《通信原理》课程教学大纲

1、 PAGE PAGE 9现代通信原理教学大纲 一、说明 （一）课程性质 本课程是为物联网工程专业本科生设立的专业课，使学生了解和掌握现代通信理论与技术，提高学生的综合素质与能力。本课程要求的先修课程为“概率论与数理统计”、“电子技术基础”、“信号与系统”。 （二）教学目的 理解及掌握现代通信中的理论分析方法和基本通信系统的工作原理，拓展物联网工程专业学生的知识背景，以适应现代社会对综合型信息技术人才的要求，为进一步学习后续相关课程做好准备，为学生以后进入通信领域从事相关工作打下基础。 （三）教学内容 以现代通信系统为背景，以通信系统的模型为主线，讲述现代通信的基本原理、基本技术和通信系统性能的

2、分析方法，使学生了解和掌握模拟通信和数字通信，特别是数字通信系统的基本原理和系统基本的分析、设计方法。 （四）教学时数 72学时（不包括实验课） （五）教学方式 教师课堂讲授为主，通过课后作业和一定数量的课堂习题分析，加深对理论的理解。根据本专业的实际情况，在讲课中适当淡化数学推导过程，重点强调物理意义，以取得良好的教学效果。 二、本文第一章 绪论 教学要点：知识要点：通信系统的组成、系统模型；信息及其度量，信息量和平均信息量；通信系统性能指标。重点：1.模拟和数字通信系统模型； 2.信息量和平均信息量（信息的熵）的计算； 3.码元速率，信息速率，频带利用率，误码率和误信率的定义与计算。难点：

3、信息量和平均信息量（信息的熵）的计算 教学时数： 4学时 教学内容： 第一节 通信的基本概念（0.5学时） 了解消息与信息的概念，理解通信的基本定义。 第二节 通信系统的组成（1学时） 理解通信系统的一般模型及各部分的作用，掌握模拟通信系统模型和数字通信系统模型，了解数字通信的特点。 第三节 通信系统分类与通信方式（0.5学时） 了解通信系统分类的依据，了解单工、半双工和全双工通信的概念，了解并行和串行传输的优缺点。第四节 信息及其度量（1学时）理解信息量的概念，掌握信息量和平均信息量（信息的熵）的计算。第五节 通信系统主要性能指标（1学时）理解“有效性”与“可靠性”的概念，理解模拟通信系统的

4、有效传输频带与信噪比，掌握数字通信系统的码元速率，信息速率，频带利用率，误码率和误信率的定义与计算。第六节 小结强调本章的重点与难点。作业：结合书后思考题复习本章内容，完成习题1-4、1-5、1-6、1-7。第二章 确知信号 教学要点：知识要点：能量信号与功率信号；频谱与频谱密度；信号的能量谱密度和功率谱密度；。重点：1.频谱与频谱密度的计算及其意义； 2.常见信号的傅里叶变换； 3.能量谱密度和功率谱密度的计算； 4.自相关函数的意义、计算及其性质。难点：傅里叶变换的计算及其物理意义。 教学时数： 4学时 教学内容： 第一节 确知信号的类型（0.5学时） 了解周期信号和非周期信号，理解并掌握

5、能量信号与功率信号的概念与判定。 第二节 确知信号的频域分析（2学时） 掌握频谱与频谱密度的计算，理解其物理意义，掌握信号的能量谱密度和功率谱密度的计算，理解其物理意义。 第三节 确知信号的时域分析（1.5学时）了解互相关函数的定义，了解互相关系数的概念，理解自相关函数的概念，掌握自相关函数的性质，掌握自相关函数、能量谱密度和功率谱密度的关系。第三节 小结强调本章的重点与难点。作业：结合书后思考题复习本章内容，完成习题2-1、2-4、2-5、2-6。第三章 随机过程 教学要点：知识要点：随机过程定义；平稳随机过程的数字特征（均值、方差、相关函数）；平稳随机过程通过线性系统后的自相关函数、功率谱

6、密度；高斯随机过程、窄带噪声的特征、分析方法；信号加窄带噪声的分析方法。重点：1.随机过程的数字特征； 2.平稳随机过程的特点； 3.高斯随机过程的一维概率密度函数的特性； 4.正弦波加窄带高斯过程； 5.平稳随机过程通过线性系统的特点。难点：1.平稳随机过程的相关函数与功率谱密度； 2.平稳随机过程通过线性系统的特点。 教学时数： 8学时 教学内容： 第一节 随机过程的基本概念（1学时） 理解随机过程的定义，理解随机过程的分布函数和概率密度函数的概念，理解随机过程的数字特征的计算。 第二节 平稳随机过程（1学时） 理解平稳随机过程的特点，掌握平稳随机过程的均值、方差和自相关函数的计算，掌握平

