ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ

Ващенкова Т.В.

Рабочая тетрадь

для выполнения практических и лабораторных работ

Студента ___________________________

(Ф.И.О.)

Группы ______________________________

Преподаватель ________________________

(Ф.И.О.)

Практические работы:

№ работы
Оценка

Лабораторные работы:

№ работы
Оценка

Смоленск

Рассмотрено на заседании методической комиссии общепрофессиональных и многоканальных телекоммуникационных дисциплин Председатель ____________ Ващенкова Т.В. Протокол № 1 от 30.08.2018г.

Утверждаю Зам.директора по УР ____________ Иванешко И.В. «__ » __ 2018г.

Составлена в соответствии с рабочей программой дисциплины ОП.01 Основы теории информации для специальности 09.02.02. с целью повышения качества обучения студентов.

Автор: Ващенкова Т.В. – преподаватель высшей квалификационной категории СКТ(Ф) СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, Мастер связи

Перечень практических работ №1 - №7

1. Расчет основных характеристик системы передачи данных

2. Определение количества информации

3. Применение теоремы отсчетов при передаче непрерывных сигналов

4. Расчет основных характеристик случайных сигналов

5. Построение диаграммы сверточного кодирования

6. Построение диаграммы сверточного декодирования

7. Построение кодов методами Хаффмана и Шеннона-Фано

Перечень лабораторных работ №1 - №3

1. Исследование модулированных сигналов в цифровых системах связи

2. Исследование оптимальных когерентных демодуляторов

3. Исследование помехоустойчивости системы при разных видах модуляции

Литература

Основные источники:

1. Андреев, Р.Н. Теория электрической связи [Электронный ресурс]: курс лекций. Учебное пособие для вузов/ Андреев Р.Н., Краснов Р.П., Чепелев М.Ю.— Электрон. текстовые данные.— М.: Горячая линия - Телеком, 2014.— 230 c.— Режим доступа: https://www.iprbookshop.ru/25089.— ЭБС «IPRbooks», по паролю

2. Хохлов, Г.И. Основы теории информации: учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования / Г.И. Хохлов – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 368с. ISBN 978-5-4468-0173-2

Дополнительные источники:

3. Ващенкова, Т.В. Рабочая тетрадь для выполнения лабораторных и практических работ по дисциплине «Основы теории информации». РИО СКТ(ф) СПбГУТ, 2017.

Интернет ресурсы:

1. Электронно-библиотечная система «Ibook»[Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.ibook.ru

2. Электронно-библиотечная система «Umo.mtuci.ru [Электронный ресурс]. – Режим доступа umo.mtuci.ru

3. Министерство информационных технологий и связи [Электронный ресурс]: [официальный сайт]. – Режим доступа: www.minsvyaz.ru

4. Современные телекоммуникации России [Электронный ресурс]: [независимое сетевое СМИ]. – Режим доступа: www. telecomru.ru (отраслевой информационно-аналитический онлайн-журнал).

5. Comnews.ru. Новости телекоммуникаций, вещание и

ИТ [Электронный ресурс]: [независимое сетевое СМИ]. – Режим

доступа: www.comnews.ru (Новости России и СНГ в сфере мобильной,

беспроводной, спутниковой, фиксированной связи, интернета,

кабельных сетей и других видов телекоммуникаций и информационных

технологий).

Практическое занятие №1

«Расчет основных характеристик системы передачи данных»

Дата выполнения: «___»_____20__г.

1. Цель работы: получить практические навыки по расчёту основных характеристик системы передачи данных СПД, закрепить знания, полученные на теоретических занятиях.

2. Литература:

2.1. Хохлов, Г.И. Основы теории информации: учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования / Г.И. Хохлов – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 368с. ISBN 978-5-4468-0173-2

2.2. Приложение к практической работе.

3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска:

3.1. Перечислите устройства, входящие в состав системы передачи данных

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.2. Дайте определения скорости модуляции и скорости передачи информации, укажите единицы измерения.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.3. Какие элементы СПД входят в состав дискретного канала?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Задание.

