Кафедра прикладної радіоелектроніки

[RE-6] Теорія передачі та кодування інформації

Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Рівень вищої освіти	Перший (бакалаврський)
Галузь знань	17 - Електроніка та телекомунікації
Спеціальність	172 - Телекомунікації та радіотехніка
Освітня програма	Всі ОП
Статус дисципліни	Вибіркова (Ф-каталог)
Форма здобуття вищої освіти	Очна
Рік підготовки, семестр	Доступно для вибору починаючи з 4-го курсу, осінній семестр
Обсяг дисципліни	4 кред. (Лекц. 18 год, Практ. год, Лаб. 36 год, СРС. 66 год )
Семестровий контроль/контрольні заходи	Залік
Розклад занять	https://rozklad.kpi.ua
Мова викладання	Українська
Інформація про керівника курсу / викладачів	Лекц.: Титенко О. Т., Лаб.: Титенко О. Т., СРС.: Титенко О. Т.
Розміщення курсу

Програма навчальної дисципліни

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

В результаті вивчення дисципліни студенти повинні знати:

узагальнену схему систем передавання інформації, призначення її основних складових частин;
параметри первинних мультимедійних сигналів в системах передавання інформації;
узагальнені характеристики каналів передавання інформації;
характеристики завад в каналах передавання інформації;
особливості передавання інформації в каналах без завад і з завадами (теореми Шеннона);
види аналого-цифрового перетворення мультимедійних сигналів в системах передавання інформації;
основи кодування інформації, побудову ненадлишкових та надлишкових кодів в системах передавання інформації, їх характеристики;
типові коди передавання та види модуляції в системах передавання інформації;
основні поняття еквівалентної моделі взаємодії відкритих систем телекомунікацій;
принципи побудови мереж передавання інформації.

В результаті вивчення дисципліни студенти повинні вміти:
проводити розрахунки пропускної здатності каналів передавання інформації;
визначати структури ненадлишковихта надлишкових кодів з урахуванням вимог до вірогідності безпомилкового передавання та особливостей каналів зв’язку;
визначати вид кодування та модуляції сигналів при передаванні інформації відповідно до характеристик каналів зв’язку.

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

Пререквізити: вміти користуватися комп’ютером на рівні користувача; мати базові знання в області теорії множин, двійкової системи числення; вміти працювати з редакторами MS Office (або подібними чи сумісними): текстовим, табличним, презентацій; вміти встановлювати і виконувати нескладні програми на комп’ютері; вміти створювати нескладні програми на комп’ютері різними мовами програмування (С, Python, Java, тощо…) .

Постреквізити: Проектування та реалізація кодерів/декодерів оптимальних кодів, кодерів/декодерів надлишкових кодів. Після вивчення дисципліни студенти зможуть відтворити базові етапи аналізу, створення алгоритмів і кодеків оптимальних кодів для стиснення даних, кодеків надлишкових кодів для виявлення і виправлення помилок у повідомленнях, оцінювати і порівнювати їх характеристики, виконувати та обґрунтовувати вибір методів та алгоритмів кодування в інтелектуальних радіоелектронних системах.

3. Зміст навчальної дисципліни

Лекційні заняття

Розділ 1. Кількісні характеристики інформації, джерел повідомлень та каналів передачі інформації

Розділ 2. Первинне кодування інформації. Оптимальне кодування джерел повідомлень

Розділ 3. Надлишкове (завадостійке) кодування повідомлень

4. Навчальні матеріали та ресурси

БАЗОВА ЛІТЕРАТУРА

Полторак В.П. Теорія інформації та кодування: Підручник // Ю.П. Жураковський, В.П. Полторак. - Київ: Вища школа, 2001. - 255 с., іл.
Полторак В.П. Методичні вказівки до виконання контрольних робіт з дисципліни Теорія інформації та кодування для студентів спеціальності Системи управління та автоматики заочної форми навчання. Ч. 1 // Укл. Ю.П. Жураковський, В.П. Полторак. – Київ: НТУУ «КПІ», 1998. – 48 с.
Полторак В.П. Методичні вказівки до виконання контрольних робіт з дисципліни Теорія інформації та кодування для студентів спеціальності Системи управління та автоматики заочної форми навчання. Ч. 2 // Укл. Ю.П. Жураковський, В.П. Полторак. – Київ: НТУУ «КПІ», 1998. – 60 с.
Жураковский Ю.П. Передача информации в ГАП: Уч. пос. // Ю.П. Жураковский - Київ: Вища школа, 1991.-216 с.: ил.
Блейхут Р.Э. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки / Пер. с англ. – М.: Мир, 1986. – 576 с.: ил.

