通信原理大纲.docx

1、通信原理大纲课程号：B0200011S通信原理A课内学时：80一、课程的性质、目的与任务通信原理是高等工科院校通信，信息类专业的一门重要专业基础课，通过本课程的学习，使学生能掌握各种通信系统的基本原理及其性能分析的基本方法，为深入学习通信类各门专业课打下坚实的理论基础。二、课程内容、学时分配及基本要求总学时数：80 学时（上课 72 学时，实验 8 学时）（一）学时分配 第一章 绪论 4 学时1.1 引言1.2 通信系统的组成模型1.3 通信系统的分类及通信方式1.4 信息及其度量1.5 主要性能指标第二章 随机信号分析 6 学时2.1 引言2.2 随机过程的一般表述随机过程的概率分布，数字特

2、征，数学期望，方差，相关函数2.3 平稳随机过程狭义平稳随机过程，广义平稳随机过程，平稳随机过程的特性2.4 平稳随机过程的相关函数与功率谱密度平稳随机过程相关函数特性，随机过程相关函数与谱密度之间的关系 2.5高斯过程 高斯过程定义，高斯过程的特性，概率积分函数，误差函数 2.6窄带随机过程 窄带随机过程的表示式，包络函数的统计特性，白噪声的概念 2.7正弦波加窄带高斯过程 混合信号的包络和相位的概率密度函数2.8 随机过程通过线性系统 平稳随机过程通过线性系统后的统计特性，数学期望，自相关函数，功率谱密度，输出过程分布 第三章 信道 4 学时 3.1 引言 3.2信道的定义 广义信道、狭义

3、信道、调制信道、编码信道 3.3 信道数学模型 调制信道模型、编码信道模型 3.4 恒参信道及对信号传输的影响 恒参信道举例，幅度 频率畸变，相位 频率畸变，群延迟畸变 3.5 随参信道及其对信号传输的影响 随参信道举例，随参信道传输媒质的特点，多径传播及其影响，衰落及频率弥散 3.6 随参信道特性的改善（分集接收） 空间，频率，角度，极化分集 3.7加性噪声 散弹噪声，热噪声，宇宙噪声，等效噪声带宽和噪声系数的概念 3.8信道容量的概念 第四章 模拟调制系统 8 学时 4.1引言 4.2幅度调制（线性调制）的概念 线性调制的一般模型 4.3 线性调制信号的产生与解调 双边带（ D8B ）信号

4、的产生与解调 调幅（ AM ）信号的产生与解调 单边带（ SSB ）信号的产生与解调 残留边带（ VSB ）信号的产生与解调。 4.4频分复用（ FDM ） 频分复用的频谱结构及系统组成 4.5 角度调制（非线性调制）的概念 调频信号的表示式 调相信号的表示式 调频与调相信号的转换 4.6 宽带调频与窄带调频 4.7调频信号的产生与解调 4.8线性调制系统的抗噪声性能 DBS 调制系统的性能 SSB 调制系统的抗噪声性能 AM 系统的抗噪声性能 4.9 调频系统的抗噪声性能 4.10各种模拟调制系统的比较 4.11 复合调制和多级调制 第五章 数字基带传输系统 8 学时5.1 数字基带信号和常

5、用码型 5.2 数字基带信号的频谱特性 5.3 数字基带传输系统与码间串扰 5.4 无码间串扰的基带传输系统 5.5 无串扰基带系统的抗噪声性能 5.6 眼图 5.7 部分响应系统 5.8 时域均衡 习题课一 2 学时 实验一 AMI/HDB 3 码 型变换实验 2学时第六章 数字调制系统 10 学时 6.1 引言 6.2二进制数字调制原理 2ASK 、 2FSK 、 2PSK 及 2DPSK 的调制解调原理 6.3 二进制数字调制信号的频谱特性 2ASK 信号的频谱， 2FSK 信号的频谱， 2PSK 信号的频谱 6.4 二进制振幅键控（ 2ASK ）系统的抗噪声性能介绍 6.5二进制移频键

