Материал: конспект-лекций
1
Міністерство освіти і науки України
Харківський національний університет радіоелектроніки
Кафедра ІКІ ім. В.В.Поповського
КОНСПЕКТ ЛЕКЦIЙ
з дисципліни «Основи побудови безпроводових мереж»
для студентiв усіх форм навчання спеціальності 125_" Кібербезпека ",
cпеціалізації: «Управління інформаційною безпекою».
Електронний документ
ЗАТВЕРДЖЕНО
кафедрою ІКІ
Протокол № __
від _______
Харків 2020 р.
2
Конспект лекцiй з дисципліни «Основи побудови безпроводових мереж» для студентів усіх форм навчання спеціальності 125 " Кібербезпека " cпеціалізацій «Управління інформаційною без-
пекою». [Електронний документ] / Упоряд.: І.С. Шостко. − Харкiв: ХНУРЕ, 2020. − с.
Упорядник І.С. Шостко
Рецензент: __________
3
ЗМIСТ
Наименование темы
Роздел 1. Теория сигналов и систем
1.1.Введение в теорию сигналов и систем.
Математическое описание сигналов. Классификация сигналов. Типы сигналов. Преобразования сигналов. Тестовые сигналы. Системы преоб-
разования сигналов. Линейные системы. Понятие информации. Количе-
ственная мера информации. Информационная емкость сигналов.
1.2.Пространство и метрология сигналов.
Множества сигналов. Линейное пространство сигналов. Норма и метри-
ка сигналов. Скалярное произведение. Коэффициент корреляции сигна-
лов. Координатный базис пространства. Ортогональные сигналы. Раз-
ложение сигнала в ряд. Ортонормированные системы функций. Понятия мощности и энергии сигналов. Шумы и помехи в сигналах.
1.3.Динамическая форма сигналов.
Единичные импульсы. Разложение сигналов по единичным импульсам.
Импульсный отклик линейной системы. Свертка (конволюция) сигна-
лов. Интеграл Дюамеля. Свойства свертки. Системы свертки.
1.4.Спектральное представление сигналов.
Разложение сигналов по гармоническим функциям. Непрерывные пре-
образования Фурье и Лапласа. Интеграл Фурье. Обобщенный ряд Фурье. Свойства преобразований Фурье. Теорема запаздывания. Преоб-
разование свертки, производной, интеграла, произведения сигналов.
Спектры мощности. Равенство Парсеваля. Спектры типовых сигналов.
1.5.Энергетические спектры сигналов и функций.
Мощность и энергия сигналов. Энергетические спектры сигналов. Ска-
лярное произведение сигналов. Взаимный энергетический спектр.
1.6.Корреляционные функции сигналов.
Корреляционные и ковариационные функции сигналов. Корреляцион-
ные функции финитных, периодических, дискретных и кодовых сигна-
лов. Взаимнокорреляционные функции сигналов. Спектральные плотно-
4
сти корреляционных функций. Интервал корреляции сигнала.
1.7.Дискретизация сигналов и функций.
Принципы дискретизации и воспроизведения сигналов. Равномерная дискретизация. Спектры дискретных сигналов. Интерполяционный ряд Котельникова-Шеннона. Информационная тождественность динамиче-
ской и спектральной формы сигналов. Соотношение спектров одиноч-
ного и периодического сигналов. Дискретизация по критерию наиболь-
шего отклонения. Адаптивная дискретизация. Квантование сигналов.
Децимация и интерполяция сигналов.
1.8.Дискретные преобразования сигналов и функций.
Дискретные преобразования Фурье и Лапласа. Быстрое преобразование Фурье. Z-преобразование сигналов. Свойства z-преобразования. Связь с преобразованиями Фурье и Лапласа. Аналитическая форма z-образов.
Обратное z-преобразование. Дискретная свертка сигналов.
1.9.Случайные процессы и сигналы.
Случайные процессы. Корреляционные функции процессов. Взаимные моменты случайных процессов. Функции спектральной плотности. Ка-
ноническое разложение случайных функций, финитное преобразование Фурье. Спектры функций случайных процессов. Теорема Винера-
Хинчина. Преобразования случайных функций. Функция когерентности.
Модели случайных сигналов и помех.
Роздел 2. Основи побудови безпроводових мереж
2.1Особливості доступу у безпроводових мережах
2.2ZigBee
2.3 Bluetooth, DECT
2.4Wi-Fi
2.5Wi-MAX
5
РОЗДЕЛ 1. ТЕОРИЯ СИГНАЛОВ И СИСТЕМ
Лекция 1. ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ СИГНАЛОВ И СИСТЕМ
Содержание
1. Общие сведения и понятия. Понятие сигнала. Шумы и помехи. Размерность сигналов.
Математическое описание сигналов. Спектральное представление сигналов. Математические мо-
дели сигналов. Виды моделей. Классификация сигналов.
2. Типы сигналов. Аналоговый сигнал. Дискретный сигнал. Цифровой сигнал. Преобразо-
вания типа сигналов. Графическое отображение сигналов. Тестовые сигналы.
3. Системы преобразования сигналов. Общее понятие систем. Основные системные опера-
ции. Линейные системы.
4. Информационная емкость сигналов. Понятие информации. Количественная мера инфор-
мации. Энтропия источника информации. Основные свойства энтропии Энтропия непрерывного источника информации. Информационная емкость сигналов.
1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ПОНЯТИЯ [1,10, 15, 25]
Понятие сигнала. В XVIII веке в теорию математики вошло понятие функции, как опреде-
ленной зависимости какой-либо величины y от другой величины – независимой переменной х, с
математической записью такой зависимости в виде у(х). Довольно скоро математика функций ста-
ла базовой основой теории всех естественных и технических наук. Особое значение функциональ-
ная математика приобрела в технике связи, где временные функции вида s(t), v(f) и т.п., использу-
емые для передачи информации, стали называть сигналами.
В технических отраслях знаний термин "сигнал" (signal, от латинского signum – знак) очень часто используется в широком смысловом диапазоне, без соблюдения строгой терминологии. Под ним понимают и техническое средство для передачи, обращения и использования информации -
электрический, магнитный, оптический сигнал; и физический процесс, представляющий собой ма-
териальное воплощение информационного сообщения - изменение какого-либо параметра носите-
ля информации (напряжения, частоты, мощности электромагнитных колебаний, интенсивности светового потока и т.п.) во времени, в пространстве или в зависимости от изменения значений ка-
ких-либо других аргументов (независимых переменных); и смысловое содержание определенного физического состояния или процесса, как, например, сигналы светофора, звуковые предупрежда-
ющие сигналы и т.п. Все эти понятия объединяет конечное назначение сигналов. Это определен-
ные сведения, сообщения, информация о каких-либо процессах, состояниях или физических вели-
чинах объектов материального мира, выраженные в форме, удобной для передачи, обработки,
хранения и использования этих сведений.