《通信原理》教学大纲

通信原理课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：通信工程课程代码：23E00515学时分配：64=54（理论）+10（实验）赋予学分：4先修课程：概率论与数理统计、数字电路、通信电子线路、信号与系统后续课程：移动通信技术、光纤通信、信令系统、通信新技术二、课程性质与任务通信原理是通信工程专业一门十分重要的专业课程。本课程的任务是使学生牢固掌握现代多种（数字）通信系统共同具备的基本原理和基本分析方法，即通过理解并应用确知信号的时频分析法、随机信号处理与分析的原理方法，掌握通信系统中各个模块包括A/D及D/A转换、多路复用与数字复接、信源编码与信道编码、基带传输与频带传输、最佳接收与同步等各部分的设计原理和实现方法。为进一步学习有关信息、通信等方面的专业方向课程打下良好的理论基础。三、教学目的与要求设置本课程的目的在于使学生通过本课程的学习，全面了解“现代通信”这一技术领域的概貌，熟悉现代各种通信系统的组成、各部分工作原理及采用的最新技术与发展趋势，初步建立起通信工程中有关数字信号传输与处理的基本流程，熟练掌握随机信号分析的基本方法，从理论上学会并通过实验验证现代通信系统中数字信号的压缩编码、多路复接、差错控制、基带传输、数字调制、最佳接收、同步等技术的实现原理及方法，为后续课程学习及从事现代通信工作等方面的应用打下良好的基础。四、教学内容与安排1、课时分配按照课程内容，分成十个专题，各专题的课时安排如下表。序号专题名称讲授练习实验小计1概论4262信号分析基础4263模拟调制系统22154数字基带传输系统622105数字带通传输系统622106信源编码6287信道编码42178数字信号最佳接收4269同步原理426课时合计401410642、教学内容专题1：概论 【教学内容】通信的基本概念（消息、信息、信号，通信与通信系统）；通信系统模型及各部分功能；通信系统的组成、分类和通信方式；信息度量的方法；通信系统性能指标的定义、计算及其关系；信道的定义与类型；信道的数学模型；信道特性及对信号传输的影响；信道噪声的统计特性；信道容量和香农公式。【教学重点及难点】通信系统模型及各部分功能；通信系统的组成、分类和通信方式；信息度量的方法；通信系统性能指标的定义、计算及其关系；信道的数学模型；信道特性及对信号传输的影响；信道噪声的统计特性；信道容量和香农公式。【基本要求】掌握现代通信的常用术语定义；掌握现代数字通信系统的组成及各模块功能；掌握信道的分类方法及数学模型表示方法；掌握数字通信系统的主要技术指标的定义及计算方法；理解并掌握香农公式的含义及计算方法；学会计算离散消息信息量和信源熵；学会分析两径引起的衰落现象及频率选择性衰落现象；了解恒参信道、随参信道特性及对信号传输的影响。专题2：信号分析基础 【教学内容】傅里叶级数和傅里叶变换；信号的能量谱或功率谱；随机过程的一般表述；平稳随机过程；平稳随机过程的相关函数与功率谱密度；高斯随机过程；窄带随机过程；正弦波加窄带高斯过程；随机过程通过线性系统。【教学重点及难点】傅里叶级数和傅里叶变换；信号的能量谱或功率谱；平稳随机过程；平稳随机过程的相关函数与功率谱密度；高斯随机过程；窄带随机过程；正弦波加窄带高斯过程；随机过程通过线性系统。【基本要求】掌握通信系统中几种常见随机过程的统计表述方法与性质；深刻理解随机过程的数学期望、方差、相关函数之间的物理意义；掌握其计算方法；学会几种常用特殊函数的表示；理解谱密度与相关函数之间的关系；掌握通信系统中常见噪声类型及其分析方法。专题3：模拟调制系统 【教学内容】调制的目的和分类；幅度调制原理及抗噪声性能；角度调制原理及抗噪声性能；各种模拟调制系统比较；频分复用。【教学重点及难点】幅度调制原理及抗噪声性能；角度调制原理及抗噪声性能；频分复用。【基本要求】掌握四种线性调制和两种角度调制的实现原理及方法；掌握上述六种调制信号的时域与频域表示并计算其带宽；掌握频分复用原理及方法；了解并比较各种模拟调制系统的性能（信噪比）及应用情况。专题4：数字基带传输系统【教学内容】数字基带信号及其频谱特性；常用基带传输码型；码间串扰；无码间串扰的基带传输特性；部分响应系统；眼图；时域均衡。