ДОПОМІЖНА ЛІТЕРАТУРА

Котельников В.А. О пропускной способности «эфира» и проволоки в электросвязи. – М. : Энергетический комитет, 1933.
Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике. – М.: Изд-во иностр. лит., 1963. – С. 243 – 332.
Берлекэмп Э.Р. Алгебраическая теория кодирования / Пер. с англ. – М.: Мир, 1971. – 478 с.
Галлагер Р. Теория информации и надежная связь.Пер.с англ.–М.: Сов. Радио, 1974. – 720 с.
Питерсон У.,Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. Пер.с англ. – М.: Мир, 1976. – 594 с.
Теория кодирования /Т. Касами, Н. Токура, Е. Ивадаре, Я.Инагаки / Пер. с япон. – М.: Мир, 1978. – 576 с.: ил.
Муттер В.М. Основы помехоустойчивой телепередачи информации.–Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1990. – 288 с..
Кларк Дж., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи. - М.: Радио и связь, 1987. – 392 с.: ил.
Столлингс Вильям. Компьютерные системы передачи данных. - М.: Вильямс, 2002. - 928 с.

Навчальний контент

5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Методика вивчення дисципліни полягає у викладенні теоретичної частини матеріалу на лекційних заняттях та ознайомлення студентів на практичних заняттях з конкретними прикладами відомих методів і засобів передачі й кодування інформації.
Застосовуються стратегії активного і колективного навчання, які визначаються наступними методами і технологіями:
1) метод проблемного викладу (лекції);
2) особистісно-орієнтовані (розвиваючі) технології, засновані на методах «мозкового штурму» та «аналізу ситуацій» (практичні заняття);
3) доповнення традиційних навчальних занять засобами взаємодії на основі мережевих комунікаційних можливостей.

6. Самостійна робота студента

...

Політика та контроль

7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Система вимог, які ставляться перед студентом:
Академічна доброчесність. Дотримання академічної доброчесності студентами передбачає:
• самостійне виконання навчальних завдань, завдань поточного та підсумкового контролю результатів навчання (для осіб з особливими освітніми потребами ця вимога застосовується з урахуванням їхніх індивідуальних потреб і можливостей);
• посилання на джерела інформації у разі використання ідей, розробок, тверджень, відомостей;
• дотримання норм законодавства про авторське право і суміжні права;
• надання достовірної інформації про результати власної навчальної (наукової, творчої) діяльності, використані методики досліджень і джерела інформації.
Порушенням академічної доброчесності вважається:
• академічний плагіат - оприлюднення (частково або повністю) наукових (творчих) результатів, отриманих іншими особами, як результатів власного дослідження (творчості) та/або відтворення опублікованих текстів (оприлюднених творів мистецтва) інших авторів без зазначення авторства;
• самоплагіат - оприлюднення (частково або повністю) власних раніше опублікованих наукових результатів як нових наукових результатів.
За порушення академічної доброчесності здобувачі освіти можуть бути притягнені до такої академічної відповідальності:
• повторне проходження оцінювання (контрольна робота, іспит, залік тощо);
• повторне проходження відповідного освітнього компонента освітньої програми.
Політика запізнення. За несвоєчасно виконані завдання буде накладено штраф 10 відсотків від загальної кількості балів за це завдання.

Примітка. Виключення можуть бути зроблені до невчасно зданих завдань з поважних причин.