6、控（ 2FSK ）系统的抗噪声性能介绍 6.6二进制移相键控（ 2PSK 及 2DPSK ）系统的抗噪声性能介绍 6.7 二进制数字调制系统的性能比较 6.8 M 进制数字调制 M 进制数字振幅调制 M 进制数字频率调制 M 进制数字相位调制（ 4PSK 、 4DPSK ） 6.9 多进制数字调制系统的性能 多电平振幅调制系统的性能 多电平数字频率调制系统的性能 多电平数字相位调制系统的性能 6.10 改进的数字调制方式 MSK 方式、 APK 方式（幅相键控）、时频调制 实验二 FSK 传输系统实验 2 学时 实验三 BPSK/DBPSK 传输系统实验 2 学时 第七章 模拟信号的数字传输系

7、统 8 学时 7.1 引言 7.2抽样定理 7.3 脉冲调制（ PAM ） 7.4 模拟信号的量化 7.5 脉冲编码调制（ PCM ） 7.6 增量调制 M 7.7PCM 和 M 系统的抗噪声性能的比较 7.8时分复用概念 PCM 基本帧结构、数码率 习题课二 2 学时 实验四 PCM 编译码器系统实验 2 学时 第八章 数字信号的最佳接收 4 学时 8.1引言 8.2数字信号接收的统计表述 数字通信系统的判决模型 8.3关于最佳接收的准则 最大似然准则 8.4确知信号的最佳接收 二进制确知信号的最佳接收结构 二进制确知信号最佳接收机的性能 二进制确知信号的最佳形式 8.5 匹配滤波器及其在最

8、佳接收中的应用 8.6 基带系统的最佳优化 最佳基带系统的概念 理想信道下的最佳基带系统 非理想信道下的最佳基带系统 8.7实际接收机与最佳接收机的性能比较 第九章 差错控制编码 8 学时 9.1引言 9.2 纠错编码的基本原理 9.3常用的简单编码 9.4线性分组码 第十章 正交编码与伪随机序列 4 学时 10.1引言 10.2正交编码 10.3 伪随机序列 10.4伪随机序列应用 第十一章 同步原理 4 学时 11.1 引言 11.2 载波同步的方法 插入导频法：抑制载波的双边带信号插入导频，残留边带信号插入导频。 直接提取法：平方变换法，平方环法，同相正交环法。 11.3 载波同步系统的

9、性能 稳态相差，随机相差，建立时间和保持时间的概念。 11.4载波相差对解调性能的影响 11.5位同步的方法 插入导频法，直接法 11.6 位同步系统的性能指标及对系统性能的影响 11.7 群同步 起止式同步法，连贯插入法 间隔式插入法，群同步性能，群同步保护，自群同步。 （二）各章内容的基本要求 第一章 绪论 1. 了解通信的基本概念，通信系统的分类和通信的基本方式。 2. 掌握通信系统的基本模型。 3. 了解通信系统中需要研究的基本问题。 4. 掌握信息及其度量的概念。 5. 掌握通信系统的主要性能指标。第二章 随机信号分析 1. 掌握随机过程数字特征的定义。 2. 理解广义平稳，狭义平稳

10、，各态历经性的定义及物理意义。 3. 了解平稳随机过程的相关函数与功率谱密度之间的关系，自相关函数的性质。 4. 掌握一维高斯分布，了解高斯过程性质。 5. 了解概率积分，误差函数的定义及相互关系。 6. 了解窄带过程的正交及包络，相位的表示法，包络相位的一维分布。 7. 了解正弦波加窄带高斯噪声的一维分布。 8. 了解机过程通过线性系统的数字特征，功率谱密度，相关函数的关系。 第三章信道与噪声 1. 掌握信道的分类方法及各类信道的定义。 2. 了解调制信道及编码信道的模型。 3. 掌握恒参信道和随参信道的特性及其对信号传输的影响。了解随参信道特性的改善方法。 4. 了解信道内各种噪声和干扰的

