Читайте также: |
|
Кафедра информационных систем и технологий
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
ПО КУРСУ “ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИИ”
Составитель: к.т.н., доц. Овсянников А.С.
Рецензент: к.т.н., доц. Камышников В.В.
Самара 2003
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
1. Введение ……………………………………………………………… 3
2. Лабораторная работа №1 “Исследование дискретных представ-
лений сигналов”…………………………………………………………… 4
3. Лабораторная работа №2 “Исследование методов эффективного кодирования источников дискретных сообщений”…………………….. 6
4. Лабораторная работа №3 “Исследование спектров периодичес-
ких сигналов”……………………………………………………………… 8
5. Лабораторная работа №4 “ Исследование спектров непериоди-
ческих сигналов” ………………………………………………………… 13
6. Лабораторная работа №5 “Исследование методов многоканаль-
ной передачи информации”……………………………………………….. 15
ВВЕДЕНИЕ
Курс “Теория информации” является базовым для подготовки специалистов по специализациям АИС, АСНИ и АСРВ.
Настоящее пособие предназначено для проведения лабораторных работ по очной, заочной и вечерней формам обучения.
Для проведения работ студенческая группа делится на две подгруппы, в которых формируются бригады по 2 – 3 человека.
Все работы должны выполняться постоянным составом.
Лабораторная работа №1
“Исследование дискретных представлений сигналов”
Цель работы
Изучить точечное и дифференциальные методы дискретного представления непрерывных сигналов.
Литература
1. Новоселов О.Н., Фомин А.Ф. Основы теории и расчета информа-ционно-измерительных систем. М.: Машиностроение,1991,333с.
2. Овсянников А.С. Теория информации. Компъютерный конспект лек-ций, СГАУ, 2002, 120с.
Выполнение работы
1. Запустить программу Discr, изучить модель цифровой системы передачи, установку режимов работы и вероятностей ошибок на бит передаваемого цифрового сигнала по линии связи. Изучить интерфейс пользователя программы и возможности работы с окнами.
2. Получить от преподавателя формы сигналов для установки на входах каналов системы передачи.
3. Выполнить исследования зависимости погрешности восстановления сигнала на выходах всех каналов для двух методов приема (ЦАП и интерполятор) при изменении вероятности ошибки на бит (переходы 1 в 0 и 0 в 1) в пределах 0.1 – 0.000001. Эти исследования провести отдельно для точечного, разностного и дифференциального методов дискретного представления непрерывных сигналов.
4. Выполнить анализ полученных результатов исследований, построить необходимые графики и сформулировать выводы.
5. Составить отчёт по работе.
Содержание отчёта
1. Цель работы.
2. Графики зависимостей и анализ результатов по каждому пункту ис-следований.
3. Сравнительный анализ исследованных видов дискретных представ-лений по критерию погрешности восстановления сигналов на выходе канала цифровой системы передачи.
4. Для подготовки к теоретическому зачёту ответить на все контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Перечислите способы представления сигналов.
2. Дайте определение дискретному представлению сигналов.
3. Дайте определение восстановлению исходного сигнала по его дискретному представлению.
4. Каким образом определяется погрешность восстановления исходного сигнала?
5. Перечислите параметры погрешности восстановления исходного сигнала и их физический смысл.
6. Приведите выражения линейных операторов представления и восстановления сигналов. Их физический смысл.
7. Перечислите классы линейных представлений сигналов.
8. Приведите выражение для представления сигнала мгновенными отсчётами (точечного).
9. Каким образом осуществляется восстановление исходного сигнала при его точечном представлении?
10. Дайте определения аппроксимации и интерполяции.
11. Нарисуйте диаграммы точечного представления и поясните принципы формирования координат такого представления.
12. Приведите общее выражение для разностного представления сигналов, и выражения при N = 1.2.3.
13. Нарисуйте диаграммы формирования координат при разностном представлении для N = 1.2.3. Поясните принципы формирования координат такого представления.