7、稳随机过程自相关函数的性质以及与功率谱密度的关系。 第三节 高斯随机过程（1学时） 了解高斯随机过程的定义，理解高斯随机过程的重要性质，了解高斯随机变量的性质。第四节 平稳随机过程通过线性系统（2学时）掌握平稳随机过程通过线性系统后的特点及均值、自相关函数、功率谱密度的计算。第五节 窄带随机过程（1学时）理解窄带随机过程的概念，理解窄带随机过程的分析，掌握窄带随机过程同相分量与正交分量的特征，了解窄带随机过程包络与相位的统计特性。第六节 正弦波加窄带高斯噪声（1学时）理解正弦波加窄带高斯噪声的分析方法，了解包络与相位的统计特性，了解小信号与大信号时包络与相位的分布特点。第七节 高斯白噪声和带限

8、白噪声（1学时）理解白噪声的定义，掌握白噪声的特征，理解高斯白噪声的概念，掌握带限白噪声的定义及其特征。第八节 小结强调本章的重点与难点。作业：结合书后思考题复习本章内容，完成习题3-1、3-2、3-6、3-8、3-9、3-12、3-13。第四章 信道 教学要点：知识要点：信道数学模型；恒参信道；随参信道；信道容量。重点：1.恒参信道特性及其对信号传输的影响； 2.恒参信道的三个特点及其对信号传输的影响； 3.信道容量。难点：1.信道对信号传输的影响； 2.信道容量的计算。 教学时数： 6学时 教学内容：无线信道（0.5学时）了解电磁波传播的特点。 第二节 有线信道（0.5学时） 了解明线、对

9、称电缆、同轴电缆和光纤。 第三节 信道的数学模型（1学时） 理解调制信道和编码信道的概念，掌握调制信道和编码信道模型。 第四节 信道特性对信号传输的影响信道（1学时）了解频率失真、相位失真、码间串扰的概念，理解“衰落”的概念及其分析。第五节 信道中的噪声（1学时）了解噪声的来源，理解窄带高斯噪声概念，掌握窄带高斯噪声的特点。第五节 信道容量（2学时）理解并掌握离散信道容量和连续信道容量的计算公式。第六节 小结强调本章的重点与难点。作业：结合书后思考题复习本章内容，完成习题4-5、4-6、4-7。第五章 模拟调制系统教学要点：知识要点：线性调制、非线性调制、相干解调、非相干解调的原理；各类模拟调

10、制系统的性能分析；各类调制的应用。重点：1.幅度调制的原理及抗噪声性能； 2.非线性调制的原理及频率调制系统的抗噪声性能； 3.各种模拟调制系统的性能比较。难点：1.线性调制相干解调的抗噪声性能分析； 2.调频系统的抗噪声性能。 教学时数： 8学时教学内容：第一节 幅度调制（线性调制）的原理（3学时）理解线性调制的概念，掌握调幅、双边带调制、单边带调制、残留边带调制的原理与特点。掌握相干解调与包络检波的方法。第二节 线性调制系统的抗噪声性能（1学时）掌握线性调制相干解调的抗噪声性能分析，理解AM包络检波的抗噪声性能分析模型，理解“门限效应”的概念。第三节 非线性调制（角度调制）的原理（2学时）

11、理解角度调制的概念，掌握角度调制的基本原理，理解调频与调相的关系，掌握调频信号带宽的计算，了解调频信号的产生与解调。第四节 调频系统的抗噪声性能（1学时）理解FM非相干解调抗噪声性能分析模型及分析过程，了解小信噪比时的“门限效应”，了解加有预加重和去加重的调频系统。第五节 各种模拟调制系统的比较（0.5学时）了解各种模拟调制系统的性能优劣比较。第六节 频分复用（0.5学时）理解频分复用的原理，了解频分复用的优缺点。第七节 小结强调本章的重点与难点。作业：结合书后思考题复习本章内容，完成习题5-2、5-3、5-4、5-7、5-8、5-10、5-13、5-16、5-17、5-18。第六章 数字基带

12、传输系统教学要点：知识要点：数字基带信号及其频谱特性；主要传输码型的编码规则及特点；数字基带传输系统性能分析；无码间串扰系统的条件及分析；眼图的概念；部分响应系统编码方法；时域均衡的分析计算；重点：1.基带传输的常用码型，基带信号的频谱特性； 2.无码间串扰的基带传输特性； 3.部分响应系统； 4.基带传输系统的抗噪声性能；难点：1. 基带信号的频谱特性； 2.无码间串扰的基带传输特性及抗噪声性能； 3.部分响应系统； 4.时域均衡原理及实现方法。 教学时数： 12学时教学内容：第一节 数字基带信号及其频谱特性（2学时）了解数字基带信号波形特点，理解数字基带信号的频谱特性和计算方法。第二节 基