11、来源及其特性。 5. 正确理解香农公式，建立信道容量的概念。 第四章 模拟调制系统 1. 掌握各类线性调制系统的产生方法，时域表示式，频谱特性，传输带宽等概念。 2. 掌握相干和非相干解调的原理。 3. 掌握各类线性调制系统的抗噪声性能及其分析方法。 4. 掌握单音 FM 波的时域和频域的描述， FM 波频谱特点，带宽和功率的计算。 5. 了解窄带和宽带 FM 波的产生和解调原理。 6. 了解单音 FM 解调器的输入，输出信噪比的分析方法。 7. 掌握频分复用的基本原理。 8. 了解复合调制和多级调制的概念。 第五章 数字基带传输系统 1. 掌握数字基带传输系统的基本结构，信号波形和常用码型，

12、以及数字基带信号功率谱的分析方法。 2. 理解码间串扰的概念，掌握无码间串扰的基带传输条件，滚降特性的作用和奈奎斯特准则，眼图的应用。 3. 掌握部分响应系统的基本原理，了解部分响应系统的组成。 4. 了解时域均衡的基本原理和峰值畸变准则，了解时域均衡的两种实现方法：预置式和自适应均衡。 第六章 数字调制系统 1. 掌握二进制 ASK ， FSK ， PSK ， DPSK 信号的调制和解调原理。 2. 掌握 2ASK ， 2FSK ， 2PSK 的频谱特性及其传输带宽。 3. 掌握二进制数字调制系统的抗噪声性能分析方法。 4. 了解 MSK ， QPSK ， QAM ，时频调制方式的基本原理。

13、 第七章 模拟信号的数字传输 1. 正确理解低通信号和带通信号的抽样定理。 2. 掌握 PAM 调制解调原理，了解 PDM 和 PPM 的调制原理。 3. 正确理解模拟信号的量化原理和量化噪声的概念，掌握均匀量化的基本方法及其特点。 4. 掌握 PCM 的基本原理，熟悉 A 律 13 折线的编解码过程，了解律 PCM 。建立时分复用的概念，了解 PCM30/32 路的帧结构，传码率及其与信道带宽的关系，掌握系统抗噪声性能的分析方法，了解 DPCM 的基本原理。 5. 掌握 M 的基本原理，理解简单 M 的两种量化噪声的产生机理，掌握系统抗噪声性能的分析方法。 6. 比较 PCM 和 M 系统的

14、抗噪声性能。 第八章 数字信号的最佳接收 1. 掌握高斯噪声下最佳接收准则。 2. 掌握二进制确知信号最佳接收机的结构。 3. 掌握二进制确知信号最佳形式及抗噪声性能分析方法。 4. 理解匹配滤波器与相关器之间的关系。 掌握匹配滤波器的传输函数和冲激响应的求解方法。 5. 了解理想信道下基带系统的最佳设计。 第九章 差错控制编码 1. 掌握纠错编码的基本方法。 2. 掌握线性分组码的基本原理。 第十章 正交编码与伪随机序列 1. 掌握正交编码和伪随机序列的基本概念。 2. 了解正交编码和伪随机序列在数字通信中的应用。 第十一章 同步原理 1. 掌握载波同步，位同步，群同步的基本原理及方法。 2

15、. 了解同步系统的主要性能指标。（三）实验目的、内容和要求 实验一 AMI/HDB 3 码 型变换实验 一、实验目的 1. 了解二进制单极性码变换为 AMI/HDB 3 码 的编码规则； 2. 熟悉 HDB 3 码 的基本特征； 3. 熟悉 HDB 3 码 的编译码器工作原理和实现方法； 4. 根据测量和分析结果，画出电路关键部位的波形。 二、实验仪器 1. JH5001 通信原理综合实验系统 一台 2. 20MHz 双踪示波器 一台 3. 函数信号发生器 一台 三、实验内容 1. AMI 码编码规则验证 2. AMI 码译码和时延测量 3. AMI 编码信号中同步时钟分量定性观测 4. AM