【教学重点及难点】数字基带信号及其频谱特性；码间串扰；无码间串扰的基带传输特性；部分响应系统；眼图；时域均衡。【基本要求】掌握常用数字基带信号的时域表示、波形特点与频谱密度表达式；掌握HDB3码、CMI码、AMI码、双相码、Miller码等常用传输码型的编码规则；理解掌握基带系统无码间串扰的条件并能根据奈奎斯特准则判决系统能否实现无码间串扰传输；掌握三种无码间串扰基带传输系统（理想低通系统、升余弦滚降系统、部分响应系统）的工作原理并比较其性能；掌握时域均衡的原理、类型与方法；了解眼图的含义并掌握观察眼图的方法。专题5：数字带通传输系统【教学内容】二进制数字调制原理（表示式和波形、调制/解调器；频谱和带宽）；二进制数字调制系统的抗噪声性能；二进制数字调制系统性能比较；多进制数字调制系统的基本概念。【教学重点及难点】二进制数字调制系统的抗噪声性能；二进制数字调制系统性能比较；多进制数字调制系统的基本概念。【基本要求】掌握二进制数字调制解调电路的工作原理、实现方法；掌握二进制数字调制信号的时域表示及波形、功率谱密度及频谱结构；掌握MSK、GMSK调制解调的原理与方法；能够根据矢量图分析MPSK、MDPSK、MQAM等多进制调制电路的实现原理；学会分析各种数字调制解调系统的抗噪声性能。专题6：信源编码 【教学内容】概述；抽样定理；自然抽样和平顶抽样；均匀量化和非均匀量化；PCM原理及其A律13折线编/译码原理；增量调制；时分复用和多路数字电话系统；话音和图象的压缩编码。【教学重点及难点】抽样定理；自然抽样和平顶抽样；均匀量化和非均匀量化；PCM原理及其A律13折线编/译码原理；增量调制；时分复用和多路数字电话系统；话音和图象的压缩编码。【基本要求】掌握抽样定理并能够正确选择抽样速率；掌握三种抽样（理想抽样、平顶抽样与瞬时抽样）信号的时域与频域表达方法并比较其异同点；了解均匀量化的方法与缺点；熟练掌握A律13折线编码电路的原理与方法；掌握差分脉冲编码调制（DPCM）、增量调制（DM）的电路原理与性能；分析量化误差；掌握话音和图象压缩编码的原理与方法。专题7：信道编码【教学内容】信道编码的基本概念；线性分组码的监督矩阵、生成矩阵及编译码方法；循环码的生成多项式、生成矩阵、监督矩阵及编译码方法；卷积码的编译原理和图形描述。【教学重点及难点】线性分组码的监督矩阵、生成矩阵及编译码方法；循环码的生成多项式、生成矩阵、监督矩阵及编译码方法；卷积码的编译原理和图形描述。【基本要求】理解并掌握信道编码的目的和基本原理；了解信道编码方式及特点；掌握码重、汉明距离、最小距离的计算方法；掌握码率的计算；掌握线性分组码的生成方程、生成矩阵、监督方程及监督矩阵的计算方法；掌握线性分组码的编译码方法；理解并掌握循环码的编、译码过程；给出卷积码编码器，能写出其输入和输出的关系；给定输入信码，可根据生成多项式或码树图、状态图和网格图得到输出卷积码序列。专题8：数字信号最佳接收 【教学内容】引言；数字信号接收的统计表述；最佳接收准则；确知信号的最佳接收；随相信号的最佳接收；实际接收机与最佳接收机的性能比较；基带传输系统的最佳化。【教学重点及难点】数字信号接收的统计表述；最佳接收准则；确知信号的最佳接收；随相信号的最佳接收；实际接收机与最佳接收机的性能比较；基带传输系统的最佳化。【基本要求】了解最佳接收的含义与方法；掌握确知信号、随相信号的最佳接收机结构并分析其性能；掌握匹配滤波器的原理及实现方法；分析普通接收机与最佳接收机的误码率。专题9：同步原理【教学内容】载波同步的方法与性能；位同步的方法及性能；群同步；网同步。【教学重点及难点】载波同步的方法与性能；位同步的方法及性能；群同步；网同步。【基本要求】掌握载波同步、位同步、群同步和网同步的基本概念和基本原理；掌握利用平方环、科斯塔斯环提取载波的方法。五、教学设备和设施多媒体教学平台，通信原理实验箱。六、课程考核与评估考试方式将结合平时作业(15%)、实验(25%)、期末考试(60%)的各个环节。使学生能够注重平时学习和动手操作的过程，改变学生从应试型到能力型。考试内容侧重于基本概念、基本原理、基本方法的理解掌握及知识的综合应用。七、附录（教学参考书）1、粟向军等编著《通信原理(第2版)》，清华大学出版社，20162、樊昌信等编著《通信原理(第7版)》，国防工