- •Содержание
- •Введение
- •Глоссарий Термины и определения
- •Сокращения
- •Дисциплина «Технология цифровой связи»
- •1 Рабочая программа (силлабус) дисциплины
- •1.1 Сведения о преподавателе
- •1.2 Данные о дисциплине
- •1.3 Пререквизиты
- •1.4 Постреквизиты
- •1.5 Краткое описание курса
- •1.6 Содержание дисциплины
- •1.7 График выполнения и сдачи заданий срс
- •1.8 Список литературы
- •1.9 Оборудование
- •1.10 Политика курса
- •1.11 Информация по оценке знаний
- •1.12 Политика выставления оценок
- •2 Конспект лекционных занятий Рубежный контроль 1
- •Раздел 1. Элементы систем цифровой связи.
- •Лекция №1. Информация. Характеристики дискретных сообщений. Цифровые сигналы данных и их основные параметры. Структурная схема пдс.
- •Тезисы к лекции
- •Тезисы к лекции
- •Лекция №3.Дк каналы без памяти, с памятью. Краевые искажения и дробления. Методы регистрации сигналов.
- •Тезисы к лекции
- •Раздел 3. Сжатие данных в цсс. Лекция №4.Применение эффективного (статистического) кодирования для сжатия данных. Алгоритмы сжатия без потерь: Хаффмана. Арифметический код.
- •Тезисы к лекции
- •Раздел 4. Методы и устройства помехоустойчивого кодирования. Лекция №5.Основные принципы обнаружения и исправления ошибки. Кодовое расстояние и корректирующая способность кода. Коды Хемминга.
- •Тезисы к лекции
- •Лекция №6.Классификация корректирующих кодов. Линейные блоковые коды. Методы декодирования корректирующих кодов. Порождающая и проверочная матрица.
- •Тезисы к лекции
- •Лекция №7.Циклические коды. Декодирование циклических кодов.
- •Тезисы к лекции
- •Лекция №8.Свёрточные коды. Декодирование свёрточных кодов. Алгоритм декодирования Витерби.
- •Тезисы к лекции
- •Рубежный контроль 2
- •Тезисы к лекции
- •Раздел 6. Полосовая модуляция и демодуляция Лекция №10.Методы цифровой модуляции.
- •Тезисы к лекции
- •Лекция №11.Многопозиционная модуляция: пФм, квадратурная амплитудная модуляция (кам) и амплитудно - фазовая модуляция (афм).
- •Тезисы к лекции
- •Раздел 6. Методы синхронизации в цсс Лекция №12.Определение понятий: синхронизация поэлементная, групповая и цикловая синхронизация.
- •Тезисы к лекции
- •Лекция №13.Устройства и принципы работы поэлементной синхронизации. Расчет параметров поэлементной синхронизации.
- •Тезисы к лекции
- •Раздел 8. Архитектура связи Лекция №15.Архитектура связи. Методы коммутации. Службы связи. Модель вос. Типы компьютерных сетей.
- •3 Практические занятия
- •4 Лабораторные занятия Лабораторная работа №1«Спектральный анализ с помощью Multisim и LabView»
- •Лабораторная работа №2«Эффективное кодирование информации по алгоритму Хаффмана»
- •Лабораторная работа №3«Линейные корректирующие коды. Код Хэмминга»
- •Лабораторная работа №4«Построение кодирующих и декодирующих устройств циклических кодов»
- •Лабораторная работа №5«Исследование сверточных кодов»
- •Лабораторная работа №6«Изучение принципов перекодирования при согласовании спектра»
- •Лабораторная работа №8«Исследование квадратурной амплитудной и квадратурной фазовой модуляций с помощью LabView»
- •Лабораторная работа №9«Исследование факторов, влияющих на ширину канала, с помощью LabView»
- •Лабораторная работа №10«Изучение устройства поэлементной синхронизации системы передачи данных»
- •Лабораторная работа №11«Методы коммутации в сетях пдс»
- •5 Занятия в рамках самостоятельной работы студента с преподавателем
- •Занятие №1 – 2. «Вводный контроль»
- •Занятие №3 – 4. «Классификация сигналов. Каналы связи»
- •Занятие №5 – 6. «Сигналы и спектры. Дискретные каналы»
- •Занятие №7 – 8. «Кодирование речи»
- •Занятие №9 – 10. «Кодирование источника»
- •Занятие №11 – 12. «Стандарты мкктт для кодирования источника»
- •Занятие №13 – 14. «Канальное кодирование. Циклический код»
- •Занятие №15 – 16. «Канальное кодирование. Линейные блочные коды»
- •Занятие №17 – 18. «Канальное кодирование. Сверточный код»
