通信原理理论课程教学大纲.docx
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通信原理理论课程教学大纲
通信原理课程教学大纲
课程编码：
052079
课程名称：
通信原理
学分：
4
总学时：
64
理论学时
64
实验学时
0
课程类别：
学科基础课
课程性质：
必修课
适用层次：
汉族本科
开课学期：
第五学期
适用专业：
通信工程
先修课程：
高等数学、线性代数、概率论与数理统计、现代电子技术Ⅱ、信号与系统、通信电子线路
后续课程：
现代交换原理与技术，移动通信，光纤通信
一、课程性质、地位和任务
本课程是通信工程的主要专业基础课、核心课程。
本课程的目的是：
为研究设计各种通信系统奠定必要的基础。
课程主要是研究通信系统信息传输与处理的理论与技术，不涉及具体的电路，但这里理论与技术是建立在信号分析理论、电子线路等课程的基础上。
需要先修信号与系统、高频电子线路、数字电路等课程。
要求学生有较强的高等数学、线性代数以及概率论与数理统计的扎实基础以及具备信号与系统频域分析的较强能力。
2、教学目标及要求
1、掌握通信系统的基本组成与工作原理。
2、掌握评价各种系统的性能指标及其基本分析方法。
3、了解为改善各种通信系统性能所使用的技术。
三、教学内容及安排
第1章绪论（3学时）
教学目标：
（1）掌握通信术语、掌握模拟信号与数字信号的其别、基带信号与已调信号的区别；数字通信系统组成及优缺点
（2）理解码元速率、信息速率和频带利用率的定义、计算及其关系、误码率和误信率的定义及其关系
（3）了解通信系统的组成、分类和通信方式
重点：
（1）概念：
信号区别、通信系统的组成和分类、数字通信的特点、通信方式、主要性能指标等。
考试的可能形式：
填空、简答题、画图题
（2）计算：
信息速率、码元速率、误码率、误信率的计算。
难点：
（1）模拟信号和数字信号的区别
（2）基带信号、载波信号、已调信号
（3）比特、波特及其区别
（4）误码率、误信率和进制M之间的关系
1.1通信的基本概念（0.5学时）
1.2通信系统的组成（0.5学时）
1.3通信系统的分类及通信方式（0.5学时）
1.4信息及其度量（0.5学时）
1.5通信系统主要性能指标（1学时）
第2章 确知信号 （4学时）
教学目标：
（1）复习信号的分类及其特征；
（2）复习信号的频域分析法和频谱的概念，掌握周期信号频谱计算；
（3）复习傅立叶级数的物理意义、傅立叶变换及其性质，掌握频谱密度计算；
（5）掌握的能量谱和功率谱计算及物理含义
（6）理解相关函数的定义和性质
（7）掌握相关函数与谱密度的关系，掌握维纳-辛钦关系；
重点：
（1）概念：
信号的分类与特征；频谱的概念；周期信号频谱Cn的特点和意义；傅立叶变换的物理内涵，相关函数的定义和性质。
（2）计算：
常用信号的傅立叶变换；能量和功率的计算
难点：
（1）信号的频域分析
2.1确知信号的类型（0.5学时）
2.2确知信号的频域性质（2学时）
2.2.1功率信号的频谱
2.2.2能量信号的频谱密度
2.2.3能量信号的能量谱密度
2.2.4功率信号的功率谱密度
2.3确知信号的时域性质（1.5学时）
2.3.1能量信号的自相关函数
2.3.2功率信号的自相关函数
第三章随机信号分析（6学时）
教学目标：
（1）理解随机过程的基本概念
（2）掌握随机过程的数字特征
（3）掌握平稳过程的定义、各太历经性、相关函数和功率谱密度
（4）掌握高斯过程的定义和性质、一维概率密度和分布函数
（5）掌握随机过程通过线性系统、输入和输出的关系（均值、功率谱密度）
（6）了解窄带随机过程的表达式和统计特性
（7）掌握正弦波加窄带高斯过程的统计特性
（8）掌握高斯白噪声及其通过理想低通信道和理想带通滤波器
重点：
（1）概念：
随机过程的定义、狭义平稳和广义平稳；各态历经的含义和意义；高斯过程的性质。
