《现代通信原理》考纲

1、 通信原理及实验课程考纲一、课程的性质与任务通信原理及实验是信息工程（包括电子信息与通信专业）本科生一门重要的专业基础课程。本课程不是从具体电路出发，而是从系统的物理模型和数学模型着手进行分析，系统深入地阐述现代通信的基本原理，其中包括模拟通信和数字通信。它的一切分析研究都是在“信号分析”和“随机过程”的基础上。是一门概念性和理论性较强的课程，要适当地多做些练习题，以加深对基本概念的理解。要求注意掌握好所要求的基本概念。同时本课程是一门呈上启下的专业基础课，要求有一定的知识面。包含高等数学、信号与系统、概率论与数理统计、模拟与数字电子技术基础、微型计算机原理等的基本知识。虽说是一门概念性和理论

2、性较强的课程，但需要用到已学的知识进行综合思考和灵活应用，对实际电路和系统的设计和分析具有特别重要的指导意义。所以需要进行一定的实验和参观实践，通过实践活动，学习各种通信系统的组成，原理和性能指标等。了解一定的通信技术和系统的概念。这样就能系统地更好学好本课程。现代通信原理课程是一门概念性和理论性较强的课程，同时也是一门综合设计和综合分析具体电路和系统的指导课，是灵活运用所学的综合课。希望大家用前后联系，理论联系实际，融会贯通地学习。它是电子信息工程专业的一门重要的学位考试课程。二、课程考试的基本要求1、 掌握通信系统的组成、分类、性能度量及所要解决的基本问题2、 系统掌握通信系统的基本原理及

3、其性能的基本分析方法3、 了解现代通信技术与理论的发展状况及趋势三、课程考试的基本内容（一）绪论 1：常用的通信术语2：通信系统的组成和分类3：数字信号及通信的主要特点4：信息的概念及其度量5：通信系统的基本问题：传输的有效性和可靠性。（二）随机过程1：随机过程的基本概念 随机过程的数字特征：注意“统计平均”与“时间平均” 平稳随机过程的定义，各态历经性，相关函数与功率谱密度 高斯过程的定义，性质，一维概率密度函数和分布函数2：窄带随机过程的表达式和统计特性正弦波加窄带高斯过程的统计特性白噪声和带限白噪声的概念随机过程通过线性系统的特性（三）信道与噪声1：信道的定义、分类和模型2：恒参信道的传

4、输特性3：随参信道媒质的三个特点，多径传播对信号的影响4：连续信道的信道容量，香农公式及应用5：信道加性噪声的统计特性（四）模拟调制系统 1： 模拟线性调制：主要研究了调幅信号以及由它派生出的其它形式的已调信号（双边带信号、单边带信号、残留边带信号）的时域和频域特性，以及它们的产生与解调方法，这些已调波与调制信号之间呈线性关系，因此把它们统称为线性调制。注意信号的时域和频域表达式及其图形表示、带宽和调制解调方法。（1）调幅信号其瞬时振幅与调制信号f(t)成线性关系，其时间表示式，当满足时，它的包络与调制信号f(t)的变化规律相一致，调幅信号由载频分量和边带分量构成，边带分量的频谱就是调制信号的

5、频谱F()搬移至c处。它的带宽是调制信号最高频率的两倍。振幅调制的缺点是调制效率低，优点是可以用简单的包络检波器解调。 （2）双边带调制中，将载频分量抑制样以节省发送功率，其时间表示式为 其带宽也是调制信号最高频率的两倍。由于它的包络和调制信号不再成线性关系，不能直接用包络检波器解调，而要用同步检波器（相干解调器）解调。(3)单边带调制只发送上边带或下边带，它的时间表示式为： 单边带调制的优点是节省发送功率和频带，它的带宽等于调制信号的带宽。单边带信号的产生方法有滤波法和移相法，解调时通常用同步检波：相干解调器。当滤波法实现单边带调制时，带通滤波器过渡带受到限制，往往采用多级调制的方法。 (4