- •Занятие №19 – 20. «Канальное кодирование. Коды Рида-Соломона, коды с чередованием»
- •Занятие №21 – 22. «Алгоритмы цифрового кодирования. Полосовая модуляция и демодуляция»
- •Занятие №23 – 24. «Согласование спектра. Перекодирование. Модуляция с эффективным использованием полосы частот»
- •Занятие №25 – 26. «Синхронизация. Адаптивные системы»
- •Занятие №27 – 28. «Поэлементная синхронизация. Системы с рос»
- •Занятие №29 – 30. «Методы комммутации. Телеграфные службы. Модель вос. Типы компьютерных сетей»
- •6 Курсовая работа
- •7 Рубежные и итоговый контроли
Введение
Одной из целей преподавания дисциплины “Технология цифровой связи” является изучение студентами особенностей передачи и распределения дискретных сообщений. Изучение проводится на уровне общих закономерностей, рекомендаций, протоколов и процедур обработки, передачи и защиты информации, описания структурны современных образцов аппаратуры.
В УМК излагаются технологии, являющиеся фундаментальными для систем цифровой связи. Основное внимание уделяется вопросам преобразований сигнала, выполняемых для повышения качества связи.
Глоссарий Термины и определения
Термины |
Определения |
1 |
2 |
ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation) |
Адаптивная разностная (дифференциальная) импульсно-кодовая модуляция (АДИКМ) Стандартизованный ITU-TSS метод преобразования аналогового речевого сигнала в цифровую форму, когда по каналу связи передается разность между текущим значением сигнала и предыдущим. Сигнал измеряется 8000 раз в секунду. Каждая разность кодируется 4-мя битами. Результирующий цифровой сигнал передается со скоростью 32 Кбит/с (вдвое меньшей стандартной скорости ИКМ) |
ARQ (Automatic Repeat reQuest) |
автоматический запрос на повтор. Метод исправления ошибок, согласно которому принимающее устройство автоматически посылает передающему запрос на повтор блока данных, принятых с ошибками. |
bandwidth - полоса пропускания (пропускная способность).
|
Диапазон частот сигналов, пропускаемых каналом связи. Определяется как разность между самой высокой и самой низкой частотами. Измеряется в герцах (Гц). Если канал используется для передачи цифровых данных, его пропускная способность часто выражается числом битов в секунду (бит/с). |
baseband - передача в основной полосе (основополосная, прямая, немодулированная передача).
|
Метод передачи данных, при котором цифровой сигнал направляется непосредственно в среду передачи без модуляции несущей (carrier), т.е. несущая не требуется. Вся полоса пропускания используется для передачи только одного цифрового сигнала. Этот метод удобен для передачи данных по каналам с широкой полосой пропускания на небольшие расстояния - как правило, не более нескольких сотен метров. Обычно реализуется в ЛВС и модемами для физических линий (линейными драйверами или модемами основной полосы) |
baud - бод.
|
Единица измерения, выражающая число изменений состояния канала связи в секунду (для модема - действительную частоту несущей при передаче данных). Названа в честь французского изобретателя телеграфного аппарата Бодо. Бод часто используется как эквивалент скорости передачи данных между модемами, выраженной в бит/сек, что не всегда верно, т.к. 1 бод равен 1 бит/с только в том случае, когда каждое |
1 |
2 |
|
изменение сигнала несет 1 бит информации. В высокоскоростных модемах один символ несет несколько битов. |
bit error rate - вероятность ошибок. |
Отношение числа битов, принятых с ошибками, к общему числу переданных битов. Обычно измеряется числом, являющимся отрицательной степенью десяти. |
carrier - несущая.
|
Аналоговый сигнал фиксированной частоты, подвергаемый модуляции в соответствии с некоторым информативным сигналом. Несущая, как правило, имеет меньшие показатели затухания и искажения, чем немодулированный информативный сигнал. |
data compression - сжатие данных.
