналу];
фахові компетентності: здатність використовувати базові методи, способи та засоби отримання, передавання, оброблення та зберігання інформації (ФК-3) [розуміння методів представлення інформації у вигляді неперервних і дискретних повідомлень, а відтак перетворення їх в цифрові сигнали та цифрові радіосигнали] .
Результати навчання: РН-1: Знати принципи побудови цифрових систем передавання повідомлень.
РН-2: Знати властивості завадостійких (коректувальних) кодів.
Знати методику проектування циклічного коду та методику синтезу для нього структурно-функціональних схем кодера та декодера.
РН-3 Вміти оцінювати коректувальні можливості коду.
Вміти здійснювати синтез структурно-функціональної схеми кодера і декодера циклічного коду.
РН-4: Знати класифікацію каналів зв’язку та відповідні математичні моделі.
Знати параметри каналів зв’язку.
РН-5: Вміти формувати математичну модель дискретного каналу зв’язку і визначати його статистичні параметри.
РН-6: Знати методи формування і приймання радіосигналів з амплітудною, частотною та відносно-фазовою маніпуляцією.
РН-7: Вміти здійснювати синтез структурно-функціональних схем модуляторів та пристроїв розпізнавання цифр «1» і «0» в спотвореному цифровому радіосигналі.
РН-8: Знати методи поелементного приймання цифрових сигналів; можливості використання шумоподібних сигналів.
РН-9: Вміти визначати доцільність використання в системі передавання інформації (СПІ) для приймання цифрових сигналів: методу накопичення, методу оптимальної узгодженої фільтрації, кореляційного методу; здійснювати синтез структурно-функціональної схеми приймача цифрових сигналів.
РН-10: Знати цифрові методи оброблення та передавання неперервних повідомлень.
РН-11: Вміти оцінювати ефективність використання цифрових методів передавання неперервних сигналів в СПІ.
РН-12: Знати методи багатоканального передавання сигналів.
РН-13: Вміти аналізувати причини міжканальних впливів в багатоканальних СПІ.
РН-14: Вміти здійснювати синтез структурно-функціональної схеми СПІ.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Вища математика: Основи теорії ймовірностей та випадкових процесів
Основи теорії кіл
Сигнали в інформаційних системах
Кодування інформації в телекомунікаційних системах та мережах
Теоретичні основи телекомунікацій
Телекомунікаційні системи передавання інформації
Короткий зміст навчальної програми: У дисципліні «Передавання сигналів в інформаційних системах» студенти вивчають процеси перетворення сигналів під час їх передавання від джерела повідомлень до одержувача інформації. Основну увагу звернено на цифрові системи передавання інформації. Разом з цим розглядаються процеси передавання сигналів, які властиві й іншим радіоелектронним інформаційним системам.
Опис: Вступ. Мета вивчення дисципліни. Ознайомлення з навчально-методичним забезпеченням дисципліни у ВНС.
Розділ 1. Принципи побудови цифрової системи передавання інформації
Джерело повідомлень. Перетворення неперервного повідомлення (наприклад, акустичного сигналу), в неперервний випадковий (аналоговий) електричний сигнал.
Перетворення неперервного випадкового (аналогового) сигналу в цифровий двійковий сигнал: представлення аналогового сигналу послідовністю відліків (неперервно-дискретним випадковим сигналом), теорема Котельнікова; формування дискретного випадкового сигналу; перетворення дискретного випадкового сигналу в цифровий сигнал, кодування дискретних повідомлень; принцип завадостійкого кодування.
Розділ 2. Завадостійке кодування повідомлень. Кодер і декодер завадостійкого циклічного коду.
Оцінка здатності кодів виявляти та виправляти помилки при передаванні окремих цифр: введення поняття „відстань між сигналами”; зв’язок значення мінімальної кодової відстані з властивостями завадостійкого коду. Методика проектування завадостійких (коректувальних) кодів шляхом вибору дозволених кодових комбінацій.
Циклічні завадостійкі (коректувальні) коди: методика проектування циклічних кодів; механізм виявлення і виправлення помилок в кодових комбінаціях циклічного коду; евристичний синтез структурно-функціональних схем кодера і декодера циклічного коду; синтез структурно-функціональної схеми регістра зсуву, як функціонального модуля кодера і декодера циклічного коду.
