Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо с учетом рекомендаций и Прооп впо по направлению и профилю подготовки рабочая программа дисциплины «Теория обработки сигналов и сообщений»

Скачать 223.14 Kb.

Название	Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо с учетом рекомендаций и Прооп впо по направлению и профилю подготовки рабочая программа дисциплины «Теория обработки сигналов и сообщений»
Дата публикации	15.12.2014
Размер	223.14 Kb.
Тип	Рабочая программа

100-bal.ru > Физика > Рабочая программа

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»:

Проректор по учебной работе

_______________________ /Волосникова Л.М./

__________ _____________ 2011 г.

ТЕОРИЯ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ И СООБЩЕНИЙ

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов направления 011800.62 «Радиофизика»

Профиль подготовки «Электроника, микро- и наноэлектроника»

Форма обучения очная

«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор работы ______________/ Гармонов А.А./

«____»___________2011г.

Рассмотрено на заседании кафедры радиофизики 19.04.2011года. Протокол № 9. Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.

«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:

Объём 12 стр.

Зав. кафедрой ______________________________/Михеев В.А./

«______»___________ 2011 г.

Рассмотрено на заседании УМК ИМЕНИТ «____»______________ 2011 г., протокол №____.Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.

«СОГЛАСОВАНО»:

Председатель УМК _________________/Глухих И.Н./

«____»_____________2011 г.

«СОГЛАСОВАНО»:

Зав. методическим отделом УМУ_____________/ Федорова С.А./

«____»_____________2011 г.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт математики, естественных наук и информационных технологий

Кафедра радиофизики

Гармонов А.А.

ТЕОРИЯ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ И СООБЩЕНИЙ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов направления 011800.62 «Радиофизика»

Форма обучения очная

Тюменский государственный университет

2011

Гармонов А.А. Теория обработки сигналов и сообщений. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 011800.62 «Радиофизика», форма обучения очная. Тюмень, 2011, 12 стр.

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.

Рабочая программа дисциплины «Теория обработки сигналов и сообщений» опубликована на сайте ТюмГУ: «Теория обработки сигналов и сообщений» [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.umk3.utmn.ru., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой радиофизики. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой радиофизики Михеев В.А. (согласно Инструкции о порядке утверждения УМКД ООП ГОУ ВПО «Тюменский государственный университет», утвержденной приказом ректора от 02.07.2008 №618)

Цели и задачи дисциплины

Целью преподавания дисциплины «Теория обработки сигналов и сообщений» является усвоение студентами математических основ представления, обработки и передачи информации.

Задача дисциплины: сформировать у студентов знания, навыки и умения, позволяющие свободно ориентироваться в основах современных информационных технологий.

Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина «Теория обработки сигналов и сообщений» относится к вариативной части профессионального цикла основной образовательной программы по направлению 011800.62 «Радиофизика».

Дисциплина «Теория обработки сигналов и сообщений» базируется на следующих дисциплинах образовательной программы бакалавра по направлению Радиофизика:

базовой части модуля «Математический и естественнонаучный цикл» – «Математический анализ», «Линейная алгебра» и «Теория вероятностей и математическая статистика»;

базовой части модуля «Профессиональный цикл» – «Радиоэлектроника».

Компетенции выпускника ООП бакалавриата, формируемые в результате освоения данной дисциплины

В соответствии с ФГОС ВПО данная дисциплина направлена на формирование следующих компетенций

общекультурных:

ОК-8 – способность к овладению базовыми знаниями в области математики и естественных наук, их использованию в профессиональной деятельности;

ОК-10 – способность самостоятельно приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии;

ОК-12 – способность к правильному использованию общенаучной и специальной терминологии;

ОК-19 – способность понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны;
профессиональных:

ПК-1 – способность использовать базовые теоретические знания (в том числе по дисциплинам профилизации) для решения профессиональных задач;

ПК-2 – способность применять на практике базовые профессиональные навыки;

