通信原理教案

1、云南民族大学教案课程名称： 通信原理授课班级：通信工程、电子信息工程任课教师： 王 霞职 称： 讲 师课程性质： 专业必修课授课学期：大学三年级下学期云南民族大学教案一、讲授章节名称：第一章、绪论信的基本概念信系统的组成信系统的分类与通信方式二、本章节授课时间： 第一周的周二1-2节课授课学时：2学时三、本章节授课教师姓名：王霞职称：讲师四、本章节教学目标和教学要求：1、使同学了解学习通信原理的重要性；2、了解通信的概念。3、了解模拟通信系统和数字通信系统的组成，了解通信的方式。五、教学重点、难点：通信的概念，通信系统的组成和分类，通信的方式。六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学

2、方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：黑板板书和多媒体教学相结合，以教师讲授为主，结合学生的课堂练习和讨论。七、布置的作业及复习思考题: 本次课无作业。八、选用教材和主要参考书：教材：通信原理 （第六版），樊昌信、曹丽娜 主编，北京：国防工业出版社，2011年8月第6版。主要参考书：1、通信原理（第3版）周炯盘、庞沁华、 续大我 北京邮电大学出版社（2008-08）2、清华大学电子与信息技术系列教材：现代通信原理 曹志刚、 钱亚生 清华大学 出版社（2012-11）九、教学主要内容及教学安排：一、课程的性质、目的与任务通信原理是工科电子与通信类专业必修的专业基础课。 通过本课程

3、的学习，学生应能掌握通信系统的模型和一般基本理论，为进一步学习通信专业知识打下基础。二、与其它课程的联系（一）先修课程：概率论与数理统计、电路分析、信号与系统、通信电子线路。（二）后续课程：现代通信技术专用通信系统的学习等。（三）与现代通信技术的分工本课程着重介绍通信系统的基本组成和工作原理。现代通信技术介绍和分析现代通信系统、通信网的组成、关键技术和解发展。三、课程的特点（一）基本概念的工作原理与系统性能的分析并重；（二）理论学习与工程计算的训练相结合；（三）实验课程是重要的实践环节。四、教学总体要求（一）掌握通信系统的一般组成，工作原理，系统性能分析方法及相应的指标。（二）通过习题课及平时

4、作业，掌握必要的分析方法和工程计算能力。（三）通过实验课提高实验水平，培养工程测试的能力。五、课程教学要求的层次课程教学要求分为了解、理解、掌握三个层次。绪论通信的基本概念通信的目的：传递消息中所包含的信息。消息：是物质或精神状态的一种反映，例如语音、文字、音乐、数据、图片或活动 图像等。信息：是消息中包含的有效内容。实现通信的方式和手段：非电的：如旌旗、消息树、烽火台电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网和计算机通信等。电信发明史：1837年：莫尔斯发明有线电报1876年：贝尔发明有线电话1918年：调幅无线电广播、超外差接收机问世1936年：商业电视广播开播后面讲述中，“通信”

5、这一术语是指“电通信”，包括光通信，因为光也是一种电磁 波。在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实现的。通信系统的组成通信系统的一般模型信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信号，如麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为有线信道和无线信道两大类。噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。模拟通信系统模型和数字通信系统模型1、模拟信号和数字信号模拟信号：代表消息的信号参量取值连续，例

6、如麦克风输出电压：图1-2模拟信号数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个，如电报信号、计算机输入输出信号: 图1-3数字信号通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通 信系统和数字通信系统。2、模拟通信系统模型模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统：图1-4模拟通信系统模型两种变换：模拟消息” 原始电信号（基带信号）基带信号 ?已调信号（带通信号）3、数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统信源编码与译码目的：提高信息传输的有效性、完成模 /数转换。信道编码与译码目的：增强抗干扰能力。加密与解密目的：保证所传信息的安全。数字调制与解

7、调目的：形成适合在信道中传输的带通信号。同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。数字通信的特点优点：.抗干扰能力强，且噪声不积累.传输差错可控.便于处理、变换、存储.便于将来自不同信源的信号综合到一起传输.易于集成，使通信设备微型化，重量轻.易于加密处理，且保密性好缺点：.需要较大的传输带宽.对同步要求高1.3通信系统的分类与通信方式通信系统的分类按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 按调制方式分类：基带传输系统和带通(调制)传输系统调制传输系统又分为多种调制，详见书中表 1-1。按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统按传输媒介分类：有线通信系统和

8、无线通信系统按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用通信方式1、单工、半双工和全双工通信单工通信：消息只能单方向传输的工作方式半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式2、并行传输和串行传输并行传输：将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行 信道上同时传输。优点：节省传输时间，速度快：不需要字符同步措施缺点：需要n条通信线路，成本高串行传输：将数字信号码元序列以串行方式一个码元接一个码元在一条信道上传输 优点：只需一条通信信道，节省线路铺设费用缺点：速度慢，

9、需要外加码组或字符同步措施其他分类方式：同步通信和异步通信、专线通信和网通信十、教学小结通信原理课程是电子信息与通信类专业的一门专业基础课，它蕴含着较深 的理论基础，要求学生有较好的数学基础，才能更好的理解相应的理论。兴趣是最 好的老师，给学生第一次上课，要注重以下几点：(1)强调课程的重要性，结合生活中通信技术的发展历程，如从模拟通信到 数字通信，通信技术发展迅速，这些发展迅速的通信技术其最基本理论就是我们将 要学习的课程，从而让学生知道本课程的学习在整个专业学习中的作用；(2)提出学习要求，介绍学习方法，灌输主动学习的思想，其目的是为了让 学生少走弯路，提高学习效率，让学生学会学习，同时树