Розділ 3. Канали зв’язку: характеристики, параметри, моделі
Класифікація каналів зв’язку. Характеристики каналів зв’язку.
Математичні моделі дискретних, дискретно-неперервних та неперервних каналів зв’язку: математичні моделі дискретних каналів зв’язку; постановка задачі аналізу дискретного каналу зв’язку; особливості використання математичних моделей дискретних каналів зв’язку; математична модель дискретно-неперервного каналу зв’язку; математичні моделі неперервних каналів зв’язку.
Розділ 4. Методи розпізнавання в спотворених цифрових радіосигналах та цифрових сигналах цифр «1» і «0»
Формулювання задач, які виникають при прийманні цифрових радіосигналів. Геометрична модель приймання цифрових радіосигналів за наявності сигналів завад.
Приймання цифрового радіосигналу, коли його спектр і спектри завад не перекриваються: смугова фільтрація; пряме підсилення радіосигналу; супергетеродинний метод; евристичний синтез структурно-функціональної схеми пристрою демодуляції.
Розділ 5. Цифрові методи оброблення та передавання аналогових сигналів
Принципи цифрової фільтрації сигналів. Синтез структурно-функціональних схем цифрових фільтрів з обмеженою та необмеженою імпульсними характеристиками.
Диференціальні методи цифрового передавання сигналів: диференціальна імпульсно-кодова модуляція; кодування помилки передбачених значень; дельта-модуляція.
Розділ 6. Методи багатоканального передавання сигналів
Принцип багатоканального передавання сигналів через лінію зв’язку.
Принцип побудови багатоканальної системи передавання інформації з часовим ущільненням лінії зв’язку: евристичний синтез структурно-функціональної схеми багатоканальної системи передавання інформації з часовим ущільненням лінії зв’язку; аналіз причин міжканальних впливів в багатоканальних системах передавання інформації з часовим ущільненням лінії зв’язку.
Розділ 7. Методологічні принципи системного підходу до дослідження та розроблення цифрових систем передавання інформації.
Показники функціональності модулів (складових) цифрової системи передавання інформації. Вибір методів модуляції та завадостійкого кодування. Показники інформаційної, енергетичної та частотної ефективності систем передавання інформації. Гранична ефективність та межа Шеннона.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль результатів навчання студентів здійснюється за допомогою віртуальної навчальної системи університету, в якій на сайті дисципліни «Передавання сигналів в інформаційних системах» є секція «Поточний контроль». А також на практичних і лабораторних заняттях шляхом перевірки і рецензування звітів з виконаних індивідуальних завдань.
Семестровий контроль здійснюється за допомогою віртуальної навчальної системи, в якій на сайті дисципліни «Передавання сигналів в інформаційних системах» є секція «Екзамен». А також шляхом індивідуального усно-письмового опитування.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль:
Лабораторні заняття – 15 балів
Практичні заняття – 15 балів
Разом поточний контроль – 30 балів
Екзамен:
Письмова компонента – 60 балів
Усна компонента – 10 балів
Разом за дисципліну – 100 балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Курсова робота
7. Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «Передавання сигналів в інформаційних системах». Режим доступу: https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=13173
Електронна адреса навчально-методичного комплексу дисципліни «Передавання сигналів в інформаційних системах» у Віртуальній навчальній системі Львівської політехніки:
Дисципліна: http://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=1209
Курсова робота: https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=13173
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).