6、)残留边带调制中，一个边带绝大部分被传送，另一边带一小部分残留。其带宽等于调制信号带宽与残留部分带宽之和。当用滤波法产生残留边带信号时，要求残留边带滤波器的截止特性对载频是互补对称的。(5)线性调制系统抗噪声性能（抗加性高斯白噪声功能）名称G解调增益说明DSB系统B为调制信号的带宽SSB系统 为高斯白噪声的单边功率谱密度小噪声 注意结合教科书内容比较分析大噪声多到门限效应限制，不能采用包络检波器进行解调。FM 其中，DSB和SSB属于相干解调；小噪声和大噪声属于AM系统。了解门限效应的概念。（二）模拟角调制：是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率分量，要注意掌握从定义，数学推导到框

7、图和用数学推导来论证分析框图的方法，要掌握通过最大频偏，调频指数和有效带宽等参数来分析角调制，要注意结合有关框图来分析问题。(1)调频信号和调相信号的比较，类别瞬时角频率总相角表达式调频调相(2)单频调制时的调频信号和调相信号调制信号：载波信号：类别最大角频偏调制指数表达式调频调相(3)窄带调频、调相信号 （）窄带调制信号的带宽为原调制信号频带的2倍。窄带调频信号的调制及相干解调方法（框图及数学分析）(4)宽带调频信号单频调制时：带宽 卡森公式对任意限带信号调制时:定义频偏比，这里，则调频信号带宽估算公式为： (5)调频信号的产生和解调直接调频法用调制信号直接改变载频振荡器的频率的方法。间接调

8、频法首先用间接调频法产生窄带调频信号，然后用倍频的方法变换为宽带调频信号。倍频原理；混频原理；阿姆斯特郎间接调频法原理。非相干解调采用鉴频器解调。鉴频器原理。相干解调窄带调频信号可采用相干解调（需微分）调频系统的抗噪声性能分析（见前线性调制系统抗噪声性能表格）（五）数字基带传输系统系统 掌握基带信号的时域特征，波型，码型和频谱特征，（可以从时域窗函数，频域Sa函数的随机序列角度分析） 重点研究设计基带传输总特性，（可以从频域窗函数，时域Sa函数的随机序列角度分析）以消除码间干扰和减小加性噪声干扰，提高系统抗噪声性能。了解估计基带传输系统性能的实验方法：眼图，了解改善基带传输系统的二个措施：部分

9、响应与均衡技术的概念。(1)数字基带信号的常见波型及码型AMI和HDB3码。(2)数字基带信号传输系统的基本结构及其时域和频域分析：注意其表达式的序列特性，频谱通常可视为由统计平均分量和随机变化分量的迭加；相应的它的功率谱一般也包括离散谱和连续谱两部分。重点掌握单极性和双极性的频谱特征及其带宽，其又分归零与不归零码。以矩形脉冲作为基本脉冲时，数字基带系统的带宽近似为脉冲宽度的倒数。（s=1/）(3)数字基带传输系统的基本模型、码间干扰的概念 在基带传输系统中，存在码间干扰和噪声会导致抽样判决时发生错误，为了消除码间干扰，要求基带传输系统的传输函数满足奈奎斯特准则。在满足奈奎斯特准则的所有H()

10、中，带宽最窄的为带宽为s/2的理想低通函数，此时系统的频带利用率可达到最大为2（波特赫）。(4)对单极性信号最佳判决门限；对双极性信号，在无码间干扰且最佳判决门限条件下，基带传输系统的误码率为：，越大，越小。(5)奈奎斯特第一准则：为了为消除码间干扰，要求基带传输系统的传递函数H()分成宽度为s的小段后，在将各段在区间（-s/2 , s/2）上迭加所构成的等效低通传输函数为理想低通特性。(6)无码间干扰的基带传输特性：理想系统，等效系统，余弦滚降系统。(7)眼图与均衡技术与部分响应系统的概念。（六）模拟信号的数字传输1：抽样定理及脉冲振幅调制 注意低通抽样定理和带通抽样定理的区别及特性，要结合