10、立终身学习的思想;(3)介绍课程考核方法，注重过程考核，提高学生学习的积极性。云南民族大学教案一、讲授章节名称：第一章、绪论息及其度量信系统主要性能指标结二、本章节授课时间： 第一周的周四1-2节课授课学时：2学时三、本章节授课教师姓名：王霞职称：讲师四、本章节教学目标和教学要求：1、离散信源的信息量、平均量（嫡）的计算；2、码元速率、信息速率和频带利用率的定义、计算及其关系；3、误码率和误信率的定义及其关系。五、教学重点、难点：信息量、信息嫡、总信息量的计算；码元速率、频带利用率、误码率、误信率的计 算。六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例

11、教学法教学手段：黑板板书和多媒体教学相结合，以教师讲授为主，结合学生的课堂练习 和讨论。七、布置的作业及复习思考题：1-2 1-4 1-5 1-9 1-10八、选用教材和主要参考书：教材：通信原理（第六版），樊昌信、曹丽娜 主编，北京：国防工业出版社，2011年8月第6版。主要参考书：1、通信原理（第3版）周炯盘、庞沁华、 续大我 北京邮电大学出版社（2008-08）2、清华大学电子与信息技术系列教材：现代通信原理 曹志刚、 钱亚生 清华大学 出版社（2012-11）九、教学主要内容及教学安排：第一章绪论信息及其度量信息：是消息中包含的有效内容如何度量离散消息中所含的信息量？1、度量信息量的原

12、则：能度量任何消息，并与消息的种类无关。度量方法应该与消息的重要程度无关。消息中所含信息量和消息内容的不确定性有 关。【例】“某客机坠毁”这条消息比“今天下雨”这条消息包含有更多的信息。上例表明：消息所表达的事件越不可能发生，信息量就越大。2、度量信息量的方法：事件的不确定程度可以用其出现的概率来描述：消息出现的概率越小，则消息中包 含的信息量就大。设：P(x)消息发生的概率，I 消息中所含的信息量，则 P(x)和I之间应 该有如下关系：(1)、I 是 P(x)的函数：I =1 P(x)、P(x) T, I J ； P(x) J, I T ；、P(x) =1 时，I = 0； P(x) = 0

13、 时，I =8；PQMS)?但力+ 4尸3)-、满足上述3条件的关系式如下：尸(公一信息量的定义上式中对数的底：若a = 2 ,信息量的单位称为比特(bit),可简记为b若a = e ,信息量的单位称为奈特(nat),若a = 10，信息量的单位称为哈特莱(Hartley)。通常广泛使用的单位为比特，这时有3、对于非等概率情况设：一个离散信源是由M个符号组成的集合，其中每个符号 xi(i = 1, 2, 3,，M) 按一定的概率P(x)独立出现，即且有则Xi , x2, x3,，Xm所包含的信息量分别为于是，每个符号所含平均信息量为由于H（x）同热力学中的嫡形式相似，故称它为信息源的嫡。4、连

14、续消息的信息量关于连续消息的信息量可以用概率密度函数来描述。可以证明，连续消息的平均信 息量为式中，f （x）连续消息出现的概率密度。通信系统主要性能指标通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性1、有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间问隔），或者说是传输的“速度”问题。2、可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。3、模拟通信系统：有效性：可用有效传输频带来度量。可靠性：可用接收端最终输出信噪比来度量。4、数字通信系统有效性：用传输速率和频带利用率来衡量。码元传输速率 品：定义为单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（ Baud）,简记为Bo式中T 一码元

15、的持续时间（秒）信息传输速率R：定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特 /秒, 简记为b/s，或bps。码元速率和信息速率的关系或对于二进制数字信号：M = 2,码元速率和信息速率在数量上相等。对于多进制，例如在八进制（M = 8）中，若码元速率为1200 B,则信息速率为3600 b/s 。5、频带利用率：定义为单位带宽（1赫兹）内的传输速率，即或6、可靠性：常用误码率和误信率表示。误码率误信率，又称误比特率在二进制中有小结.通信的目的、电信发明史.通信系统的模型.数字信号、模拟信号，基带信号、已调信号（带通信号、频带信号）.数字通信特点.通信系统分类.单工、半双工、全双工通信

16、，并行传输和串行传输.信息及其度量.通信系统的有效性和可靠性十、教学小结本次课将第一章的内容讲完，并做了第一章的小结，带着学生将本周两次课的 内容做了复习。针对本章的重点和难点内容一一信息及其度量、通信系统的有效性 和可靠性，给学生讲解了课后的部分相关习题，采用当堂做题、当堂讲题的方式， 教学效果很好，大部分学生能顺利解出题目，对学习后续课程充满兴趣和信心。云南民族大学教案一、讲授章节名称：第二章、确知信号知信号的类型确知信号的频域性质二、本章节授课时间： 第二周的周二1-2节课授课学时：2学时三、本章节授课教师姓名：王霞职称：讲师四、本章节教学目标和教学要求：1、信号的分类及其特征；2、信号

17、的频域分析和频谱的概念；3、傅里叶级数的物理意义；4、傅里叶变换及其基本性质；五、教学重点、难点：1、信号的分类与特征；频谱的概念；周期信号频率 Cn的特点和意义；傅里叶变换 特性大小物理内涵；2、常用信号（6、方波、三角波，冲激函数序列）的傅里叶变换；六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：黑板板书和多媒体教学相结合，以教师讲授为主，结合学生的课堂练习 和讨论。七、布置的作业及复习思考题：2-3八、选用教材和主要参考书：教材：通信原理（第六版），樊昌信、曹丽娜 主编，北京：国防工业出版社，2011年8月第6版。主要参考书：1、通