ПК-3 – способность понимать принципы работы и методы эксплуатации современной радиоэлектронной и оптической аппаратуры и оборудования;

ПК-4 – способность использовать основные методы радиофизических измерений;

ПК-5 – способность к владению компьютером на уровне опытного пользователя, применению информационных технологий для решения задач в области радиотехники, радиоэлектроники и радиофизики (в соответствии с профилизацией)

ПК-6 – способность к профессиональному развитию и саморазвитию в области радиофизики и электроники;

ПК-8 – способность внедрять готовые научные разработки.
В области воспитания личности целью подготовки является формирование социально-личностных качеств студентов: целеустремленности, организованности, коммуникативности.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать

методы представления информации в виде сообщений и сигналов;
рациональные способы кодирования и преобразования различного рода сообщений;
эффективные методы формирования, обнаружения, различения и оценки параметров сигналов с учётом свойств среды и шумов (помех);
принципы построения и алгоритмы функционирования устройств обработки сообщений (кодеров и декодеров), особенности их применения.

Уметь

определять количество информации, содержащейся в сообщениях различного вида;
оценивать теоретически достижимые параметры каналов связи;
выбирать способы представления сообщений, оптимальные для заданных параметров каналов связи.

Владеть

приемами и навыками решения конкретных задач обработки информации.

Структура и трудоёмкость дисциплины.

Семестр - 7. Форма промежуточной аттестации - экзамен. Общая трудоёмкость дисциплины составляет 3 зачётные единицы (з.е.), 108 часов: 36 часов лекции, 18 часов практические занятия, 54 часа самостоятельная работа.

Таблица 1.

Тематический план

№	Тема	недели семестра	Виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.				Итого часов по теме	В том числе интерактивных	Итого количество баллов
№	Тема	недели семестра	Лекции*	Семинар.(практ) занятия	Лабораторные занятия*	Самостоятельная работа*
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	Модуль 1	1-5
1.	1.1 Введение		2	2		6	10	2	0-8
2.	1.2 Основные виды представления и преобразования сообщений и сигналов.		8	2		10	20	4	0-18
	Всего		10	4		16	30	6	0-26
	Модуль 2	6-12
1.	2.1 Каналы передачи информации		6	2		8	16	4	0-16
2.	2. 2 Основы теории передачи информации		6	4		10	20	4	0-18
	Всего		12	6		18	36	8	0-34
	Модуль 3	13-18
1.	3.1 Общие сведения о помехоустойчивом кодировании.		4	2		8	14	4	0-14
2.	3.2 Основные виды кодов		10	6		12	28	6	0-26
	Всего		14	8		20	42	10	0-40
	Итого (часов, баллов):		36	18		54	108	24	0-100
	Из них часов в интерактивной форме		6	18				24

Таблица 2.

Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля

№ темы	Устный опрос	Письменные работы			Итого количество баллов
№ темы	ответ на семинаре	контрольная работа	реферат	отчет по заданиям самост. работы	Итого количество баллов
Модуль 1
1.1 Введение	0-2		0-4		0-6
1.2 Основные виды представления и преобразования сообщений и сигналов.	0-4	0-4	0-4	0-6	0-20
Всего	0-6	0-4	0-8	0-6	0-24
Модуль 2
2.1 Каналы передачи информации	0-2	0-6	0-4	0-4	0-16
2. 2 Основы теории передачи информации	0-4	0-4	0-4	0-6	0-18
Всего	0-6	0-10	0-8	0-10	0-34
Модуль 3
3.1 Общие сведения о помехоустойчивом кодировании.	0-2	0-4	0-4	0-4	0-14
3.2 Основные виды кодов	0-6	0-10	0-4	0-8	0-28
Всего	0-8	0-14	0-8	0-12	0-42
Итого	0-20	0-28	0-24	0-28	0–100

Таблица 3.