16、I 译码位定时恢复测量 5. HDB 3 码 变换规则验证 6. HDB 3 码 译码和时延测量 7. HDB3 编码信号中同步时钟分量定性观测 8. HDB3 译码位定时恢复测量 四、实验报告要求 1. 根据实验结果，画出主要测量点波形； 2. 根据测量结果，分析 AMI 码和 HDB 3 码 收时钟提取电路受输入数据影响的关系； 3. 总结 HDB 3 码 的信号特征。 实验二 FSK 传输系统实验 一、实验目的 1. 熟悉 FSK 调制和解调基本工作原理； 2. 掌握 FSK 数据传输过程； 3. 掌握 FSK 正交调制的基本工作原理与实现方法； 4. 掌握 FSK 性能的测试； 5.

17、了解 FSK 在噪声下的基本性能； 二、实验仪器 1. JH5001 通信原理综合实验系统 一台 2. 20MHz 双踪示波器 一台 3. JH9001 型误码测试仪（或 GZ9001 型） 一台 4. 频谱测量仪 一台 三、实验内容 1 FSK 调制 1) FSK 基带信号观测。发端同相支路和正交支路信号时域波形观测。 2) 发端同相支路和正交支路信号的李沙育（ x-y ）波形观测。 3) 连续相位 FSK 调制基带信号观测。 4) FSK 调制中频信号波形观测。 5) FSK 调制信号频谱观测。 2 FSK 解调 1) 解调基带 FSK 信号观测。 2) 解调基带信号的李沙育（ x-y ）

18、波形观测。 3) 接收位同步信号相位抖动观测。 4) 抽样判决点波形观测。 5) 解调器位定时恢复与最佳抽样判决点波形观测。 6) 位定时锁定和位定时调整观测。 3 FSK 系统性能测试 1) FSK 误码指标测试。 2) 噪声环境下不同信噪比时解调基带 FSK 信号观测。 3) 噪声环境下不同信噪比时解调基带信号的李沙育（ x-y ）波形观测。 4) 噪声环境下不同信噪比时的接收位同步信号相位抖动观测。 5) 噪声环境下不同信噪比时的抽样判决点信号观测。 四、实验报告要求 1. 画出各测量点的工作波形； 2. 叙述位定时的调整过程，并说明输入码字对位定时恢复的影响？ 3. 在实际通信中为什么

19、要加扰码措施？ 4. 说明信道频差对 FSK 解调性能的影响； 5. 画出 FSK 解调器在不同信噪比时的误码性能曲线。 实验三 BPSK/DPSK 传输系统实验 一、实验目的 1. 掌握 BPSK 调制和解调的基本原理； 2. 掌握 BPSK 数据传输过程，熟悉典型电路； 3. 了解数字基带波形时域形成的原理和方法，掌握滚降系数的概念； 4. 掌握 BPSK 眼图观察的正确方法，能通过观察接收眼图判断信号的传输质量； 5. 熟悉 BPSK 调制载波包落的变化； 6. 掌握 BPSK 载波恢复特点与位定时恢复的基本方法； 7. 了解 BPSK/DBPSK 在噪声下的基本性能。 二、实验仪器 1

20、. JH5001 通信原理综合实验系统 一台 2. 20MHz 双踪示波器 一台 3. JH9001 型误码测试仪（或 GZ9001 型） 一台 4. 频谱测量仪 一台 三、实验内容 1 BPSK调制1) BPSK 调制基带信号眼图观测。 2) I 路和 Q 路调制信号的相平面（矢量图）信号观察。 3) BPSK 调制信号 0/ 相位测量。 4) BPSK 调制信号包络观察。 5) BPSK 调制信号频谱测量。 6) BPSK 调制信号频谱载漏信号测量。 2 BPSK解调 1) 接收端解调器眼图信号观测。 2) 解调器失锁时的眼图信号观测。 3) 解调器失锁时 I 路和 Q 路解调信号的相平面