18、信原理（第3版）周炯盘、庞沁华、续大我 北京邮电大学出版社（2008-08）2、清华大学电子与信息技术系列教材：现代通信原理 曹志刚、 钱亚生 清华大学 出版社（2012-11）九、教学主要内容及教学安排：第二章确知信号2.1确知信号的类型一、按照周期性区分：.周期信号：*，）=式，+一T。一信号的周期，T0 0.非周期信号0 E =vs二、按照能堇能量有限,.能量信号：.功率信号：a.归一化功率：P = * R = FR = L=P liin f7 2 s2 （t）dtb.平均功率P为有限正值：i T 2能量信号的功率趋于0,功率信号的能量趋于。2.2确知信号的频域性质1、周期性功率信号频谱

19、（函数）的定义式中，f 0 = 1/ Tq, n 为整数，-8V n + oo。2、周期性功率信号频谱的性质 对于物理可实现的实信号，由式(2.2 1)有正频率部分和负频率部分间存在复数共腕关系，即 G的模偶对称，相位奇对称。将式(2.2 5)代入式(2.2 2),得到式(2.2 8)表明：1)、实信号可以表示成包含直流分量C。基波(n = 1时)和各次谐波(n = 1,2,3,)。2)、实信号s(t)的各次谐波的振幅等于3)、实信号s(t)的各次谐波的相位等于94)、频谱函数G又称为双边谱，| G|的值是单边谱的振幅之半。5)、若s(t)是实偶信号，则G为实函数。2.2.2能量信号的频谱密度

20、1、频谱密度的定义：能量信号s(t)的傅里叶变换：S的逆傅里叶变换为原信号：S和G的主要区别：S是连续谱，G是离散谱；S的单位是V/Hz,而G的单位是V。注意：在针对能量信号讨论问题时，也常把频谱密度简称为频谱。2、实能量信号：负频谱和正频谱的模偶对称，相位奇对称，即复数共腕，因3、6函数的定义6函数的频谱密度：6函数的物理意义：一个高度为无穷大、宽度为无穷小、面积为1的脉冲。十、教学小结本节课重点讲解确知信号的频域性质，分别是功率信号的频谱和能量信号的频 谱密度。涉及到一些较为复杂的 数学推导公式，包括傅里叶变换和傅里叶级数展开, 虽然是学生在高等数学中学过的知识，但由于时间间隔较长，数学推

21、导较为复 杂，大部分学生显得有些吃力。在教学过程中要帮助学生适当复习相关的数学知识， 还要引导学生注意区分功率信号的频谱和能量信号的频谱密度。云南民族大学教案一、讲授章节名称：第二章、确知信号知信号的频域性质二、本章节授课时间：第二周的周四1-2节课授课学时：2学时三、本章节授课教师姓名：王霞职称：讲师四、本章节教学目标和教学要求：1、6 (t)及其基本性质；2、信号的能量谱和功率谱；五、教学重点、难点：1、6(t)函数。2、傅里叶变换的尺度变换特性、频移特性、卷积定理的应用；能量和功率的计算。六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手

22、段：黑板板书和多媒体教学相结合，以教师讲授为主，结合学生的课堂练习 和讨论。七、布置的作业及复习思考题：2-9八、选用教材和主要参考书：教材：通信原理(第六版)，樊昌信、曹丽娜 主编，北京：国防工业出版社，2011年8月第6版。主要参考书：1、通信原理(第3版)周炯盘、庞沁华、续大我 北京邮电大学出版社(2008-08)2、清华大学电子与信息技术系列教材：现代通信原理 曹志刚、 钱亚生 清华大学 出版社(2012-11)九、教学主要内容及教学安排：2.2确知信号的频域性质2.2.2能量信号的频谱密度?1、6函数的性质性质1: 6函数可以用抽样函数的极限表示：即抽样函数的极限就是6函数。性质2:

23、单位冲激函数6(t)的频谱密度性质3:性质4: 6函数也可以看作是单位阶跃函数的导数。单位阶跃函数的定义：性质5:用6函数可以表示功率信号的频谱密度。2.2.3能量信号的能量谱密度定义：由巴塞伐尔(Parseval)定理将|S| 2定义为能量谱密度。式(2.2-37)可以改写为式中G=|S(f)|2能量谱密度由于信号s(t)是一个实函数，所以|S(f)|是一个偶函数，因此上式可以改写成2.2.4功率信号的功率谱密度定义：首先将信号s(t)截短为ST(t)，-T/2 t T/2ST(t)是一个能量信号，可以用傅里叶变换求出其能量谱密度|S T(t)| 2,由巴塞伐尔定理有 将定义为信号的功率谱密

24、度P(f),即周期信号的功率谱密度：令T等于信号的周期To ,于是有由周期函数的巴塞伐尔(Parseval)定理：式中|C n|2 第n次谐波的功率利用6函数可将上式表示为式中上式中的被积因子就是此信号的功率谱密度P(f),即十、教学小结本节课介绍了能量信号的能量谱和功率信号的功率谱，联系上节课所学的功率 信号的频谱能量信号的频谱密度进行对比讲解，提醒学生注意区分四种频域性质。云南民族大学教案一、讲授章节名称：第二章、确知信号知信号的时域性质二、本章节授课时间：第三周的周二1-2节课授课学时：2学时三、本章节授课教师姓名：王霞职称：讲师四、本章节教学目标和教学要求：1、相关函数的定义和性质；2

