Кафедра прикладної радіоелектроніки

[RE-19] Цифрове оброблення сигналів в системах зв'язку

Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Рівень вищої освіти	Перший (бакалаврський)
Галузь знань	-
Спеціальність
Освітня програма	172Б РОС - Радіозв’язок і оброблення сигналів (ЄДЕБО id: 6364)
Статус дисципліни	Нормативна
Форма здобуття вищої освіти	Очна
Рік підготовки, семестр	3 курс, весняний семестр
Обсяг дисципліни	4 кред. (Лекц. 1 год, Практ. 1 год, Лаб. 1 год, СРС. год )
Семестровий контроль/контрольні заходи	Залік
Розклад занять	https://rozklad.kpi.ua
Мова викладання	Українська / Англійська
Інформація про керівника курсу / викладачів	Лекц.: Антипенко Р. В., Практ.: Антипенко Р. В., Лаб.: Сокольський С. О.,
Розміщення курсу

Програма навчальної дисципліни

1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Мета навчальної дисципліни.

Мета вивчення дисципліни: набуття навиків і вмінь по використанню методів оброблення сигналів в сучасних системах зв’язку, програмно-конфігурованих системах (Software Defined Radio – SDR), базових елементах таких систем, вивчення основних характеристик цифрових систем зв’язку.

Основні завдання навчальної дисципліни.

Згідно з вимогами освітньо-професійної програми студенти після засвоєння навчальної дисципліни мають продемонструвати такі результати навчання:

знання:

знати міжнародні організації та стандарти, державні стандарти України в системах зв’язку
знати основні характеристики цифрових систем зв’язку, методи розрахунку та вимірювання
методи оброблення сигналів в цифрових системах зв’язку
знати основні методи цифрової модуляції, структури модуляторів та демодуляторів
принципи роботи програмно-конфігурованих систем.

уміння:

визначати основні характеристики цифрових систем зв’язку;
визначати основні характеристики сигналів в цифрових системах зв’язку;
аналізувати різні види модуляції

досвід:

роботи з MATLAB для вирішення задач цифрового оброблення сигналів;
роботи з програмно-конфігурованими системами;
формування сигналів в системах зв’язку;
аналізу спектрів дискретних сигналів.

2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

Для успішного вивчення дисципліни Цифрове оброблення сигналів рекомендується мати базову підготовку з Вищої математики та Цифрового оброблення сигналів

3. Зміст навчальної дисципліни

Тема 1. Міжнародні організації та стандарти, державні стандарти України в системах зв’язку.

Національна комісія, що здійснює державне регулювання у сфері зв`язку та інформатизації (НКРЗІ). Державне підприємство “Український державний центр радіочастот”. Закони України. Державні стандарти України. Міжнародні організації. Міжнародні стандарти. Рекомендації. Міжнародний союз електрозв’язку (International telecommunication union ITU). Регламент радіозв'язку (radio regulations). Європейський інститут телекомунікаційних стандартів (european telecommunications standards institute ETSI).

Тема 2. Перетворення Гілберта (hilbert transform)

Ортогональний сигнал. Ядро перетворення Гілберта. Фільтр Гілберта. Зворотне перетворення Гілберта. Властивості перетворення Гілберта. Лінійність. Масштабування. Перетворення Гілберта затриманого сигналу. Теорема про згортку.

Аналітичний сигнал. Спектр аналітичного сигналу.

Цифровий фільтр Гілберта. ЧХ фільтра Гілберта.

Тема 3. Квадратурний модулятор / демодулятор

Формування аналітичного сигналу в частотній області. Half band filter.

Формування аналітичного сигналу на основі квадратурного перетворювача

Структурна схема формувача аналітичного сигналу на основі квадратурного перетворювача. Оптимізація структури.

Квадратурний модулятор. Смуговий сигнал. Комплексний сигнал. Векторне подання комплексного сигналу. Структура квадратурного модулятора. Приклади квадратурних модуляторів.

Квадратурний демодулятор. Виділення комплексної обвідної. Модульований сигнал (смуговий радіосигнал). Вимоги до ФНЧ. Приклади квадратурних демодуляторів.

Тема 4. Методи цифрової модуляції

Частотна та фазова модуляція. Повна фаза. Миттєва частота.

Фазова модуляція (phase modulation PM). Індекс фазової модуляції

Частотна модуляція (frequency modulation FM). Індекс частотної модуляції.

Структурна схема РМ модулятора

Структурна схема FM модулятора

Тема 5. Основні характеристики цифрових систем зв’язку, методи розрахунку та вимірювання.