21、（矢量图）波形观察。 4) 判决反馈环解调器鉴相特性观察。 5) 解调器 PLL 环路鉴相器差拍电压和锁定过程观察。 6) 解调器抽样判决点信号观察。解调器失锁时抽样判决点信号观察。 7) 差分编码信号观测。 8) 解调数据观察。 9) 解调器相干载波观测。 10) 解调器相干载波相位模糊度观测。 11) 解调器相干载波相位模糊度对解调数据的影响观测。 12) 解调器位定时恢复信号调整锁定过程观察。 13) 解调器位定时信号相位抖动观测。 3 BPSK系统性能测量 1) BPSK 误码性能指标测试。 2) 噪声环境下的 BPSK 解调信号眼图观测。 3) 噪声环境下匹配滤波最佳接收机性能验证。

22、 4) 测试数据对误码率测试的影响测量。 5) 噪声环境下的接收端 I 路和 Q 路调制信号的相平面（矢量图）信号观察。 6) 解调器抽样判决点信号受噪声影响的观测。 7) 有噪声环境下的解调器 PLL 环路鉴相特性观察。 8) 不同信噪比下的解调器接收位同步信号相位抖动观测。 9) 解调器相干载波跳周观测。 四、实验报告要求 1. 写出眼图正确的观察方法； 2. 叙述 Nyquit 滤波作用； 3. 画出主要测量点的工作波形； 4. 说明 BPSK 的解调工作过程； 5. 画出 BPSK 的误码性能曲线； 6. 总结出在有噪声时各项测试数据（或指标）的变化情况。 实验四 PCM 编译码器系统

23、 一、实验目的 1. 了解语音编码的工作原理，验证 PCM 编译码原理； 2. 熟悉 PCM 抽样时钟、编码数据和输入 / 输出时钟之间的关系； 3. 了解 PCM 专用大规模集成电路的工作原理和应用； 4. 熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法。 二、实验仪器 1. JH5001 通信原理综合实验系统 一台 2. 20MHz 双踪示波器 一台 3. 函数信号发生器 一台 4. 音频信道传输损伤测试仪 一台 三 实验内容 1 PCM 编码器1) 输出时钟和帧同步时隙信号观测 2) 抽样时钟信号与 PCM 编码数据测量 2 PCM 译码器 1) PCM 译码器输出模拟信号观测 3 系统性能指标

24、测量 1) PCM 编译码系统动态范围测量 2) PCM 编译码系统信噪比测量 3) 频率特性测量 4) 信道自环增益测量 5) PCM 编译码系统信道空闲噪声测量 五、实验报告要求 1. 整理实验数据，画出相应的曲线和波形。 2. 对 PCM 和 M 系统的系统性能进行比较，总结它们各自的特点。 3. 思考在通信系统中 PCM 接收端应如何获得接收输入时钟和接收帧同步时钟信号？ 三、各教学环节学时分配 讲 课习题课实 验上 机合 计第一章4第二章6第三章4第四章8第五章822第六章104第七章822第八章4第九章8第十章4第十一章4合 计684880四、推荐教材与参考书教 材：樊昌信等通信原理， 第五版， 国防工业出版社， 2005 年。 参考书： 1 John. G. Proakis ： Digital Communications 2 曹志刚等，现代通信原理，清华大学出版社 2000 年。 3 冯玉珉，通信系统原理，清华大学出版社， 2003 年 4 钱学荣等，通信原理学习指导，电子工业出版社， 2001 年 五、说明本教学大纲面向通信工程专业，网络工程专业，广播电视工程专业开课。 执笔人：钱学荣2006-11-2