25、、相关函数与谱密度的关系。五、教学重点、难点：1、相关函数与谱密度的互求。六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：黑板板书和多媒体教学相结合，以教师讲授为主，结合学生的课堂练习 和讨论。七、布置的作业及复习思考题：2-10八、选用教材和主要参考书：教材：通信原理（第六版），樊昌信、曹丽娜 主编，北京：国防工业出版社，2011年8月第6版。主要参考书：1、通信原理（第3版）周炯盘、庞沁华、续大我 北京邮电大学出版社（2008-08）2、清华大学电子与信息技术系列教材：现代通信原理 曹志刚、钱亚生 清华大学出版社（2012-11）九、

26、教学主要内容及教学安排：2.3确知信号的时域性质能量信号的自相关函数定义：性质：1、自相关函数R（P）和时间t无关，只和时间差TT有关。2、当 = 0时，R（0）等于信号的能量：3、RQ ）是p的偶函数。4、自相关函数R（p）和其能量谱密度|S| 2是一对傅里叶变换：功率信号的自相关函数定义：性质：1、当 = 0时，自相关函数R（0）等于信号的平均功率：2、功率信号的自相关函数也是偶函数。周期性功率信号自相关函数定义：R（p）和功率谱密度P之间是傅里叶变换关系：能量信号的互相关函数定义：性质：1、Rl2（ TT ）和时间t无关，只和时间差TT有关。2、Ri2（ C和两个信号相乘的前后次序有关：

27、二国式一） 3、互相关函数Rl2（ T ）和互能量谱密度S12（f）是一对傅里叶变换互能量谱密度的定义为：功率信号的互相关函数定义：性质：1、R12（ TT ）和时间t无关，只和时间差TT有关。2、R2（ C和两个信号相乘的前后次序有关：&】（力=&上,3、若两个周期性功率信号的周期相同，则其互相关函数的定义可以写为4、R2（p）和其立功率谱C12之间也有傅里叶变换关系：立功率谱定义：十、教学小结介绍确知信号在时域中的特性：自相关函数、互相关函数。时域性质学习完之 后第二章内容教授完，再次带领学生复习确知信号在频域中的四种性质：频谱、频 谱密度、能量谱密度、功率谱密度，在理解的基础上区别记忆。

28、云南民族大学教案一、讲授章节名称：第三章、随机过程授课学时：2学时职称：讲师机过程的基本概念二、本章节授课时间：第三周的周四1-2节课三、本章节授课教师姓名：王霞 四、本章节教学目标和教学要求：.随机过程的基本概念；.随机过程的数字特性（均值、方差、相关函数）五、教学重点、难点：1、随机过程的定义；2、随机过程的数字特性(均值、方差、相关函数)的计算及关系推导；3、一维概率密度函数和分布函数。六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：黑板板书和多媒体教学相结合，以教师讲授为主，结合学生的课堂练习 和讨论。七、布置的作业及复习思考题：

29、3-1八、选用教材和主要参考书：教材：通信原理(第六版)，樊昌信、曹丽娜 主编，北京：国防工业出版社，2011年8月第6版。主要参考书：1、通信原理(第3版)周炯盘、庞沁华、 续大我 北京邮电大学出版社(2008-08)2、清华大学电子与信息技术系列教材：现代通信原理 曹志刚、 钱亚生 清华大学 出版社(2012-11)九、教学主要内容及教学安排：.1随机过程的基本概念什么是随机过程？随机过程是一类随时间作随机变化的过程，它不能用确切的时间函数描述。可从两种不同角度看：角度1:对应不同随机试验结果的时间过程的集合。【例】n台示波器同时观测并记录这n台接收机的输出噪声波形样本函数-i (t):随

30、机过程的一次实现，是确定的时间函数。随机过程：- i (t) =-1 (t),-2(t),，-n (t)是全部样本函数的集合。角度2:随机过程是随机变量概念的延伸。在任一给定时刻t2上，每一个样本函数i(t)都是一个确定的数值之i(ti),但是每个=(L)都是不可预知的。在一个固定时刻ti上，不同样本的取值 J(ti), i = 1,2,，n是一个随机变量，记为 Hti)o换句话说，随机过程在任意时刻的值是一个随机变量。因此，我们又可以把随 机过程看作是在时间进程中处于不同时刻的随机变量的集合。这个角度更适合对随机过程理论进行精确的数学描述。设己(t)表示一个随机过程，则它在任意时刻 ti的值

31、己(ti )是一个随机变量，其统计特性可以用分布函数或概率密度函数来描述。随机过程己(t)的一维分布函数：随机过程己(t)的一维概率密度函数：若上式中的偏导存在的话。随机过程己(t)的二维分布函数：随机过程己(t)的二维概率密度函数：若上式中的偏导存在的话。随机过程己(t)的n维分布函数：随机过程己(t)的n维概率密度函数：.1.2随机过程的数字特征1、均值(数学期望)：在任意给定时刻ti的取值七(ti)是一个随机变量，其均值：式中？( Xi , ti)己(ti)的概率密度函数由于ti是任取的，所以可以把ti直接写为t, Xi改为x,这样上式就变为己(t)的均值是时间的确定函数，常记作q，它表