Сигнальні сузір'я. Полярна діаграма. Квадратурна діаграма. Спотворення форми сузір'я.

Eye diagram /око-діаграма/.

Співвідношення сигнал/шум. Співвідношення носійна/шум. Співвідношення Eb/N0.

BER - коефіцієнт (бітових) помилок. SER - коефіцієнт помилок символів.

Швидкість потоку. Швидкість потоку MPEG-2 (MPEG-2 transport stream).

Аналіз сигналів IQ. Коефіцієнт помилок модуляції (Modulation error ratio MER). Амплітуда вектора погрішності (Error vector magnitude EVM). Порівняння EVM та MER. Вектор помилки відносно еталона (Target error vector TEV).

Придушення носійного коливання (Carrier suppression CS). Квадратурна помилка (Quadrature error QE). Неоднаковість амплітуд (Amplitude imbalance AI).

Джитер (тремтіння) фази (Phase jitter PJ).

Спектральні характеристики, шаблон спектру (Spectrum characteristics and spectrum mask)

Інтермодуляція (intermodulation distortion IMD).

4. Навчальні матеріали та ресурси

Національна комісія, що здійснює державне регулювання у сфері зв`язку та інформатизації (НКРЗІ) / https://nkrzi.gov.ua/
Державне підприємство “Український державний центр радіочастот” / https://www.ucrf.gov.ua/
Міжнародний союз електрозв’язку (МСЕ) / International Telecommunication Union (ITU) / http://www.itu.int/
Регламент радіозв'язку (Radio Regulations) http://www.itu.int/
Європейський інститут телекомунікаційних стандартів (European Telecommunications Standards Institute, ETSI) / www.etsi.org
Галкин В.А. Основьі програмно-конфигурируемого радио. – М.: Горячая линия – Телеком, 2015. – 372 с., ил.
Robert W. Stewart, Kenneth W. Barlee, Dale S. W. Atkinson, Louise H. Crockett Software Defined Radio using MATLAB & Simulink and the RTL-SDR. – Department of Electronic and Electrical Engineering University of Strathclyde Glasgow, Scotland, UK - https://www.desktopsdr.com/
Analog Devices - https://www.analog.com/
Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций / Авторы: А.И. Солонина, Д.А. Улахович, С.М. Арбузов, Е.Б. Соловьева / Изд. 2-е испр. и перераб. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 758 с.: ил.
Бахурин Сергей. Теория и практика цифровой обработки сигналов. / http://dsplib.org/
https://www.mathworks.com/
Б. Скляр. Цифровая свіязь. Теоретические основьі і практическое применение. : Пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2003. – 1104 с.
А. Оппенгейм, Р. Шафер. Цифровая обработка сигналов / Издательство „Техносфера”, Москва, 2006. – 856 с.
Цифровая обработка сигналов/ А.Б. Сергиенко – СПб.: Питер, 2003.-604 с.

Додаткова література.

Лоуренс Рабинер, Бернард Голд. Теория и практика цифровой обработки сигналов / Издательство «Мир», Москва, 1978
Айфичер Эммануил С., Джервис Барри У. Цифровая обработка сигналов: практический подход, 2-е издание.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. – 992 с.: ил. – Парал. тит. англ.

Навчальний контент

5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

...

6. Самостійна робота студента

...

Політика та контроль

7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Необхідною умовою допуску до екзамену є відсутність заборгованостей по курсу, а також стартовий рейтинг не менше 30 балів.
Студент, що отримав на екзамені менше 10 балів (або за одне з 3-х питань отримав 0 балів) вважається таким, що отримав підсумкову оцінку «незадовільно» незалежно від семестрового рейтингу.
Календарна атестація студента проводиться за значенням поточного рейтингу на момент атестації. Якщо значення цього рейтингу не менше 50% від максимально можливого на момент проведення атестації, то студент вважається задовільно атестованим.

...

8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

...

Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою

Кількість балів	Оцінка
100-95	Відмінно
94-85	Дуже добре
84-75	Добре
74-65	Задовільно
64-60	Достатньо
Менше 60	Незадовільно
Не виконані умови допуску	Не допущено

9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

...

Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни

Комп’ютерний практикум по курсу виконується в середовищі Matlab, тому доцільно мати навички роботи з цим пакетом.

Заохочується виконання практичних завдань із використанням інших мов програмування – Python, С++ і т.д.

Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено Антипенко Р. В.; Сокольський С. О.;
Ухвалено кафедрою ПРЕ (протокол № від )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № ______ від ______)