Передавання сигналів в інформаційних системах (курсова робота)
Спеціальність: Програмно-апаратні пристрої інфокомунікаційних систем
Код дисципліни: 6.172.10.O.027
Кількість кредитів: 2.00
Кафедра: Теоретична радіотехніка та радіовимірювання
Лектор: Професор, д.т.н. Волочій Богдан Юрійович
Семестр: 4 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни освітньо-професійна програма (ОПП) передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальні компетентності (ЗК): здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу (ЗК-1) [формувати перетворення сигналів, визначати вимоги до сигналів з урахуванням характеристик і параметрів каналів зв’язку, через які їх треба передавати]; здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях (ЗК-2) [визначати параметри сигналів для їх узгодження з характеристиками пристроїв, каналів зв’язку]; здатність планувати і управляти часом (ЗК-3) ; знання та розуміння предметної області та розуміння професійної діяльності (ЗК-4); здатність спілкуватися державною мовою як усно, так і письмово (ЗК-5) [для майбутньої професійної діяльності знання і володіння термінологією радіотехнічних сигналів]; здатність працювати в команді (ЗК-6) [видача одного варіанта розрахункового завдання двом студентам, виконання лабораторних робіт командою з двох і трьох студентів] здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями (ЗК-7) [опрацьовувати додаткову літературу]; здатність до системного мислення (ЗК-13) [приймаючи рішення про зміну параметрів часового представлення сигналу треба враховувати пов’язану з цією зміною параметрів частотного представлення цього сигналу];
фахові компетентності: здатність використовувати базові методи, способи та засоби отримання, передавання, оброблення та зберігання інформації (ФК-3) [розуміння методів представлення інформації у вигляді неперервних і дискретних повідомлень, а відтак перетворення їх в цифрові сигнали та цифрові радіосигнали] .
Результати навчання: РН-1: Знати принципи побудови цифрових систем передавання повідомлень.
РН-2: Знати властивості завадостійких (коректувальних) кодів.
Знати методику проектування циклічного коду та методику синтезу для нього структурно-функціональних схем кодера та декодера.
РН-3 Вміти оцінювати коректувальні можливості коду.
Вміти здійснювати синтез структурно-функціональної схеми кодера і декодера циклічного коду.
РН-4: Знати класифікацію каналів зв’язку та відповідні математичні моделі.
Знати параметри каналів зв’язку.
РН-5: Вміти формувати математичну модель дискретного каналу зв’язку і визначати його статистичні параметри.
РН-6: Знати методи формування і приймання радіосигналів з амплітудною, частотною та відносно-фазовою маніпуляцією.
РН-7: Вміти здійснювати синтез структурно-функціональних схем модуляторів та пристроїв розпізнавання цифр «1» і «0» в спотвореному цифровому радіосигналі.
РН-8: Знати методи поелементного приймання цифрових сигналів; можливості використання шумоподібних сигналів.
РН-9: Вміти визначати доцільність використання в системі передавання інформації (СПІ) для приймання цифрових сигналів: методу накопичення, методу оптимальної узгодженої фільтрації, кореляційного методу; здійснювати синтез структурно-функціональної схеми приймача цифрових сигналів.
РН-10: Знати цифрові методи оброблення та передавання неперервних повідомлень.
РН-11: Вміти оцінювати ефективність використання цифрових методів передавання неперервних сигналів в СПІ.
РН-12: Знати методи багатоканального передавання сигналів.
РН-13: Вміти аналізувати причини міжканальних впливів в багатоканальних СПІ.
РН-14: Вміти здійснювати синтез структурно-функціональної схеми СПІ.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Вища математика: Основи теорії ймовірностей та випадкових процесів
Основи теорії кіл
Сигнали в інформаційних системах
Кодування інформації в телекомунікаційних системах та мережах
Теоретичні основи телекомунікацій
Телекомунікаційні системи передавання інформації
Короткий зміст навчальної програми: У дисципліні «Передавання сигналів в інформаційних системах» студенти вивчають процеси перетворення сигналів під час їх передавання від джерела повідомлень до одержувача інформації. Основну увагу звернено на цифрові системи передавання інформації. Разом з цим розглядаються процеси передавання сигналів, які властиві й іншим радіоелектронним інформаційним системам.
Опис: Вступ. Мета вивчення дисципліни. Ознайомлення з навчально-методичним забезпеченням дисципліни у ВНС.
Розділ 1. Принципи побудови цифрової системи передавання інформації
Джерело повідомлень. Перетворення неперервного повідомлення (наприклад, акустичного сигналу), в неперервний випадковий (аналоговий) електричний сигнал.
Перетворення неперервного випадкового (аналогового) сигналу в цифровий двійковий сигнал: представлення аналогового сигналу послідовністю відліків (неперервно-дискретним випадковим сигналом), теорема Котельнікова; формування дискретного випадкового сигналу; перетворення дискретного випадкового сигналу в цифровий сигнал, кодування дискретних повідомлень; принцип завадостійкого кодування.