32、示随机过程的n个样本函数曲 线的摆动中心：2、方差方差常记为仃2。这里也把任意时刻ti直接写成了 t。因为所以，方差等于均方值与均值平方之差，它表示随机过程在时刻t对于均值a (t)的偏离程度相关函数 式中，t(ti刘气t2 )分别是在ti和t2时刻观测得到的随机变量。可以看出，R(ti,t2)是两个变量ti和t2的确定函数。3、协方差函数式中a ( ti) a ( t2)在ti和t2时刻得到的己的均值?( Xi, X2； tj )工(t)的二维概率密度函数。4、相关函数和协方差函数之间的关系若 a(t i) = a(t 2),则 B(t i, t 2) = R(t i,t 2)互相关函数式中

33、己 和“(t)分别表示两个随机过程。因此，R(ti,t2)又称为自相关函数。十、教学小结本节课介绍了随机过程的基本概念，重点讲解了随机过程的数字特性，包括均 值、方差、相关函数的计算及关系推导，随机过程的一维概率密度函数和分布函数。 本节的内容学生在概率论与数理统计中也学习过，因此接受起来比较快。在课 堂上配合做些课后习题，对均值、方差、相关函数的计算及关系推导进行巩固，教 学效果明显。云南民族大学教案一、讲授章节名称：第三章、随机过程稳随机过程二、本章节授课时间：第四周的周二i-2节课授课学时：2学时三、本章节授课教师姓名：王霞职称：讲师四、本章节教学目标和教学要求：i、平稳过程定义2、各态

34、历经性3、平稳过程的相关函数五、教学重点、难点：i、狭义平稳和广义平稳2、各态历经的含义与意义3、平稳过程自相关函数的性质六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：黑板板书和多媒体教学相结合，以教师讲授为主，结合学生的课堂练习 和讨论。七、布置的作业及复习思考题：3-4八、选用教材和主要参考书：教材：通信原理（第六版），樊昌信、曹丽娜 主编，北京：国防工业出版社，2011年8月第6版。主要参考书：1、通信原理（第3版）周炯盘、庞沁华、 续大我 北京邮电大学出版社（2008-08）2、清华大学电子与信息技术系列教材：现代通信原理 曹志

35、刚、 钱亚生 清华大学 出版社（2012-11）九、教学主要内容及教学安排：平稳随机过程的定义定义：若一个随机过程 士 的任意有限维分布函数与时间起点无关，也就是说，对于任意的正整数n和所有实数A ,有则称该随机过程是在严格意义下的平稳随机过程，简称严平稳随机过程。性质：该定义表明，平稳随机过程的统计特性不随时间的推移而改变，即它的一维分布函数与时间t无关：而二维分布函数只与时间间隔p = t2 - t1有关：数字特征：可见，（1）其均值与t无关，为常数a；（2）自相关函数只与时间间隔p有关。把同时满足（1）和（2）的过程定义为广义平稳随机过程。显然，严平稳随机过程必定是广义平稳的，反之不一定

36、成立。在通信系统中所遇到的信号及噪声，大多数可视为平稳的随机过程。因此，研 究平稳随机过程有着很大的实际意义。各态历经性问题的提出：我们知道，随机过程的数字特征（均值、相关函数）是对随机过 程的所有样本函数的统计平均，但在实际中常常很难测得大量的样本，这样，我们 自然会提出这样一个问题：能否从一次试验而得到的一个样本函数 x（t）来决定平稳 过程的数字特征呢？回答是肯定的。平稳过程在满足一定的条件下具有一个有趣而又非常有用的特 性，称为“各态历经性”（又称“遍历性”）。具有各态历经性的过程，其数字特征（均为统计平均）完全可由随机过程中的任一实现的时间平均值来代替。各态历经性条件设：x（t）是平

37、稳过程？（t）的任意一次实现（样本），则其时间均值和时间相关函数 分别定义为：如果平稳过程使下式成立则称该平稳过程具有各态历经性。“各态历经”的含义是：随机过程中的任一次实现都经历了随机过程的所有可 能状态。因此，在求解各种统计平均（均值或自相关函数等）时，无需作无限多次 的考察，只要获得一次考察，用一次实现的“时间平均”值代替过程的“统计平均” 值即可，从而使测量和计算的问题大为简化。具有各态历经的随机过程一定是平稳过程，反之不一定成立。在通信系统中所 遇到的随机信号和噪声，一般均能满足各态历经条件。平稳过程的自相关函数平稳过程自相关函数的定义：同前平稳过程自相关函数的性质刑0）=司十Q）_

38、 w的平均功率砥门二阳一）一r的偶函数同汇心仪0） R（一）的上界。即自相关函数R在丁=0有最大值。股卜九的直流功率表示平稳过程己 的交流功率。当均值为0时，有R（0）=十、教学小结本节课重点要求学生掌握两种平稳随机过程的定义：狭义平稳随机过程和广义 平稳随机过程，不仅能判断一个随机过程是狭义平稳还是广义平稳，还要理解狭义 平稳与广义平稳的区别。弄清楚各态历经的含义与意义，学会判断一个随机过程是 否具有各态历经性。一开始学习的时候学生对狭义平稳和广义平稳的定义掌握不 好，但是通过具体的例题分析，大部分学生基本能掌握好判断的方法。对于各态历 经的理解，学生一开始也极容易产生混淆，误认为只要是平稳