13、带传输的常用码型（1学时）掌握数字基带信号码型选择原则，理解常见数字基带信号传输码型的编码方法与特点。第三节 数字基带信号传输与码间串扰（1.5学时）掌握数字基带传输系统的组成及各部分作用，理解数字基带信号传输的模型，理解码间串扰的概念。第四节 无码间串扰的基带信号传输特性（2学时）掌握消除码间串扰的基本思想，理解无码间串扰条件，了解无码间串扰的传输特性的设计，第五节 基带传输系统的抗噪声性能（2学时）理解二进制双极性基带系统的抗噪声性能分析，了解二进制单极性基带系统的抗噪声性能。第六节 眼图（0.5学时）了解眼图的应用。第六节 部分响应与时域均衡（1学时）理解部分响应系统的原理，了解其实现方

14、法，了解时域均衡的目的与方法。第七节 小结强调本章的重点与难点。作业：结合书后思考题复习本章内容，完成习题6-1、6-3、6-4、6-6、6-7、6-10、6-11、6-12、6-13、6-14、6-18。第七章 数字带通传输系统教学要点：知识要点：ASK、FSK、PSK调制、解调原理；已调信号时域表示及频谱结构；数字系统抗噪声性能分析方法；数字载波键控的概念；MSK、QPSK、OQPSK、QAM等系统性能及特点。重点：1.二进制数字调制系统的原理及抗噪声性能分析； 2.二进制数字调制系统性能比较； 3.多进制数字调制系统。难点：1.多进制数字调制系统的原理及抗噪声性能分析。 教学时数： 9学

15、时教学内容：第一节 二进制数字调制系统（3学时）掌握数字信号产生、解调的原理、信号波形，理解2ASK数字信号功率谱密度的特点，掌握2FSK数字信号产生、解调的原理、信号波形, 理解2FSK数字信号功率谱密度的特点，掌握2PSK数字信号产生、解调的原理、信号波形,了解2PSK数字功率谱密度的特点。了解2DPSK的基本原理及特点。第二节 二进制数字调制系统的抗噪声性能分析（3学时）理解2ASK系统的抗噪声性能分析，理解2FSK系统的抗噪声性能分析，了解2PSK和2DPSK的抗噪声性能。第三节 二进制数字调制系统的性能比较（1学时）掌握2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK在误码率、频带宽度、对信

16、道特性变化的敏感性三个方面的比较。第四节 多进制数字调制原理（1学时）了解MASK的特点，了解MFSK的特点，了解MPSK特点及调制、解调的方法，了解QPSK和QDPSK的特点。第五节 多进制数字调制系统的抗噪声性能（1学时）了解MASK系统的抗噪声性能，了解MFSK系统的抗噪声性能，了解MPSK系统的抗噪声性能。第六节 小结强调本章的重点与难点。作业：结合书后思考题复习本章内容，完成习题7-1、7-3、7-5、7-6、7-8、7-9、7-11、7-12、7-15、7-16。第八章 新型数字带通传输系统（根据本专业对该课程的要求，该章为选学内容。学生可根据自己的情况选择自学其中部分内容，不做具

17、体教学要求）第九章 模拟信号的数字传输教学要点：知识要点：抽样定理；PCM编码原理及量化信噪比的计算；增量编码调制（DM ）的原理；时分复用。重点：1.PCM系统组成，PCM调制原理，13折线A率的编译码方法及PCM系统中噪声分析； 2.DPCM系统的原理及噪声分析； 3.增量编码调制（DM ）系统的原理及噪声分析； 4.时分复用与多路数字电话系统。难点：1.13折线A率的编译码方法； 2.系统的抗噪声性能分析。 教学时数： 9学时教学内容：第一节 引言（0.5学时）理解数字化过程的三个步骤：抽样、量化、编码。第二节 模拟信号的抽样（0.5学时）理解低通模拟信号的抽样定理，理解带通模拟信号的抽

18、样定理。第三节 模拟脉冲调制（1学时）理解脉冲振幅调制（PAM）的过程，了解PDM和PPM的概念。第四节 抽样信号的量化（2.5学时）理解量化过程，理解均匀量化，了解非均匀量化的特点，理解13折线A率，了解15折线率。第五节 脉冲编码调制（2.5学时）理解脉冲编码调制的基本原理，了解折叠二进制码，掌握13折线A率的编译码方法，理解PCM系统中的噪声分析。第六节 差分脉冲编码调制（1学时）理解差分脉冲编码调制的原理及特点，了解量化噪声的影响。第七节 增量调制（0.5学时）理解增量调制的原理及特点，了解量化噪声的影响。第八节 分时复用与复接（0.5学时）理解分时多路复用的原理，了解准同步数字体系，