|
Метод, применяемый для уменьшения объема передаваемых данных и, соответственно, для увеличения эффективной скорости передачи. Принимающее устройство выполняет разуплотнение полученных данных. Так, для приемлемого качества цифрового видео требуются каналы с пропускной способностью 45 Мбит/с, однако использование сжатия позволяет достичь того же результата при скорости 1-3 Мбит/с. |
dB (decibel) - децибел (дБ)
|
Десятая часть бела. Единица измерения, выражающая логарифмическое отношение двух величин (мощностей, токов и т.д.). Hназвана в честь американского изобретателя телефона Белла. |
DS0 (Digital Signal, Level 0) |
Цифровой телефонный канал пропускной способностью 64 Кбит/с. Является базовым для получения более высокоскоростных линий. Например, уплотнением 24 каналов DS0 в один получается канал DS1 со скоростью 1,544 Мбит/с (следует помнить, что после каждых 192 информационных бит, т.е. 8000 раз в секунду, передается 1 бит синхронизации, поэтому 1,544=64000*24+8000) |
duplex - дуплексная передача. |
Передача данных в двух направлениях по одному каналу. |
echo cancellation - эхо-компенсация (подавление эха).
|
Метод, применяемый в высокоскоростных дуплексных модемах для выявления и фильтрации нежелательного отраженного сигнала, возникающего при наложении диапазонов частот каналов передачи и приема. |
error correction - исправление ошибок.
|
Метод восстановления целостности данных, принятых с ошибками. Существуют 2 основных метода исправления ошибок: первый - преобразования полученной избыточной информации, второй - посылка |
1 |
2 |
|
запроса на повтор данных. |
error detection - обнаружение ошибок.
|
Методы обнаружения ошибок - анализ битов четности, а также вычисление контрольной суммы блока данных и последующее ее сравнение со значением, переданным вместе с блоком.
|
error level - уровень ошибок.
|
Численное значение частоты появления ошибок при передаче данных. Используется, например, в концентраторах для предотвращения аварийных ситуаций: если уровень ошибок данных, следующих через порт, достигает определенного порога, то порт отключается. |
Аддитивная радиопомеха Additive radio interference |
Радиопомеха, мешающее действие которой определяется суммированием с полезным радиосигналом |
Амплитудная манипуляция несущей Амплитудная манипуляция Amplitude carrier shiftkeying |
Манипуляция несущей, при которой изменяемым параметром является амплитуда колебаний |
Аппаратура передачи данных Data Communications equipment [DCE] |
Аппаратура [обычно, модем, модуль данных или формирователь/расформирователь пакетов] на стороне сети канала связи, которая обеспечивает совместимость двоичных данных, передаваемых последовательно от источника или передатчика, с каналом связи. |
Асинхронная передача данных Asynchronous data transmission
|
Метод передачи данных, в котором каждый знак передается с предшествующим стартовым битом и последующим стоповым битом, позволяя, таким образом, передавать знаки через нерегулярные интервалы. Такой тип передачи является преимущественным, когда передача имеет нерегулярный характер [знаки, отпечатанные на клавиатуре]. Этот метод называют также “asynchronous transmission” [“асинхронная передача”]. |
Временной интервал Time slot
|
64 Кбит/с цифровой информации, структурированной как 8 битов каждые 125 мкс. В коммутаторе временной интервал относится либо к DS0 на средствах Т1 или Е1, либо к единице измерения 64 Кбит/с на шине |
1 |
2 |
|
TDM [мультиплексора с временным разделением] или волоконно-оптическом соединении между сетями портов. |
Импульсно — кодовая модуляция Pulse-Code Modulation [PCM] |
Расширение импульсно-амплитудной модуляции, ИАМ [РАМ], в которой импульсы сигналов несущей, модулированные каким-либо аналоговым сигналом, например речевым, квантированы и кодированы в цифровой, обычно двоичный формат.
|
Интерфейс Interface
|
Граница между двумя взаимодействующими системами (устройствами), определенная общими функциональными, конструктивными характеристиками, требованиями к протоколам обмена и т.д. |
Канал передачи Transmission circuit Transmission channel |
Комплекс технических средств и среды распространения, обеспечивающий передачу сигнала электросвязи в полосе частот или со скоростью передачи, характерных для данного канала передачи, между сетевыми станциями, сетевыми узлами или между сетевой станцией и сетевым узлом, а также между сетевой станцией или сетевым узлом и оконечным устройством первичной сети ПРИМЕЧАНИЯ. 1. Каналу передачи присваивают название аналоговый или цифровой в зависимости от методов передачи сигналов электросвязи. 2. Каналу передачи, в котором на разных его участках используют аналоговые или цифровые методы передачи сигналов электросвязи, присваивают название смешанный аналого-цифровой канал передачи. 3. Цифровому каналу, в зависимости от скорости передачи сигналов электросвязи, присваивают название основной, первичный, вторичный, третичный, четверичный |
Канал связи Link |
Канал приемопередатчика, соединяющий две системы.