39、随机过程就具有各态 历经性，这是初学者易犯的错误，在讲课中尤其要提醒学生注意。云南民族大学教案一、讲授章节名称：第三章、随机过程平稳随机过程高斯随机过程二、本章节授课时间： 第四周的周四1-2节课授课学时：2学时三、本章节授课教师姓名：王霞职称：讲师四、本章节教学目标和教学要求：1、平稳过程的功率谱密度2、高斯过程的定义和性质；五、教学重点、难点：1、维纳-辛钦定理2、高斯过程的性质3、随机过程的总（平均）功率六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：黑板板书和多媒体教学相结合，以教师讲授为主，结合学生的课堂练习 和讨论。七、布置的

40、作业及复习思考题:3-7八、选用教材和主要参考书: 教材：通信原理 （第六版），樊昌信、曹丽娜 主编，北京：国防工业出版社 2011年8月第6版。主要参考书：1、通信原理（第3版）周炯盘、庞沁华、续大我 北京邮电大学出版社（2008-08）2、清华大学电子与信息技术系列教材：现代通信原理 曹志刚、 钱亚生 清华大学 出版社（2012-11）九、教学主要内容及教学安排：3.2.4平稳过程的功率谱密度定义：对于任意的确定功率信号f，它的功率谱密度定义为式中，Ft 是f（t）的截短函数f 2时，用Q函数表示正态分布函数。Q函数定义:Q函数和erfc函数的关系：Q函数和分布函数F(x)的关系：Q函数值

41、也可以从查表得到。平稳随机过程通过线性系统 确知信号通过线性系统(复习)式中vi 输入信号,对应的傅里叶变换关系:Vo 输出信号匕= 匕(f)随机信号通过线性系统:舄。)=匚粗办与。一办”假设：？i(t)是平稳的输入随机过程，a 一均值，R(7)自相关函数，P(T)功率谱密度；求输出过程？。(t)的统计特性，即它的均值、自相关函数、功率谱以及概率分布。输 出过程的均值是一个常数，其自相关函数仅是时间问隔 ？的函数。因此，若线性系 统的输入是平稳的，则输出也是平稳的。输出过程？。(t)的功率谱密度：结论：输出过程的功率谱密度是输入过程的功率谱密度乘以系统频率响应模值的平方。输出过程Mt)的概率分

42、布：如果线性系统的输入过程是高斯型的， 则系统的输出过 程也是高斯型的。十、教学小结以及高斯随机过程通本节课重点要掌握高斯过程的一维概率密度和分布函数，过线性系统后的输出、输入的关系。复习上节课所学的高斯过程的n维概率密度和分布函数带领学生在此基础上推导一维概率密度和分布函数，加强记忆。云南民族大学教案一、讲授章节名称：第三章、随机过程窄带随机过程正弦波加窄带高斯噪声二、本章节授课时间：第五周的周四1-2节课授课学时：2学时三、本章节授课教师姓名：王霞职称：讲师四、本章节教学目标和教学要求：1、窄带随机过程的表达式和统计特性；2、正弦波加窄带高斯过程的统计特性；五、教学重点、难点：1、窄带过程

43、的两个结论；2、正弦波加窄带高斯过程的统计特性；六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：黑板板书和多媒体教学相结合，以教师讲授为主，结合学生的课堂练习和讨论。七、布置的作业及复习思考题：本次课无作业。八、选用教材和主要参考书：教材：通信原理（第六版），樊昌信、曹丽娜 主编，北京：国防工业出版社2011年8月第6版。主要参考书：1、通信原理（第3版）周炯盘、庞沁华、续大我 北京邮电大学出版社（2008-08）2、清华大学电子与信息技术系列教材：现代通信原理 曹志刚、钱亚生 清华大学出版社(2012-11)九、教学主要内容及教学安排：

44、窄带随机过程 什么是窄带随机过程？若随机过程己 的谱密度集中在中心频率fc附近相对窄的频带范围A?内，即满足A? fc的条件，且fc远离零频率，则称该己 为窄带随机过程。典型的窄带随机过程的谱密度和样本函数窄带随机过程的表示式-二-1：一:式中，at(t)随机包络， 陛 一随机相位20c 中心角频率显然，a(t)和中t)的变化相对于载波cos6ct的变化要缓慢得多。窄带随机过程表示式展开可以展开为式中我)= %g的-七(t)的同相分量4 =初。而更。的正交分量可以看出：己的统计特性由at(t)和中式t)或X(t)和鼠的统计特性确定。若己的统 计特性已知，则at(t)和平式t)或J(t)和勾的统

45、计特性也随之确定。幺 和二 的统计特性一个均值为零的窄带平稳高斯过程己(t),它的同相分量%和正交分量勺 同样是平稳高斯过程，而且均值为零，方差也相同。此外，在同一时刻上得到的气和是互不相关的或统计独立的。 c sa久t)和气的统计特性2一个均值为零，方差为仃的窄带平稳高斯过程士(t),其包络ag(t)的一维分 布是瑞利分布，相位 邛Mt)的一维分布是均匀分布，并且就一维分布而言， ant) 与甲/t)是统计独立的,即有正弦波加窄带高斯噪声1、正弦波加窄带高斯噪声的表示式式中加)=6。巩窄带高斯噪声8正弦波的随机相位，均匀分布在 02冗间,A和8。一确知振幅和角频率于是有式中2、正弦波加窄带高

46、斯噪声的包络和相位表示式包络：相位：3、正弦波加窄带高斯噪声的包络的统计特性包络的概率密度函数？(z)称为广义瑞利分布，又称莱斯(Rice)分布。包络概率密度函数？ (z)曲线4、正弦波加窄带高斯噪声的相位的统计特性十、教学小结本节课讲述了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，由于概念抽象、数学知识含量大，学生表现出有些畏惧心理，学习积极性 也不高，这时要注意引导学生关注数学推导的结果和课本上总结的三个结论，具体 而复杂的数学推导可以一带而过，不要求学生掌握推导过程，帮助学生排除畏难情 绪。云南民族大学教案一、讲授章节名称：第三章、随机过程 3.7 高斯白噪声和带限白