Політика щодо відвідування. Відвідування занять є обов’язковим. За об’єктивних причин (наприклад, пандемія, хвороба, міжнародне стажування) навчання може відбуватися в он-лайн- формі за погодженням із керівником курсу.
Лекційні та практичні заняття проводяться згідно до діючого положення КПІ ім. Ігоря Сікорського. Відвідування занять є обов’язковим. Для одержання іспиту “автоматом” потрібно набрати більше 60 балів, які можна одержати за виконання обов’язкових завдань (виконання ДКР, практичних робіт та написання модульної контрольної роботи) та систематично відвідавши лекційні заняття (пройшовши експрес-тест за матеріалами лекцій).
Бали за роботу під час лекції нараховуються на основі експрес-опитування. Кожний тест містить 2 запитання до матеріалу лекційного заняття, правильна відповідь на які дасть змогу отримати 2 бали.
Модульна контрольна робота проводиться письмово. Кожне завдання на контрольній роботі містить 2 теоретичних питання та 1 задачу, правильні відповіді на які дають змогу одержати 5 балів за кожне теоретичне та 4 бали за практичне.
Індивідуальне завдання (ДКР) – це розв’язання 5 домашніх контрольних задач протягом семестру (по одній задачі на кожне наступне заняття), правильне розв’язання яких дасть змогу одержати по 2 бали за кожну задачу. Виконується у години самостійної роботи письмово.
Іспит є письмовим. Білет на іспиті складається з 3-х завдань (2 теоретичних питання та 1 задача) по тематиці змістовних тем, що виносяться на аудиторні заняття, та окремих питань, які виносяться на самостійне опрацювання.

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

Рейтинг студента з дисципліни складається з балів, що він отримує за:

виконання m частин модульної контрольної роботи МКР (наприклад, m = 4);
виконання та захист L лабораторних робіт (наприклад, L = 7);
заохочувальні та штрафні бали (загалом до плюс/мінус 10).

Виконання та захист всіх лабораторних робіт, а також наявність позитивної оцінки з МКР за кожну із m частин є умовою допуску до іспиту.

Система рейтингових балів та критерії оцінювання

Лабораторні роботи:

Організацію і проведення лабораторних занять з кредитного модулю (КМ) та оцінювання успішності студентів під час захисту Звітів за відповідними темами виконує викладач, призначений кафедрою:

«відмінно», вичерпне розкриття теми, вільне володіння матеріалом (не менш ніж 95% вірної інформації) та оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи;

«добре», повна відповідь (не менш ніж 75% вірної інформації, можливі незначні неточності) та оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи;

«задовільно», неповна відповідь (але не менш ніж 60% вірної інформації), незначні помилки та оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи;

«незадовільно», незадовільна відповідь та/або не оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи.

Відпрацьована та виконана належним чином лабораторна робота оформлюється студентом (бригадою студентів) та подається до захисту і захищається перед викладачем на наступному за розкладом лабораторному занятті.

За кожне запізнення з поданням лабораторної роботи до захисту від встановленого терміну оцінка може знижуватися.

Сума балів за лабораторні роботи за весь КМ (семестр) зводиться до максимальної шкали у 40 балів із 100.

Модульна контрольна робота (наприклад, за умови m = 4):

«відмінно», вичерпна відповідь (не менш ніж 95% вірної інформації) – 5 балів;

«добре», повна відповідь, можливі незначні неточності (не менш ніж 75% вірної інформації) – 4 бали;

«задовільно», неповна відповідь (але не менш ніж 60% вірної інформації) та незначні помилки – 3 бали;

«незадовільно», незадовільна відповідь (неправильний розв’язок задачі), потребує обов’язкового повторного написання в кінці семестру – 0…2 балів.

Сума балів за МКР за весь КМ (семестр) зводиться до максимальної шкали у 20 балів із 100 можливих.

Заохочувальні бали

Загалом, в сумі не більше за 10:

– за виконання творчих робіт з кредитного модуля (наприклад, участь у факультетських та інститутських олімпіадах з навчальних дисциплін, участь у конкурсах робіт, підготовка оглядів наукових праць тощо); успішне проходження рекомендованого дистанційного навчального курсу (що відповідає темам дисципліни) з отриманням відповідного сертифіката; за активну роботу на лекції (важливі запитання, доповнення, зауваження за темою лекції) від 1 до 5 балів;

– презентація за темою СРС – від 1 до 5 балів.