窄带过程的两个结论、正弦波加窄带高斯工程的统计特性；功率谱密度的意义；
（2）计算：
数字特征、一维概率密度函数和分布函数；平稳过程自相关函数的性质；维纳——辛钦定理；随机过程的总（平均）功率，平稳过程、高斯过程、白噪声通过线性系统，功率谱密度的求法
难点：
平稳过程与各态历经性、平稳过程的几个关系、各态历经性的意义、自相关函数的意义、功率谱密度的意义及求法，功率谱密度的意义及求法、平均功率的几种求法，
正弦波加窄带高斯过程的分析。
3.1随机信号的基本概念（0.5学时）
3.2平稳随机过程（0.5学时）
3.3高斯过程（1学时）
3.4平稳随机过程通过线性系统（1学时）
3.5窄带高斯过程（1学时）
3.6正弦波加窄带高斯过程（1学时）
3.7高斯白噪声和带限白噪声（1学时）
第4章信道（4学时）
教学目标：
（1）掌握信道的定义、分类和模型
（2）掌握恒参信道的特性及其对信号传输的影响
（3）掌握随参信道的特性及其对信号传输的影响
（4）掌握信道噪声的统计特性
（5）掌握信道容量和香农公式
重点：
（1）概念：
信道的分类和特征；恒参和随参信道举例；调制信道和编码信道的定义范围及其关系；恒参信道的无失真传输条件，两种线性失真及其影响；随参信道的3个特点，多径传播及其影响；信道噪声及其通过带通滤波器的结果；香农公式的含义和结论。
（2）计算：
恒参信道的幅频特性、相频特性和群时延特性的计算和传输失真情况的判断；减小频率选择性衰落的方法和计算；信道容量的计算。
难点：
各种信道的区别、特性、多径效应
4.1无线信道（0.5学时）
4.2有线信道（0.5学时）
4.3信道数学模型（恒参信道、随参信道）（1学时）
4.4信道特性对信号传输的影响（1学时）
4.5信道中的噪声（0.5学时）
4.6信道容量0.5学时）
第五章模拟调制系统（8学时）
教学目标：
（1）掌握调制的定义、功能和分类
（2）掌握幅度调制（含DSB、SSB与VSB）信号的时域与频域表达式、调制器一般模型；信号频谱的特点、线性调制的抗噪声性能的分析方法
（3）掌握调频（FM）、调相（PM）的基本概念
（4）掌握单频调制时宽带调频信号时域表示
（5）调频信号频带宽度的计算——卡森公式
（6）了解调频信号的产生与解调方法
（9）理解频分复用、复合调制和多级调制的概念
重点：
（1）概念：
AM、DSB、SSB、VSB和FM、PM的基本概念、特点和应用；产生于解调方法；AM、DSB波形和频谱；VSB边带滤波器特性；可靠性比较，有效性比较；门限的概念；多级调制、复合调制和FDM的概念。
（2）计算：
AM、DSB、SSB、FM、PM的表达式、功率和带宽的计算；AM、DSB、SSB、FM抗噪声性能分析；Si/Ni、S0/N0和G的计算和比较；单音频和调频指数、相偏及频偏；卡森公式。
难点：
门限效应，FM与PM的关系，调频指数与最大频偏的定义，卡森公式。
5.1幅度调制的原理（2学时）
5.1.1调幅
5.1.2DSB
5.1.3SSB
5.1.4VSB
5.1.6相干干解调与包络检波
5.2线性调制的抗噪声性能（2学时）
5.2.1DSB调制系统的性能
5.2.2SSB调制系统的性能
5.2.3AM包络检波的性能
5.3非线性调制（角度调制）的原理（2学时）
5.3.1角度调制的基本概念
5.3.2窄带调频
5.3.3宽带调频
5.3.4调频信号的产生和解调
5.4调频系统的抗噪声性能（1学时）
5.5各种模拟调制系统的比较（0.5学时）
5.6频分复用和调频立体声（0.5学时）
第六章数字基带传输系统（9学时）
教学目标：
（1）掌握数字基带传输系统结构及各部件作用
（2）掌握6种基带信号波形和频谱特性
（3）掌握基带传输码型的编译及其特点
（4）掌握无码间串扰的思想和奈奎斯特第一准则
（5）掌握理想低通传输特性和奈奎斯特带宽、最大波特率，频带利用率
（6）掌握余弦滚降特性及
关系