Розділ 2. Завадостійке кодування повідомлень. Кодер і декодер завадостійкого циклічного коду.
Оцінка здатності кодів виявляти та виправляти помилки при передаванні окремих цифр: введення поняття „відстань між сигналами”; зв’язок значення мінімальної кодової відстані з властивостями завадостійкого коду. Методика проектування завадостійких (коректувальних) кодів шляхом вибору дозволених кодових комбінацій.
Циклічні завадостійкі (коректувальні) коди: методика проектування циклічних кодів; механізм виявлення і виправлення помилок в кодових комбінаціях циклічного коду; евристичний синтез структурно-функціональних схем кодера і декодера циклічного коду; синтез структурно-функціональної схеми регістра зсуву, як функціонального модуля кодера і декодера циклічного коду.
Розділ 3. Канали зв’язку: характеристики, параметри, моделі
Класифікація каналів зв’язку. Характеристики каналів зв’язку.
Математичні моделі дискретних, дискретно-неперервних та неперервних каналів зв’язку: математичні моделі дискретних каналів зв’язку; постановка задачі аналізу дискретного каналу зв’язку; особливості використання математичних моделей дискретних каналів зв’язку; математична модель дискретно-неперервного каналу зв’язку; математичні моделі неперервних каналів зв’язку.
Розділ 4. Методи розпізнавання в спотворених цифрових радіосигналах та цифрових сигналах цифр «1» і «0»
Формулювання задач, які виникають при прийманні цифрових радіосигналів. Геометрична модель приймання цифрових радіосигналів за наявності сигналів завад.
Приймання цифрового радіосигналу, коли його спектр і спектри завад не перекриваються: смугова фільтрація; пряме підсилення радіосигналу; супергетеродинний метод; евристичний синтез структурно-функціональної схеми пристрою демодуляції.
Розділ 5. Цифрові методи оброблення та передавання аналогових сигналів
Принципи цифрової фільтрації сигналів. Синтез структурно-функціональних схем цифрових фільтрів з обмеженою та необмеженою імпульсними характеристиками.
Диференціальні методи цифрового передавання сигналів: диференціальна імпульсно-кодова модуляція; кодування помилки передбачених значень; дельта-модуляція.
Розділ 6. Методи багатоканального передавання сигналів
Принцип багатоканального передавання сигналів через лінію зв’язку.
Принцип побудови багатоканальної системи передавання інформації з часовим ущільненням лінії зв’язку: евристичний синтез структурно-функціональної схеми багатоканальної системи передавання інформації з часовим ущільненням лінії зв’язку; аналіз причин міжканальних впливів в багатоканальних системах передавання інформації з часовим ущільненням лінії зв’язку.
Розділ 7. Методологічні принципи системного підходу до дослідження та розроблення цифрових систем передавання інформації.
Показники функціональності модулів (складових) цифрової системи передавання інформації. Вибір методів модуляції та завадостійкого кодування. Показники інформаційної, енергетичної та частотної ефективності систем передавання інформації. Гранична ефективність та межа Шеннона.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль результатів навчання студентів здійснюється за допомогою віртуальної навчальної системи університету, в якій на сайті дисципліни «Передавання сигналів в інформаційних системах» є секція «Поточний контроль». А також на практичних і лабораторних заняттях шляхом перевірки і рецензування звітів з виконаних індивідуальних завдань.
Семестровий контроль здійснюється за допомогою віртуальної навчальної системи, в якій на сайті дисципліни «Передавання сигналів в інформаційних системах» є секція «Екзамен». А також шляхом індивідуального усно-письмового опитування.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль:
Лабораторні заняття – 15 балів
Практичні заняття – 15 балів
Разом поточний контроль – 30 балів
Екзамен:
Письмова компонента – 60 балів
Усна компонента – 10 балів
Разом за дисципліну – 100 балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Курсова робота
7. Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «Передавання сигналів в інформаційних системах». Режим доступу: https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=13173
Електронна адреса навчально-методичного комплексу дисципліни «Передавання сигналів в інформаційних системах» у Віртуальній навчальній системі Львівської політехніки:
Дисципліна: http://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=1209
Курсова робота: https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=13173
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).