4.1. Рассчитать основные характеристики СПД в соответствии с заданным вариантом.

5. Порядок выполнения работы:

Исходные данные:

Вар.	t₀	m	n	T_i, ч	Т_В,ч	∆F_k_,Гц

5.1. Рассчитать основные характеристики системы передачи данных, обязательно указать их единицы измерения:

Скорость модуляции

Скорость передачи информации

Производительность

Искажения

Исправляющая способность приемника

Запас устойчивости связи

Указать, является связь устойчивой или неустойчивой: _________________

Показатели надежности:

Среднее время наработки на отказ

Коэффициент готовности

Удельная скорость передачи

Полученные данные занести в таблицу 1.

Таблица 1. – Результаты расчетов

Характеристики

Ед. измер.

Числовые значения

6. Вывод: ________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Контрольные вопросы.

7.1. Укажите основные элементы, входящие в состав системы ПД?

7.2. Перечислите и поясните способы передачи сигналов.

7.3. Какую информацию называют данными?

7.4. Назначение устройства защиты от ошибок УЗО?

7.5. Укажите элементы схемы входящие в состав расширенного дискретного канала?

7.6. Перечислите виды искажений, возникающих в системе ПД.

Практическое занятие №2

«Определение количества информации»

Дата выполнения: «___»_____20__г.

1. Цель работы: получить практические навыки по определению количества информации, используя алфавитный и вероятностный подходы, закрепить знания, полученные на теоретических занятиях.

2. Литература:

2.2. Приложение к практической работе.

3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска:

3.1. Приведите формулу Хартли для определения количества информации и укажите, в каких случаях ее используют/

________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.2. В чем смысл закона аддитивности информации?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.3. Что такое энтропия источника сообщений?

____________________________________________________________________

4. Задание.

4.1. Определить количество информации, используя различные подходы.

4.2. В задаче 1 определите количество информации, содержащееся в Вашем имени и фамилии, используя алфавитный подход.

4.3. В задаче 2 определите среднее количество информации в сообщении в соответствии с заданным вариантом.

4.4. В задаче 3 определите среднее количество информации и избыточность данного источника сообщений в соответствии с заданным вариантом.

5. Порядок выполнения работы.

5.1. Решите задачу 1. Определите количество информации, содержащееся в Вашем имени и фамилии, используя алфавитный подход. Имя должно быть полным, например, не Костя, а Константин (не Дима, а Дмитрий, не Влад, а Владислав).

5.2. Решите задачу 2. Определите среднее количество информации (энтропию) в заданном сообщении. Исходные данные выберите из таблицы 1, согласно варианту (порядковый номер в журнале). Вероятности букв русского и английского алфавитов приведены в таблицах 2 и 3 соответственно. Если задана фраза, не забудьте учесть пробелы между словами.

Исходные данные:

Вар.	Сообщение

5.3. Решите задачу 3. Определите среднее количество информации и избыточность источника сообщений в соответствии с заданным вариантом. Исходные данные в таблице 4.

Исходные данные:

Вариант
Р(а₁)
Р(а₂)
Р(а₃)
Р(а₄)
Р(а₅)
Р(а₆)
Р(а₇)
Р(а₈)

6. Вывод: ________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Контрольные вопросы.

7.1. Укажите единицы измерения количества информации?

7.2. В каких случаях применяют алфавитный подход к определению количества информации?

7.3. Что означает знак минус в формуле Шеннона?

7.4. Какие сообщения называют избыточными?

7.5. Как определить коэффициент избыточности?

7.6. Что такое адекватность информации?

7.7. Укажите формы адекватности информации?

Практическое занятие №3

«Применение теоремы отсчетов при передаче непрерывных сигналов»

Дата выполнения: «___»_____20__г.

1. Цель работы: получить практические навыки по расчету и построению временных диаграмм дискретизированного, квантового и цифрового сигналов, закрепить знания, полученные на теоретических занятиях.

2. Литература:

2.2. Приложение к практической работе.

3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска:

3.1. Приведите формулировку теоремы Котельникова В.А.

3.2. В чем сущность дискретизации и как рассчитывается частота дискретизации?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________

3.3. Что такое квантование и как определить ошибки квантования?

____________________________________________________________________

4. Задание.

4.1. Представьте непрерывный сигнал, заданный на отрезке времени t₁… t₆ через интервал дискретизации значениями u₁… u₆в виде сигнала ИКМ. Исходные данные в приложении к практической работе. F_min_….F_max – спектр непрерывного сигнала, ∆U – шаг квантования.

4.2. Определите число уровней квантования дискретных отсчетов непрерывного сигнала и квантованные значения дискретных отсчетов непрерывного сигнала Uкв(t).

4.3. Вычислите величину ошибки квантования ξ(t).

4.4. Определите кодовые комбинации уровней квантования дискретных отсчетов.

4.5. Приведите временные диаграммы исходного, дискретизированного, квантованного, ошибок квантования и цифрового сигналов.

5. Порядок выполнения работы.

5.1. Рассчитайте интервал дискретизации ∆t, затем частоту дискретизации.

5.2. Определите значения квантованного сигнала в заданные моменты времени, учитывая, что задан шаг квантования, так как полученные отсчеты должны быть кратны шагу квантования.

5.3. Определите ошибки квантования – разность между истинным значением отсчета сигнала и его квантованным значением.

5.4. Определите уровни квантования j().

5.5. Определите кодовые комбинации уровней квантования (перевести значение уровня квантования в двоичный код). Число разрядов (n) в каждой комбинации должно быть одинаковым, т.е. использовать равномерный код.

5.6. Все расчеты сведите в таблицу 1.

Таблица 1. – Результаты расчетов

	∆U, В	u₁, В	u₂, В	u₃, В	u₄, В	u₅, В	u₆, В
U(t)
U_КВ(t)	-
ξ (t)	-
								∆t=
U_икм(t)	-							n=

5.7. Приведите временные диаграммы исходного, дискретизированного, квантованного, ошибок квантования и цифрового сигналов.

Рис.1 Исходный сигнал

Uд

Рис.2. Дискретизированный сигнал

Uкв

Рис.3. Квантованный сигнал

Рис. 4. Ошибки квантования

Рис.5. Цифровой сигнал (ИКМ)

6. Вывод: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Контрольные вопросы.

7.1. Что такое дискретизация?

7.2. Пояснить сущность теоремы Котельникова В.А.

7.3. Почему частота дискретизации выбрана 8 кГц?

7.4. Можно ли произвольно увеличивать или уменьшать ∆t между отсчетами? К чему это может привести?

7.5.С чем связана необходимость корректировать значение частоты дискретизации?

Практическое занятие №4

«Расчет основных характеристик случайных сигналов»

Дата выполнения: «___»_____20__г.

1. Цель работы: получить практические навыки по расчету основных характеристик случайных сигналов, передаваемых по непрерывному каналу, закрепить знания, полученные на теоретических занятиях.

2. Литература:

2.2. Приложение к практической работе.

3. Подготовка к работе: ответить на вопросы допуска:

3.1. Что называют случайным событием?

________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.2. Перечислите основные характеристики, используемые при описании случайных процессов:

________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.3. Какие случайные процессы называют эргодическими?

____________________________________________________________________

4. Задание.

4.1. Записать функцию распределения F_a(x) мгновенных значений сообщения a(t), плотность распределения ω_а(х) и построить их графические изображения.

4.2. Рассчитать математическое ожидание M{a(t)} и дисперсию сообщения.

4.3. Рассчитать дифференциальную энтропию h(a) сообщения.

4.4. Рассчитать интервал дискретизации Δt для получения непрерывных отсчетов сообщения a(t).

4.5. Определить число уровней квантования L (мощность алфавита).

4.6. Рассчитать относительную мощность шума квантования Р_шк.отн, определить энтропию Н(А) и производительность источника Н'(А), пропускную спос<

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ

Поиск по сайту