（7）理解部分相应系统的基本思想，了解一类部分响应系统
（8）掌握无码间串扰基带系统的抗噪声性能
（9）理解眼图和均衡的概念
重点：
（1）概念：
数字基带系统原理框图（会画）；单/双、单归零/双归零、差分、多电平的波形（会画）和主要特点；选码原则；AMI码；HDB3码、双相码、CMI码的编/译、对应基带波形和主要特点；码间干扰及其产生原因；观察眼图的方法，眼图模型的6个指标；部分响应技术解决的问题；时域均衡的概念。
（2）计算：
无ISI的时/频域条件，理想低通传输系统的奈奎斯特带宽和频带利用率；余弦滚降系统的滚降系数、传码率、带宽和频带利用率；有无ISI的验证；二进制单/双极性系统的最佳判决门限和误码率；第Ⅰ类的预编码、相关编码；
难点：
码间干扰有无的判定，部分响应系统、时域均衡
6.1数字基带信号及其频谱特性（2学时）
6.1.1数字基带信号
6.1.2基带信号的频谱特性
6.2基带传输的常用码型（2学时）
6.2.1传输码的码型选择原则
6.2.2几种常用的传输码型
6.3基带脉冲传输与码间干扰（1学时）
6.4无码间干扰的基带传输特性（2学时）
6.4.1消除码间串扰的基本思想
6.4.2无码间串扰的条件
6.4.3无码间串扰传输特性的设计
6.5基带传输系统的抗噪声性能（1学时）
6.6眼图（0.5学时）
6.7部分响应系统和时域均衡（0.5学时）
第七章数字带通传输系统（8学时）
教学目标：
（1）掌握数字调制的基本类型
（2）掌握二进制数字调制原理和调制解调器
（3）掌握2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK信号的表示式和时域波形
（4）掌握2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK信号的频谱特性和传输带宽
（5）掌握掌握2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK系统的抗噪声性能
（6）理解掌握最佳判决门限的概念、物理意义和计算方法
（7）掌握二进制数字调制系统的性能比较
（8）掌握QPSK调制解调原理
重点：
二进制数字调制信号的产生和解调方法、信号波形、频谱，二进制数字调制系统的抗噪声性能的分析方法和结论。
难点：
数字调制频域分析、2DPSK，多进制相移键控。
7.1二进制数字调制原理（4学时）
7.1.12ASK
7.1.22FSK
7.1.32PSK
7.1.4DPSK
7.2二进制数字调制系统的抗噪声性能（2学时）
7.2.12ASK系统的抗噪生性能
7.2.22FSK系统的抗噪生性能
7.2.32PSK和2DPSK系统的抗噪生性能
7.3二进制数字调制系统的性能比较（1学时）
7.4多进制数字调制系统（0.5学时）
7.5多进制数字调制系统的抗噪声性能（0.5学时）
第八章新型数字带通调制技术（5学时）
教学目标：
（1）掌握QAM的星座图、调制与解调原理、频带利用率
（2）掌握MSK的主要特点，调制解调原理
（3）了解GMSK的基本原理，主要有缺点
（4）了解OFDM基本原理
重点：
（1）概念：
QAM的星座图、16QAM的调制器与解调器；MSK的6个特点；GMSK的主要优点特点、正交条件、频谱特性。
计算：
（2）QAM的带宽、MSK信号的波形和附加相位轨迹（会画）
难点：
QAM的最优星座图
8.1正交振幅调制QAM（2学时）
8.2最小频移键控和高斯最小频移键控（2.5学时）
8.2.1正交2FSK信号的最小频率间隔
8.2.2MSK的基本原理
8.2.3MSK信号的产生和解调
8.2.4MSK信号的功率谱
8.2.6GMSK
8.3正交频分复用（0.5学时）
第十章模拟信号的数字传输（7学时）
教学目标：
（1）掌握抽样定理
（2）掌握自然抽样和平顶抽样
（3）熟悉均匀量化和非均匀量化
（4）掌握PCM原理，A律13折线编译码