Міжсесійна атестація та допуск до екзамена

За результатами навчання за КМ в семестрі, максимально можлива кількість балів стартового рейтингу Rstm = 60 балів (40 за лабораторні та 20 за МКР). На другому календарному контролі («k2») студент отримує «атестовано» і допуск до екзамена, якщо його поточний рейтинг Rst не менший ніж 36 балів (60% від Rstm, тобто, 60 * 0,6 = 36).

За результатами навчальної роботи за КМ, за першу половину семестра (перший календарний контроль - «k1»), максимально можлива кількість балів стартового рейтингу Rstk1m = Rstm / 2 = 60 / 2 = 30 балів (20 за лабораторні та 10 за перші частини МКР, відповідно). На першій атестації «k1», студент отримує «атестовано», якщо його поточний рейтинг Rst не менший ніж 18 балів (60% від Rstk1m, тобто, 30 * 0,6 = 18).

Поточний рейтинг Rst за контрольними заходами протягом семестру складає: Rst = L*r_лаб + m*r_мкр + r_з + r_ш ,

де r_лаб – бали за лабораторну роботу (24 ≤ L* r_лаб ≤ 40 позитивний діапазон суми балів);

r_мкр – бали за МКР (0…5), а 12 ≤ m*r_мкр ≤ 20 позитивний діапазон суми балів з МКР;

r_з – заохочувальні бали за активну участь на лекціях, презентації, участь в олімпіадах, конкурсі роботи, наукові роботи за тематикою дисципліни (0…10);

r_ш – штрафні бали (0…-10).

Максимальний стартовий рейтинг Rstm контрольних заходів протягом семестру складає: Rstm = L*r_лаб + m*r_мкр = 40 + 20 = 60,

Мінімальний прохідний стартовий рейтинг Rst min контрольних заходів протягом семестру складе:

Rst min = 0,6*Rstm = 0,6*L*r_лаб + 0,6*m*r_мкр = 0,6*40 + 0,6*20 = 24 + 12 = 36.

Екзамен:

Умовою допуску до екзамену є зарахування всіх лабораторних робіт, виконання всіх частин модульної контрольної роботи та семестровий стартовий рейтинг 36 ≤ Rst ≤ 60 .

Студенти, які виконали умови допуску складають екзаменаційну контрольну роботу (та/або проходять екзаменаційну співбесіду) за розкладом екзаменаційної сесії.

Система оцінювання екзамена:

Екзамен (екзаменаційна робота) оцінюється за шкалою Rек до 40 балів. Екзаменаційне завдання складається з чотирьох завдань. Кожне завдання оцінюється за такими критеріями:

«відмінно» – вичерпна відповідь (не менше 95% вірної інформації), надані відповідні обґрунтування – 10 балів;

«добре» – повна відповідь (не менше 80% вірної інформації), що виконана згідно з вимогами до рівня «умінь», або присутні незначні неточності – 8 балів;

«задовільно» – неповна відповідь (не менше 60% вірної інформації та є деякі помилки) – 6 балів;

«незадовільно» – відсутність правильної відповіді – 0 балів.

Рейтинг сума (Rst + Rек) переводиться до екзаменаційної оцінки згідно з таблицею

...

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)

перелік теоретичних питань та практичних завдань для семестрового контролю надається студентам окремо на початку семестра;

на початку семестру викладач аналізує існуючі дистанційні курси за тематикою дисципліни та пропонує пройти відповідні безкоштовні курси студентам. Після отриманням студентом сертифікату з успішного проходження дистанційних чи онлайн курсів за відповідною тематикою, викладач закриває відповідну частину курсу (лабораторні чи лекції).

...

Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни

На лабораторних роботах проводиться фізичне вимірювання характеристик стиків сучасних цифрових систем передавання та комп’ютерне моделювання комп’ютерних мереж на основі програмного засобу NetCracker Professional.

Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено Титенко О. Т.; ст.вик. Бондаренко Г. І.;
Ухвалено кафедрою ПРЕ (протокол № від )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № від )