19、了解同步数字体系。第九节 小结强调本章的重点与难点。作业：结合书后思考题复习本章内容，完成习题9-1、9-3、9-5、9-6、9-8、9-9、9-11、9-13、9-14。第十章 数字信号的最佳接受教学要点：知识要点：数字信号的统计描述，最佳接受准则与原理，确知信号的最佳接收机设计，匹配滤波器原理、计算与设计，最佳基带系统。重点：1.最佳接收准则的表述； 2.确知信号最佳接收的分析； 3.普通接收机与最佳接收机的性能比较； 4.匹配滤波器原理及其在最佳接收中的应用； 5.最佳基带传输系统。难点：1.确知信号最佳接收的分析； 2.匹配滤波器在最佳接收中的应用。 教学时数： 5学时教学内容：第一节

20、 数字信号的统计特性（0.5学时）理解联合概率密度函数，了解数字信号的统计特性。第二节 数字信号的最佳接收（0.5学时）了解通信系统传输质量的主要指标，理解最大似然准则和最佳误码率。第三节 确知数字信号的最佳接收机（1学时）理解按照最佳接收准则构造二进制数字信号最佳接收机的分析方法，了解二进制最佳接收机原理，了解二进制等先验概率最佳接收机原理、了解M进制等先验概率最佳接收机原理。第四节 确知数字信号最佳接收的误码率（1学时）了解确知数字信号最佳接收误码率的分析，了解理论最佳误码率的计算公式，了解多进制系统最佳误码率性能。第五节 随相数字信号的最佳接收（0.5学时）了解随相数字信号的概念，了解随

21、相数字信号最佳接收的分析，了解随相信号最佳接收机结构。第六节 起伏数字的信号最佳接收（0.2学时）了解起伏信号的概念，了解最佳误码率的计算公式。第七节 实际接收机和最佳接收机的性能比较（0.3学时）了解相干2ASK信号、非相干2ASK信号、相干2FSK信号、非相干2FSK信号、相干2PSK信号、差分相干2DPSK信号和同步检测2DPSK信号时，实际接收机和最佳接收机的性能比较。第八节 数字信号的匹配滤波接收法（0.5学时）了解匹配滤波器的概念，理解匹配滤波器的特性，理解匹配滤波器在最佳接收中的应用，了解匹配滤波器构成的最佳接收机。第九节 最佳基带传输系统（0.5学时）了解最佳基带传输系统的概念

22、，理解理想信道的最佳传输系统，了解非理想信道的最佳传输系统，了解非理想信道条件下最佳基带传输系统原理。第十节 小结强调本章的重点与难点。作业：结合书后思考题复习本章内容，完成习题10-1、10-3、10-5、10-7、10-10。第十一章 差错控制编码教学要点：知识要点：差错控制编码的基本概念与分类；常用差错控制编码方法与性能；线性分组码编码原理及检错、纠错能力；汉明码、循环码；卷积吗。重点：1.线性分组码编码原理； 2.汉明码、循环码的特点与编码方法； 3.最小码距及其与检、纠错能力的关系； 4.循环码的编码与解码。难点：1.循环码的原理； 2.生成矩阵的计算与性质。 教学时数： 5学时教学

23、内容：第一节 概述（0.5学时）了解差错控制的概念，了解差错控制的主要技术，理解ARQ系统的工作原理。第二节 纠错编码的基本原理（1学时）理解码重、码距和最小码距的概念，掌握最小码距和编码的检错、纠错能力的关系。第三节 常用的简单编码（0.5学时）了解奇偶监督码、二维奇偶监督码、恒比码和正反码的编码方法与性能。第四节 线性分组码（1学时）理解线性分组码（汉明码）的原理，掌握监督矩阵和生成矩阵，掌握汉明码编码方法。第五节 循环码（1学时）理解循环码的原理，理解循环码的生成矩阵，理解循环码的解编码方法，了解截断循环码，了解BCH码。第六节 卷积码（0.5学时）了解卷积码编码器的一般原理，了解卷积码的监督矩阵和生成矩阵，了解卷积码解码的一般工作原理。第七节 Turbo码（0.5学时）了解Turbo码的结构与特点。第八节 小结强调本章的重点与难点。作业：结合书后思考题复习本章内容