11、抽样过程的时间函数及对应的频谱图来理解掌握，掌握抽样与重建的概念。了解脉冲调制和掌握自然抽样及平顶抽样及其特性。(1)脉冲调制脉冲模拟调制使脉冲载波的某个参数（幅度、宽度或位置）随调制信号的抽样作线性的变化。脉冲编码调制（PCM）用一组代码表示调制信号幅值的抽样。(2)抽样定理：低通,带通;自然抽样与平顶抽样.2：脉冲编码调制（PCM）(1)PCM调制主要包括抽样、量化、编码三个过程。要注意：分层电平，量化间隔，量化误差，量化范围，绝对量化误差，相对量化误差，量化信噪比的概念及区别。（2）量化过程会带来量化噪声，为减少量化噪声，可采用两种方法：增加量化级数要增加码位数，要求系统的带宽相应的增大

12、；压缩扩张技术提高信号的量化信噪比。（3）掌握均匀量化和非均匀量化；A律13折线原理及其编码过程；A律13折线非线性码与线性码间的关系。（4）PCM系统的抗噪声性能分析，量化噪声和加性噪声及其表达式。3：了解自适应差分脉冲调制与增量调制的概念及PCM与M增量调制系统的比较（七）数字频带传输系统掌握二进制数字调制解调原理，ASK，FSK，PSK，DPSK的系统分析及其抗噪声性能分析（二进制数字调制的误码率）。了解多进制数字调制的概念，掌握各种数字调制系统的性能比较。(1)幅移键控（ASK）相当于单极性基带信号与载波的乘积，其功率密度相当于单极性基带信号的功率谱密度的14倍平移至 c处，并含有频率

13、为 c的离散分量，带宽为基带信号的2倍。优点是设备，频带利用率较高；缺点是抗噪声性能差，且最佳判决门限与接收机输入信号的幅度有关。（与DSB-SC比较分析）(2)频移键控（FSK）可视为两个时间上互相交错的、具有不同载频的ASK信号的迭加，因此的功率谱密度可视为这两个ASK信号功率谱密度的迭加，带宽近似为，FSK的抗噪声性能介于ASK和PSK之间，缺点是频带利用率高。(3)相移键控（PSK）可视为双极性基带信号与载波的乘积，其功率谱密度等于相应的双极性基带信号的功率谱密度的14倍平移至c处，它不包含离散成份，带宽为基带信号带宽的2倍。优点是抗噪声性能好，频带利用率高。(4)：差分相移键控DPS

14、K的调制解调方法及特点。DPSK解调不需要载波的原因?(5)：掌握二进制调制系统的误码率及其性能比较。（八）:数字信号的最佳接收了解数字信号的最佳接收的概念及输出信噪比最大和差错概率最小准则的最佳准则。掌握匹配滤波器原理，实现及应用；掌握相关器的概念及应用；二进制信号的匹配滤波器最佳接收和相关器的最佳接收。二进制数字调制的最佳接收及最佳接收机误码率。二进制数字信号的最佳接收：（1）在接收机输入端与抽样判决器之间接入匹配滤波器，使得在抽样判决瞬间判决器输入端的信噪比最大；使判决器工作于最佳判决门限。(2)对于给定的输入信号和输入噪声n(t)，匹配滤波器能使t =s瞬间的输出信噪比最大。当n(t)

15、为白噪声时，匹配滤波器的传输函数，单位冲激响应。匹配滤波器输出信号在t =s瞬间的输出最大信噪比为，对于t =s瞬间的这些输出量而言，相关器与匹配滤波器完全等效。(3) 用的有无表示二进制数字消息时，匹配滤波器，最佳判决门限，误码率ASK信号。用等能量的表示二进制数字消息时，等效匹配滤波器的，（比较、判决），误码率，这里相关系数，反极性信号情况：r=-1 ,PSK信号正交信号情况：r=0，FSK信号(4)ASK、PSK、FSK、信号的最佳接收机结构（匹配滤波器和相关器）及相应的最佳接收误码率。（九）:现代通信技术标题，复用和数字复接技术，同步技术1：时分复用原理概念及应用了解。2；频分复用原理概念及应用了解。3；码分复用原理概念及应用了解。4：载波同步原理概念及其实现。5：位同步原理概念。6：群同步原理概念。7：现代通信标题。四、教材与主要参考书主 要 教 材：现代通信原理与技术张辉等 西安电子科技大学出版社 2002主要参考书： 现代通信原理与技术张辉等 西安电子科技大学出版社 2002 1：现代通信原理曹志刚等 清华大学出版社 1992