Планирование самостоятельной работы студентов

№	Модули и темы	Виды СРС	Неделя семестра	Объём часов	Кол-во баллов
№	Модули и темы	обязательные	Неделя семестра	Объём часов	Кол-во баллов
Модуль 1			1-4
1.1	Введение	Подготовка реферата		4	0-4
1.2	Основные виды представления и преобразования сообщений и сигналов.	Выполнение домашнего задания. Подготовка реферата		12	0-10
	Всего по модулю 1:			16	0-14
Модуль 2			5-11
2.1	Каналы передачи информации	Выполнение домашнего задания. Подготовка реферата		8	0-8
2.2	Основы теории передачи информации	Выполнение домашнего задания. Подготовка реферата		10	0-10
	Всего по модулю 2:			18	0-18
Модуль 3			12-18
3.1	Общие сведения о помехоустойчивом кодировании.	Выполнение домашнего задания. Подготовка реферата		8	0-8
3.2	Основные виды кодов	Выполнение домашнего задания. Подготовка реферата		12	0-12
	Всего по модулю 3:			20	0-20
	ИТОГО:			54	0-52

Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами.

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	Темы дисциплины необходимые для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	1	2	3	4	5	6
1.	Телекоммуникационные системы SDH	+	+	+	+	+	+
2.	Управление телекоммуникационными сетями	+	+		+

Содержание дисциплины.

Модуль 1.

Тема 1.1 Введение

Понятия об информации, сообщениях и сигналах. Математическое представление сообщений, сигналов и помех. Понятие о кодировании и представлении сообщений. Общие сведения об информационных системах.

Тема 1.2. Основные виды представления и преобразования сообщений и сигналов.

Виды преобразований в системе связи. Линейные, нелинейные и преобразования с переменными параметрами. Непрерывная и дискретная модуляция. Модулированные сигналы. Дискретизация, квантование и кодирование непрерывных сообщений. Представление сообщений регулярными выборками. Представление сообщений обобщёнными координатами. Сжатие объёма сообщений.
Модуль 2.

Тема 2.1. Каналы передачи информации.

Понятие о канале связи. Анализ канала связи. Бюджет канала связи. Виды каналов связи. Модели непрерывных каналов. Искажения и помехи. Модели дискретных каналов. Ошибки и стирания. Информационные характеристики каналов: скорость передачи информации, пропускная способность. Теоремы К. Шеннона для дискретных каналов без помех и с помехами.

Тема 2.2. Основы теории передачи информации.

Мера количества информации. Производительность и избыточность источников сообщений. Скорость передачи информации и пропускная способность канала. Характеристики системы передачи информации. Согласование источника и канала передачи. Передача дискретных сообщений. Оптимальные приёмники сигналов. Передача непрерывных сообщений. Оптимальная линейная фильтрация.
Модуль 3.

Тема 3.1. Общие сведения о помехоустойчивом кодировании.

Задачи помехоустойчивого кодирования. Виды и характеристики помехоустойчивых кодов. Математическое описание кодов. Условия обнаружения и исправления ошибок.

Тема 3.2. Основные виды кодов.

Понятие о линейных кодах. Основные свойства линейных кодов. Примеры линейных кодов. Общие сведения о циклических кодах. Примеры циклических кодов. Итеративные и каскадные коды. Рекуррентные и каскадные коды. Свёрточные коды. Принципы построения кодеров и декодеров.