（5）掌握△M原理，不过载条件和编码范围
（6）掌握PCM、△M系统的抗噪声性能
（7）掌握PCM与△M比较
（8）掌握时分复用和多路数字电话系统原理
重点：
（1）概念：
低通信号和带通信号抽样定理；理想抽样、自然抽样和平顶抽样的波形与频谱特点；均匀量化和非均匀量化的概念；逐次比较型编码器原理；PCM与△M比较；TDM的特点、多路数字电话的基本概念。
（2）计算：
量化信噪比；A律13折线编码、译码的量化误差；编码信号的数码率和传输带宽；△M系统的不过载条件和编码范围；PCM和△M系统的噪声性能；PCM30/32基群的数码率和帧结构。
难点：
带通抽样定理、非线性量化、13折线A律PCM编码，DPCM原理
10.2模拟信号的抽样（0.5学时）
10.3模拟脉冲调制（0.5学时）
10.4抽样信号的量化（0.5学时）
10.5脉冲编码调制（PCM）（2.5学时）
10.6差分脉冲编码调制（DPCM）系统（1学时）
10.7增量调制（1学时）
10.8时分复用和复接（1学时）
第11章差错控制编码（9学时）
教学目标：
（1）掌握差错控制方式和编码分类
（2）掌握最小码距与纠检错能力的关系
（3）掌握几种常用的简单编码
（4）掌握线性分组码的生成、监督和纠错
（5）掌握循环吗的生成、监督和纠错
重点：
（1）概念：
差错控制目的和基本原理、差错控制方式及其特点；码重、汉明距离、最小码距的概念；纠检错能力t、e和d0之间的关系；奇偶监督码的编码和纠检错能力；汉明码的概念及其有关参数。
（2）计算：
码率的计算；线性分组码
难点:
编码效率、汉明码、校验接收码组B是否出错的方法、多项式运算规则
11.1概述（0.5学时）
11.2纠错编码的基本原理（1学时）
11.3纠错编码的性能（0.5学时）
11.4简单的实用编码（1学时）
11.5线性分组码（3学时）
11.6循环码（3学时）
11.6.1循环码原理
11.6.2循环码的编解码方法
第12章同步原理（1学时）
教学目标：
了解各种同步的概念，作用
12.1概述
12.2载波同步
12.3码元同步
12.4群同步
12.5网同步
四、作业、练习和安排与要求
1、课内练习的教学安排、内容与学时安排。
本课程主要是理论教学，一般的练习都要占用较长的时间，课堂设置理论运用的练习。
2、学生课外作业的内容：
课后习题，查找资料，复习
目的：
深化理论学习，培养学生独立思考的能力。
形式：
论文、设计、调查、课后习题、阅读书目
要求：
上交作业，课堂提问
3、讨论课堂：
教师将学生理解困难的知识点分小组讨论，然后每组派代表上讲台讲解，讨论结束后各讨论小组和教师进行点评和总结,组长为每个组员打分。
4、设置课堂测验，重点章节设置随堂测验，共5次；
5、设置课后自测，重点章节设置课后自测，共5次；
五、教材与教学参考书
1、建议教材：
《通信原理》，樊昌信等，国防工业出版社，2015年，第7版。
《通信原理》，樊昌信等，国防工业出版社，2008年，第6版。
2、建议参考书目：
《现代通信原理与技术概论》，程韧，清华大学出版社，2005年。
《通信系统》，王福昌，清华大学出版社，2006年。
《现代通信系统原理》，王秉钧、孙学军等，天津大学出版社，2006年。
六、教学方式及考核
教学方式：
讲授式、讨论式
1、考核的方式：
笔试，闭卷
2、最后成绩考试占70%，平时成绩占30%（平时成绩考勤占10%、讨论课10%、随堂测验10%）
七、主要参考文献
［1］蒋霞.通信原理学习辅导书.北京:
北京邮电大学,2013.
［2］通信原理—中国大学MOOC（慕课）
http:
//www.icourse163.org/course/nudt-316006?
tid=1001614005#/info
撰稿人：
蒋霞
审稿人：
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