47、噪声二、本章节授课时间：第六周的周二1-2节课授课学时：2学时三、本章节授课教师姓名：王霞职称：讲师四、本章节教学目标和教学要求：1、高斯白噪声的特点2、高斯白噪声通过理想低通信道和理想带通滤波器五、教学重点、难点：1、白噪声通过线性系统六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：黑板板书和多媒体教学相结合，以教师讲授为主，结合学生的课堂练习 和讨论。七、布置的作业及复习思考题：3-8八、选用教材和主要参考书：教材：通信原理(第六版)，樊昌信、曹丽娜 主编，北京：国防工业出版社，2011年8月第6版。主要参考书：1、通信原理(第3版)

48、周炯盘、庞沁华、续大我 北京邮电大学出版社(2008-08)2、清华大学电子与信息技术系列教材：现代通信原理 曹志刚、 钱亚生 清华大学 出版社(2012-11)九、教学主要内容及教学安排：3.7高斯白噪声和带限白噪声1、白噪声n(t)定义：功率谱密度在所有频率上均为常数的噪声，即p (f) =(5 y “工双边功率谱密度或耳f单边功率谱密度式中，一正常数白噪声的自相关函数：对双边功率谱密度取傅里叶反变换，得到相关函数：白噪声和其自相关函数的曲线：白噪声的功率由于白噪声的带宽无限，其平均功率为无穷大，即或因此，真正“白”的噪声是不存在的，它只是构造的一种理想化的噪声形式。 实际中，只要噪声的功

49、率谱均匀分布的频率范围远远大于通信系统的工作频带，我 们就可以把它视为白噪声。如果白噪声取值的概率分布服从高斯分布，则称之为高斯白噪声。高斯白噪声 在任意两个不同时刻上的随机变量之间， 不仅是互不相关的，而且还是统计独立的。 2、低通白噪声定义：如果白噪声通过理想矩形的低通滤波器或理想低通信道，则输出的噪声称为 低通白噪声。功率谱密度由上式可见，白噪声的功率谱密度被限制在 | ? | fH内，通常把这样的噪声也称为带限白噪声。自相关函数功率谱密度和自相关函数曲线由曲线看出，这种带限白噪声只有在上得到的随机变量才不相关。3、带通白噪声定义：如果白噪声通过理想矩形的带通滤波器或理想带通信道，则其输

50、出的噪声称 为带通白噪声。功率谱密度设理想带通滤波器的传输特性为式中fc 中心频率，B 通带宽度则其输出噪声的功率谱密度为自相关函数带通白噪声的功率谱和自相关函数曲线4、窄带高斯白噪声通常，带通滤波器的B h，因此称窄带滤波器，相应地把带通白高斯噪声称 为窄带高斯白噪声。平均功率十、教学小结本节课重点讲解高斯白噪声的特点， 以及高斯白噪声通过理想低通信道和理想 带通滤波器后的输出结果。本章的内容概念抽象，数学推导较多，结论也较多，因 此在每次上课后先让学生自己看一遍课本，再听老师讲解，这样学习下来的效果很 好。往往通过学生自己看书，对当堂课所要学习的内容有了一个较为初步的印象， 对于看不懂的地

51、方提醒学生做好标记。等到老师讲解一遍后大部分学生都有茅塞顿 开的感觉，印象也较为深刻。在讲解高斯白噪声之前，先把前几次课讲过的高斯随 机过程提出来复习一遍，前后知识相互联系，学生理解的很好。云南民族大学教案一、讲授章节名称：第四章、信道无线信道4.2有线信道二、本章节授课时间： 第六周的周四1-2节课授课学时：2学时三、本章节授课教师姓名：王霞职称：讲师四、本章节教学目标和教学要求：1、信道的定义和分类。五、教学重点、难点：1、信道的分类和特征。六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：黑板板书和多媒体教学相结合，以教师讲授为主，结

52、合学生的课堂练习 和讨论。七、布置的作业及复习思考题:4-1八、选用教材和主要参考书：教材：通信原理 （第六版），樊昌信、曹丽娜 主编，北京：国防工业出版社2011年8月第6版主要参考书：1、通信原理（第3版）周炯盘、庞沁华、2、清华大学电子与信息技术系列教材出版社（2012-11）九、教学主要内容及教学安排：续大我 北京邮电大学出版社（2008-08）:现代通信原理曹志刚、钱亚生清华大学无线信道无线信道电磁波的频率-受天线尺寸限制地球大气层的结构对流层：地面上0 10 km平流层：约1060 km电离层：约60400 km0 km电离层对于传播的影响：反射、放射大气层对于传播的影响：散射、吸

53、收电磁波的分类:1、地波频率 2 MHz有绕射能力距离：数百或数千千米2、大波频率：2 30 MHz特点：被电离层反射一次反射距离： 4000 km寂静区:3、视线传播:频率 30 MHz距离：和天线高度有关传播途神脂面D1 D1ft8 r :：j(4.1-3)图4-3视线传播式中，D -收发天线间距离（km）。例若要求D = 50 km,则由式（4.1-3）4、增大视线传播距离的其他途径 中继通信：卫星通信：静止卫星、移动卫星平流层通信：散射传播电离层散射机理一由电离层不均匀性引 起频率 30 60 MHz距离 -1000 km以上对流层散射机理一由对流层不均匀性（湍流）引起频率 一100