Планы семинарских занятий

Модуль 1. Тема 1.1 Математическое представление сообщений, сигналов и помех. Понятие о кодировании и представлении сообщений.
Модуль 1. Тема 1.2 Модулированные сигналы. Непрерывная и дискретная модуляция. Дискретизация, квантование и кодирование непрерывных сообщений. Представление сообщений регулярными выборками. Представление сообщений обобщёнными координатами. Сжатие объёма сообщений.
Модуль 2. Тема 2.1 Модели непрерывных каналов. Искажения и помехи. Модели дискретных каналов. Ошибки и стирания. Информационные характеристики каналов: скорость передачи информации, пропускная способность.
Модуль 2. Тема 2.2 Мера количества информации. Производительность и избыточность источников сообщений. Скорость передачи информации и пропускная способность канала. Характеристики системы передачи информации. Согласование источника и канала передачи.
Модуль 3. Тема 3.1 Виды и характеристики помехоустойчивых кодов. Математическое описание кодов. Условия обнаружения и исправления ошибок.
Модуль 3. Тема 3.2 Основные свойства линейных кодов. Примеры линейных кодов. Общие сведения о циклических кодах. Примеры циклических кодов. Итеративные и каскадные коды. Рекуррентные и каскадные коды. Свёрточные коды.

Лабораторный практикум.

Учебным планом ООП не предусмотрен.

Примерная тематика курсовых работ.

Учебным планом ООП не предусмотрена.

Учебно – методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

Примеры заданий для самостоятельной работы.

Рассчитать энтропию дискретного источника, генерирующего заданное количесиво независимых символов с известным распределением вероятностей.
Определить среднеквадратическое напряжение шума квантования, размер квантили и среднее отношение сигнал/шум для АЦПс заданными разрядностью и входным диапазоном.
Создать двоичный код Хаффмана для дискретного источника трёх независимых символов с заданным распределением вероятностей. Найти среднюю длину этого кода
Для заданного линейного блочного кода с исправлением одно- и двухбитовых ошибок рассчитать вероятность ошибки в сообщении заданной длины. Вероятность ошибки в канальном символе задана.
По заданной матрице чётности линейного блочного кода найти проверочную матрицу и определить, является ли данный код совершенным.
Сконструировать кодер на регистрах сдвига с обратной связью для заданного циклического кода.
Рассчитать минимальное напряжение входного сигнала при заданном отношении сигнал/шум, если известны шум-фактор, ширина полосы и входное сопротивление усилителя, а также выходное сопротивление источника сигнала и температура.

Примерные темы рефератов

Способы сжатия, используемые в современных архиваторах (ZIP, RAR, 7z и т.д.).
Сравнительные преимущества и недостатки использования функций Уолша для задач кодирования.
Выбор оптимальной модели канала для мобильной связи GSM.
Перспективы использования свёрточных кодов в системах мобильной связи GSM.
Системы кодирования в современных интернет-технологиях.
Сравнительные характеристики двоичных кодов и кодов с большей разрядностью.

Примерные вопросы к экзамену

Понятие об информации. Виды и структура информации.
Понятие о сообщениях и сигналах, о кодировании и представлении сообщений. Виды представления сообщений.
Структурные меры информации: геометрическая, комбинаторная и аддитивная (мера Хартли).
Статистическая мера информации. Вероятностный подход. Понятие энтропии.
Энтропия ансамбля. Энтропия объединения. Избыточность информации.
Цели кодирования. Кодирование как процесс выражения информации в цифровом виде.
Эффективное кодирование. Методики Шеннона-Фано и Хаффмена. Уменьшение избыточности информации в результате эффективного кодирования.
Технические средства кодирования и декодирования эффективных кодов.
Помехоустойчивое кодирование. Классификация помехоустойчивых кодов. Увеличение избыточности информации в результате помехоустойчивого кодирования.
Блоковые коды. Общие принципы использования избыточности. Корректирующая способность кода и кодовое расстояние.
Геометрическая интерпретация блоковых корректирующих кодов. Показатели качества корректирующего кода.
Линейные коды. Групповые коды. Линейный код как подпространство линейного векторного пространства.
Построение двоичного группового кода. Определение числа избыточных символов. Составление таблицы опознавателей. Коды Хемминга. Определение проверочных равенств.
Мажоритарное декодирование групповых кодов. Матричное представление линейных кодов. Систематические коды.
Технические средства кодирования и декодирования групповых кодов.
Двоичные циклические коды. Требования, предъявляемые к образующему многочлену.
Выбор образующего многочлена по заданному объёму кода и заданной корректирующей способности. Обнаружение и исправление пачек ошибок.
Методы образования циклического кода. Матричная запись циклического кода.
Технические средства кодирования и декодирования двоичных циклических кодов.
Мажоритарное декодирование циклических кодов.
Критерии эффективности блочных корректирующих кодов
Рекуррентные коды.
Особенности кодирования и декодирования свёрточных кодов.
Свёрточные коды с синдромной коррекцией.