14. Приведите общее выражение для дифференциального представления сигналов, и выражения при N = 1.2.3.
15. Нарисуйте диаграммы формирования координат при дифференциальном представлении для N = 1.2.3. Поясните принципы формирования координат такого представления.
16. Объясните смысл параметра N при разностном и дифференцмальном представлениях сигналов.
17. Нарисуйте диаграммы этапов формирования цифрового представления сигала при точечном, разностном и дифференциальном представлениях исходного сигнала.. Поясните принципы формирования координат такого представления. Каким образом формируется погрешность цифрового представления?
Лабораторная работа №2
“Исследование методов эффективного кодирования источников дискретных сообщений”
Цель работы
Изучить особенности и методы построения эффективных кодов и расчёт их информационных характеристик.
Литература
1. Передача дискретных сообщений. Учебник для вузов/Под ред. В.П.Шувалова.- М.:Радио и связь,1990,с.146-155.
2. Овсянников А.С. Теория информации. Компъютерный конспект лек-ций, СГАУ, 2002, 120с.
Выполнение работы
1. Запустить программу Lab1.
2. В соответствии с номером бригады (задаётся преподавателем) в диалоговом режиме ответить на допусковые вопросы. При правильных ответах программа допустит к выполнению работы. В противном случае необходимо изучить теорию и заново запустить программу.
3. В диалоговом режиме выполнить кодирование по методу Шеннона-Фано.
4. В диалоговом режиме выполнить кодирование по методу Хаффмена.
5. Выполнить равномерное кодирование заданного источника (без программы).
6. Рассчитать численные значения информационных характеристик исследуемых методов кодирования.
7. Ввести рассчитанные значения информационных характеристик в программу, При ошибках в вычислениях программа выдаст соответствующие сообщения. Выполнить исправления в расчётах и повторить ввод данных.
8. Составить отчёт по работе.
Содержание отчёта
1. Цель работы.
2. Таблицы кодирования по методам кодирования Шеннона – Фано, Хаффмена и равномерному кодированию.
3. Построенное программой кодовое дерево.
4. Расчётные формулы и численные значения информационных характеристик.
5. Выводы об особенностях, преимуществах и областях применения рассмотренных методов кодирования.
6. Для подготовки к теоретическому зачёту ответить на все контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. В каких условиях целесообразно применять эффективное кодирование?
2. Преимущества и недостатки эффективных кодов.
3. До какого предела может быть уменьшена средняя длина кодовой комбинации эффективного кода?
4. Как определяется средняя длина кодовой комбинации эффективного кода?
5. Сущность кодирования по методике Шеннона-Фано.
6. Алгоритм кодирования по методу Хаффмена.
7. Какой эффективный код называется префиксный?
8. Дайте определение понятию избыточности кода (коэффициент статистического сжатия).
9. Что называется коэффициентом относительной эффективности?
10. Чему равна минимальная длина двоичных кодовых комбинаций для 32-х буквенного алфавита, если буквы в тексте встречаются с равными вероятностями?
11. Алфавит источника содержит шесть сообщений,передаваемых независимо друг от друга с вероятностями: Р1 = 0,4; Р2 = 0,3; Р3 = 0,1; Р4 = 0,08; Р5 = 0,07; Р6 = 0,05. До какого предела может быть уменьшена средняя длина кодовой комбинации эффективного кода?
12. Первичный алфавит состоит из четырёх равновероятных символов.Рассчитать коэффициент относительной эффективности.
13. Какой код позволяет минимизировать среднюю длину передаваемой кодовой комбинации?
Лабораторная работа №3
“Исследование спектров периодических сигналов”
Цель работы
Изучить особенности спектра периодического сигнала. Исследовать закономерности изменения спектра от первичных параметров сигнала.
Литература
1. Куликовский Л.Ф., Мотов В.В. Теоретические основы информационных процессов: Учебное пособие для вузов.-М.:Высш.шк.,1987.-248с.