|
Контрольная ширина полосы частот излучения Beacon radiation frequency bandwidth
|
Ширина полосы частот, за нижним и верхним пределами которой любая спектральная составляющая имеет ослабление на 30 дБ и более относительно уровня излучения, приравненного 0 дБ
|
1 |
2 |
Международный союз электросвязи МСЭ International Telecommunications Union [ITU]
|
Известный прежде под названием International Telegraph and Telephone Consultative Committee [CCITT] [Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии, МККТТ] МСЭ [ITU] является международной организацией, устанавливающей универсальные стандарты для передачи данных, включая ISDN цифровую сеть c комплексными услугами). Членами МСЭ являются телекоммуникационные компании и организации различных стран мира. |
Модем Modem |
Устройство, преобразующее цифровые сигналы данных в аналоговые сигналы для их передачи по телефонным линиям. Аналоговые сигналы преобразуются обратно в первоначальные цифровые сигналы данных другим модемом на другом конце линии. |
Модулирующий сигнал Modulating signal |
Сигнал, вызывающий изменение определенного параметра или параметров несущей или поднесущей при модуляции |
Модуляция несущей (поднесущей) Модуляция Carrier (subcarrier) modulation |
Процесс изменения одного или нескольких параметров несущей (поднесущей) в соответствии с изменениями параметров передаваемого сигнала или других сигналов, воздействующих на нее |
Относительная фазовая манипуляция несущей (ОФМ) Differential phasecarrier shift keying
|
Фазовая манипуляция, при которой величина модулирующего сигнала определяет значение фазы несущей радиочастотного сигнала передаваемой посылки относительно несущей той же частоты одной из предшествующих ей посылок |
Протокол цифровой связи Digital Communications Protocol [DCP] |
Фирменный протокол, используемый для передачи речи и данных, преобразованных в цифровую форму, по одной и той же линии связи. Линия протокола цифровой связи составлена из двух информационных [I-] каналов 64 Кбит/с и одного [S-] канала тональной сигнализации 8 Кбит/с. |
Синхронная передача данных Synchronous data transmission |
Метод посылки данных, в котором элементы дискретного сигнала посылаются при фиксированной и непрерывной скорости в установленные моменты времени. |
1 |
2 |
Стандарт Е1 E1
|
Стандарт цифровой передачи, который несет нагрузку со скоростью 2,048 Мбит/с. Средство Е1 подразделено на 32 отдельных канала [DS0] информации 64 Кбит/с. Канал 0 резервируется для информации кадрирования и синхронизации. Канал 16 занят D-каналом.
|
Стандарт Т1 Т1 |
Стандарт цифровой передачи, несущий в Северной Америке нагрузку при скорости передачи DS1 (уровня 1 цифровых сигналов) 1,544 Мбит/с. Средство передачи Т1 разделено на 24 канала (DS0) по 64 Кбит/с. Эти 24 канала с общей скоростью цифровой передачи 1,536 Мбит/с и каналом информации кадрирования и синхронизации 8 Кбит/с составляют общую скорость передачи 1,544 Мбит/с. Когда имеется D-канал, он занимает канал 24. Средства передачи Т1 используются также в Японии и некоторых странах Ближнего Востока. |
Фазовая манипуляция несущей Фазовая манипуляция Phase carrier shift keying |
Манипуляция несущей, при которой изменяемым параметром является фаза колебаний |
Частотная манипуляция несущей Частотная манипуляция Frequency carrier shift keying |
Манипуляция несущей, при которой изменяемым параметром является частота колебаний |
Ширина спектра сигнала Signal spectrum width |
Величина, характеризующая часть спектра сигнала, содержащего спектральные составляющие, суммарная мощность которых составляет заданную часть полной мощности сигнала |
Широкополосная радиопомеха Wideband radio interference |
Аддитивная радиопомеха, спектр которой значительно превышает спектр полезного радиосигнала |