Для самостоятельного изучения теоретического материала студентами используются учебники и учебные пособия, приведённые в списке литературы (п. 9.1 и п. 9.2). Трудоёмкость самостоятельного изучения теоретического материала составляет 54 часа.

Для успешного освоения материала студентам выдаётся комплект контрольных заданий для самостоятельного решения. Набор заданий формируется лектором. Лектор проводит консультации, проверяя корректность предложенных решений.

Образовательные технологии.

В соответствии с требованиями ФГОС при реализации различных видов учебной работы в процессе изучения дисциплины «Теория обработки сигналов и сообщений» предусматривается использование в учебном процессе следующих активных и интерактивных форм проведения занятий:

лекции;
практические занятия;
работа в малых группах.

Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
1. Основная литература:

Вернер М. Основы кодирования. Учебник для ВУЗов. М.: Техносфера, 2004
Галлагер Р. Теория информации и надежная связь. М.: Советское радио, 1974
Колесник В. Д., Полтырев Г. Ш.. Курс теории информации. М.: Наука, 1982
Липкин И.А. Статистическая радиотехника. Теория информации и кодирования. М.: Вузовская книга, 2002
Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. 2-е издание, исправленное. М.: Издательский дом "Вильямс", 2003

Дополнительная литература:

Айфичер Э., Джервис Б. Цифровая обработка сигналов: Практический подход - 2-е изд. М.: Издательский дом "Вильямс", 2008
Самсонов Б. Б., Плохов Е. М., Филоненков А. И., Кречет Т. В. Теория информации и кодирования. Ростов н/Д: Феникс, 2002
Хэмминг Р.В. Теория кодирования и теория информации М.: Радио и связь, 1983
Прокис Дж. Цифровая связь. М.: Радио и связь, 2000

Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:

Электронная библиотека Попечительского совета механико-математического факультета Московского государственного университета http://lib.mexmat.ru
eLIBRARY – Научная электронная библиотека (Москва) http://elibrary.ru/

Для работы на практических занятиях необходим пакет программ Maple 12 (или выше).

Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).

Лекционная аудитория с мультимедийным оборудованием, компьютерный класс для практических занятий, лекционная аудитория.

Дополнения и изменения к рабочей программе на 201 / 201 учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры ____________________ « »_______________201 г.
Заведующий кафедрой ___________________/___________________/

Подпись Ф.И.О.

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос во... ...		Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо... ...
	Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо... ...		Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо... ...
	Технологическая карта дисциплины ...		Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо... «вычислительные, программные, информационные системы и компьютерные технологии»
	Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо... Лингвистика (Теория преподавания иностранных языков и культур) очной формы обучения		Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо...
	Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ ...		Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо... ...
	М. Г. Чистякова искусство ХХ века ...		Пояснительная записка Программа дисциплины «Банковское дело» ...
	Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо... Дёгтев А. Н. Теория автоматов. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 010100. 62 – математика,...		Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо... Дёгтев А. Н. Теория алгоритмов. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 010100. 62 – математика,...
	М. Г. Чистякова история мировых цивилизаций ...		М. Г. Чистякова мировая художественная культура ...

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Институт математики, естественных наук и информационных технологий

Кафедра радиофизики

Тема 1.1 Введение

Тема 1.2. Основные виды представления и преобразования сообщений и сигналов.

Тема 2.1. Каналы передачи информации.

Тема 2.2. Основы теории передачи информации.

Тема 3.1. Общие сведения о помехоустойчивом кодировании.

Тема 3.2. Основные виды кодов.

Похожие: