Содержание разделов и тем дисциплины

Тема 1.Введение. Основные понятия и определения.

Основные задачи изучения дисциплины. Система передачи и обработки информации. Сообщение и сигнал. Канал связи. Кодирование и модуляция. Демодуляция и декодирование. Дискретизация и кодирование непрерывных сообщений. Помехи и искажения. Достоверность и скорость передачи информации.

Тема 2.Математическое описание сигналов, сообщений и помех.

Определение и классификация сигналов. Периодические сигналы. Спектры некоторых периодических сигналов (периодическая последовательность прямоугольных импульсов, последовательность пилообразных импульсов, последовательность треугольных импульсов). Распределение мощности в спектре периодического сигнала. Непериодические сигналы. Свойства преобразования Фурье (сдвиг сигналов во времени, изменение масштаба времени, смещение спектра сигнала, дифференцирование и интегрирование сигналов, сложение сигналов, произведение двух сигналов). Спектры непериодических сигналов (сигнал в виде единичного скачка, прямоугольный импульс, треугольный импульс, бесконечно короткий импульс с единичной площадью). Распределение энергии в спектре непериодического сигнала. Связь между временными и спектральными характеристиками сигнала.

Случайные сигналы и их аналитическое описание. Одномерный закон распределения мгновенных значений случайной функции и связанные с ним основные характеристики. Многомерный закон распределения мгновенных значений случайной функции и связанные с ним основные характеристики. Гауссовский случайный процесс. Спектральная плотность мощности случайного процесса. Соотношение между спектральной плотностью и ковариационной функцией случайного процесса. Белый шум.

Тема 3.Модуляция и демодуляция носителей информации.

Классификация методов модуляции. Амплитудная модуляция. Угловая модуляция. Модуляция импульсных носителей. Узкополосный сигнал. Воздействие сигналов на нелинейные элементы. Детектирование амплитудно-модулированных сигналов. Частотные и фазовые детекторы.

Тема 4. Дискретизация и квантование непрерывных сообщений.

Основные понятия и определения. Методы дискретизации сигналов. Регулярность отсчетов. Критерий оценки точности. Базисные функции. Принцип приближения. Равномерная дискретизация. Теорема Котельникова. Адаптивная дискретизация. Квантование по уровню.

Тема 5. Характеристики и модели каналов передачи информации.

Общие сведения о каналах передачи информации. Анализ непрерывных каналов. Анализ дискретных каналов.

Тема 6. Основные понятия и определения теории информации.

Мера количества информации. Энтропия источника дискретных сообщений (энтропия источника независимых сообщений, энтропия источника зависимых сообщений). Избыточность источника сообщений. Статистические свойства источников сообщений.

Скорость передачи информации и пропускная способность дискретного канала без помех. Оптимальное статистическое кодирование сообщений. Скорость передачи информации и пропускная способность дискретных каналов с помехами. Теорема Шеннона для дискретного канала с помехами. Энтропия непрерывных сообщений. Скорость передачи и пропускная способность непрерывного канала. Формула Шеннона. Эффективность систем передачи информации.

Тема 7. Помехоустойчивое кодирование.

Классификация корректирующих кодов. Принципы помехоустойчивого кодирования. Систематические коды. Код с четным числом единиц. Инверсный код. Коды Хемминга. Циклические коды. Коды с постоянным весом. Непрерывные коды. Обобщение теории кодирования на недвоичные коды. Итеративные и каскадные коды. Адаптивные корректирующие коды.

Тема 8. Элементы теории приема и обработки информации.

Общие сведения о приеме сигналов. Методы накопления. Когерентный и некогерентный приемы. Корреляционный и автокорреляционный методы приема. Прием на согласованный фильтр. Прием сигналов как статистическая задача. Критерий оптимального приема сигналов. Оптимальный прием дискретных сигналов. Вероятность ошибки при когерентном приеме двоичных данных.

Тема 9. Принципы многоканальной передачи информации.

Элементы теории разделения сигналов. Частотное, временное и фазовое разделение сигналов. Разделение сигналов по форме. Системы передачи с шумоподобными сигналами (разделение линейно независимых сигналов, системы передачи с шумоподобными сигналами). Комбинационное разделение сигналов. Пропускная способность многоканальных систем передачи информации.

Тема 10. Проблемы построения вычислительных систем.

Связь компьютера с периферийными устройствами. Простейший случай взаимодействия двух компьютеров. Проблемы физической передачи данных по линиям связи. Проблемы объединения нескольких компьютеров (топология физических связей, организация совместного использования линий связи, адресация компьютеров). Internet — пример стандартного построения сетей.

Структуризация как средство построения больших сетей (физическая структуризация сети, логическая структуризация сети). Программная совместимость различных систем. Оценка эффективности вычислительных систем. Качество функционирования вычислительной системы.