2. Основы передачи дискретных сообщений: Учебник для вузов/ Ю.П. Куликов, В.М. Пушкин и др.: Под ред. В.М. Пушкина. - М.: Радио и Связь, 1992.
3. Овсянников А.С. Теория информации. Компъютерный конспект лек-ций, СГАУ, 2002, 120с.
Содержание работы
Выполнить исследования зависимости спектра периодического сигнала (спектра амплитуд и спектра фаз) при изменении следующих первичных параметров сигнала (сигнал задаётся преподавателем).
1. Периода сигнала Т1 ;
2. Длительности импульсов tи ;
3. Напряжений положительной U1 и отрицательной U2 частей сигнала;
4. Смещения dt сигнала относительно начала координат.
Методические рекомендации по выполнению работы
1. Пункты 1 и 2 для некоторых типов сигналов необходимо разделить на два подпункта. В первом подпункте аргумент необходимо изменять таким образом,чтобы скважность сигнала , была равна целому числу. Во втором подпункте скважность должна равняться дробному числу (между двумя целыми).По выполнению и результатам исследований пункты 1 и 2 во многом совпадают, но имеется существенное различие, которое необходимо аргументированно отразить в отчёте.
2. Исследования по третьему пункту относятся к многофакторному анализу (изменяются два аргумента). Рекомендуется следующий метод выполнения исследований. Фиксируется, например U2 , изменяется параметр U1 . Далее – наоборот. При выполнении исследований по этому пункту следует учесть, что изменение амплитуд всех гармонических составляющих при изменении аргумента происходит пропорционально, а изменение нулевой гармоники не связано с изменениями по другим. Поэтому рекомендуется исследовать зависимости нулевой и первой гармоник при изменении U1 и U2.
Порядок выполнения работы
1. Запустить программу Spektrum. Ознакомиться с описанием пользовательского интерфейса программы (прилагается ниже).
2. Получить от преподавателя задание (исследуемый сигнал).
3. Выполнить исследования заданного сигнала. При этом по каждому пункту исследований необходимо выявить закономерности изменения спектра сигнала, с учётом того что спектр периодического сигнала состоит из спектра амплитуд и спектра фаз, количество спектральных составляющих бесконечно. Выявленные закономерности сформулировать в виде выводов.
4. Составить письменный отчёт по работе.
Содержание отчёта
1. Цель работы.
2. По каждому пункту (и подпункту) указать условия выполнения исследований (численные значения параметров), краткое описание выполненных действий, выводы с необходимым количеством графиков спектра, подтверждающих эти выводы.
3. Общий вывод по проделанной работе.
4. Для подготовки к теоретическому зачёту ответить на все контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Определение спектра периодического сигнала.
2. Определение периодического сигнала.
3. Перечислить первичные параметры сигнала. Их физический смысл.
4. Перечислить вторичные параметры сигнала. Их физический смысл.
5. Состав спектра амплитуд периодического сигнала. Физический смысл составляющих спектра.
6. Состав спектра фаз периодического сигнала. Физический смысл составляющих спектра.
7. Какова связь между спектром амплитуд и спектром фаз периодического сигнала?
8. Нарисовать спектр сигнала, состоящего из одной гармонической составляющей.
9. Нарисовать сигнал, соответствующий одной составляющей спектра периодического сигнала.
10. Чему равен интервал ортогональности при расчёте гармонических составляющих спектра периодического сигнала?
11. Укажите два способа частотного представления (спектра) периодического сигнала.
12. Что такое “постоянная составляющая” периодического сигнала? В каких случаях (для каких сигналов) её можно нен рассчитывать.
13. Каким образом рассчитывается комплексная составляющая спектра периодического сигнала?
14. Состав комплексной составляющей спектра периодического сигнала. Для каких сигналов можно не рссчитывать соответствующие составляющие?
Интерфейс пользователя программы Spektrum
Системные требования: рекомендуются параметры экрана 800х600 24(32)bit, во время работы программы нежелательно изменять параметры экрана.
Дата добавления: 2015-01-05; просмотров: 172 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |
|