54、4000 MHz最大距离 600 km流星余恒流星流星余迹散射流星余迹特点高度80 120km,长度 15 40 km存留时间：小于1秒至几分钟频率30 100 MHz距离 -1000 km以上特点-低速存储、高速突发、断续传输有线信道 明线 1、对称电缆：由许多对双绞线组成2、同轴电缆3、光纤结构：纤芯、包层按折射率分类：阶跃型、梯度型 按模式分类：多模光纤、单模光纤 损耗与波长关系损耗最小点：1.31与1.55 um十、教学小结本节课给学生介绍通信中的有线信道和无线信道，重点介绍了无线信道的分 类。在教学过程中注意与实际相结合，利用学生熟悉的手机、有线电话、卫星、电 视塔等通信工具给学生讲

55、解相关知识，学生表现出很高的学习积极性，学习效果也 很好，课堂上练习了两道课后习题，学生基本都完成的很好。云南民族大学教案一、讲授章节名称：第四章、信道信道的数学模型4.4 信道特性对信号传输的影响二、本章节授课时间：第七周的周二1-2节课授课学时：2学时三、本章节授课教师姓名：王霞职称：讲师四、本章节教学目标和教学要求：1、信道的模型；2、包参信道的特性及其对信号传输的影响；3、随参信道的特性及其对信号传输的影响；五、教学重点、难点：1、调制信道和编码信道的定义范围及其关系；2、包参信道的无失真传输条件，两种线性失真及其影响；3、随参信道的3个特点，多径传播及其影响；4、包参信道的幅频特性归

56、侬相频特性巴）和群时延特性1仲）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；六、结合教学内容选择的主要教学方法和教学手段：教学方法：讲授法、讨论法、问题教学法、实例教学法教学手段：黑板板书和多媒体教学相结合，以教师讲授为主，结合学生的课堂练习和讨论。七、布置的作业及复习思考题:4-5八、选用教材和主要参考书:教材：通信原理(第六版)，樊昌信、曹丽娜 主编，北京：国防工业出版社，2011年8月第6版。主要参考书：1、通信原理(第3版)周炯盘、庞沁华、续大我 北京邮电大学出版社(2008-08)2、清华大学电子与信息技术系列教材：现代通信原理 曹志刚、 钱亚生 清华大学 出版社(2

57、012-11)九、教学主要内容及教学安排：信道的数学模型信道模型的分类：调制信道编码信道调制信道模型4m 信道输入端信号电压；、信道输出端的信号电压；(L) 一噪声电压。通常假设： /同川二助狗这时上式变为：00)=砌4)+明-信道数学模型因k(t)随t变，故信道称为时变信道。因k(t)与e(t)相乘，故称其为乘性干扰。因k(t)作随机变化，故又称信道为随参信道。若 k(t)变化很慢或很小，则称 信道为恒参信道。乘性干扰特点：当没有信号时，没有乘性干扰。编码信道模型二进制编码信道简单模型-无记忆信道模型P(0 / 0)和P(1 / 1)正确转移概率P(1/ 0)和P(0 / 1)错误转移概率P

58、(0 / 0) = 1- P(1 / 0)P(1 / 1) = 1- P(0 / 1)四进制编码信道模型信道特性对信号传输的影响恒参信道的影响恒参信道举例：各种有线信道、卫星信道包参信道：非时变线性网络。信号通过线性系统的分析方法。线性系统中无失真条件：振幅频率特性：为水平直线时无失真图为典型电话信道特性用插入损耗便于测量相位频率特性：要求其为通过原点的直线，即群时延为常数时无失真群时延定义：, 小金频率失真：振幅频率特性不良引起的，频率失真、波形畸变、码间用扰解决办法：线性网络补偿相位失真：相位频率特性不良引起的，对语音影响不大，对数字信号影响大解决办法：线性网络补偿非线性失真：可能存在于恒

59、参信道中定义：输入电压输出电压关系是非线性的。其他失真：频率偏移、相位抖动变参信道的影响变参信道：又称时变信道，信道参数随时间而变。变参信道举例：大波、地波、视距传播、散射传播变参信道的特性：衰减随时间变化；时延随时间变化多径效应：信号经过几条路径到达接收端，而且每条路径的长度（时延）和衰减都 随时间而变，即存在多径传播现象。发射信号为单频恒幅正弦波时，接收信号因多径效应变成包络起伏的窄带信号。这 种包络起伏称为快衰落 一衰落周期和码元周期可以相比。另外一种衰落：慢衰落 由传播条件引起的。曲线的最大和最小值位置决定于两条路径的相对时延差P。而P是随时间变化的,所以对于给定频率的信号，信号的强度

60、随时间而变，这种现象称为衰落现象。由于 这种衰落和频率有关，故常称其为频率选择性衰落。图4-18多径效应多径效应的影响：多径效应会使数字信号的码问申扰增大。为了减小码问申扰的影响，通常要降 低码元传输速率。因为，若码元速率降低，则信号带宽也将随之减小，多径效应的 影响也随之减轻。接收信号的分类确知信号：接收端能够准确知道其码元波形的信号随相信号：接收码元的相位随机变化起伏信号：接收信号的包络随机起伏、相位也随机变化。通过多径信道传输的信号都具有这种特性。十、教学小结本节课的重点是教会学生对连续信道和离散信道分别建立模型，这对于后续知识的学习和理解非常重要；止匕外，包参信道和随参信道的特性及其对