《通信原理》教学大纲

7/7目录《通信原理I》课程教学大纲 1《通信原理II》课程教学大纲 5《通信原理实验》实验教学大纲 8《通信原理I》课程教学大纲一、课程编号：1100070二、课程名称：通信原理（64学时）PrinciplesofcommunicationsI三、课程教学目的通过本课程的学习，使学生学习了解物理层通信的最基本原理。以调制解调为核心，使学生建立点到点通信系统的基本框架，学习了解通信中的基本问题及其解决方法。本课程着重培养通信中观察分析问题的视角，学会其中的理论分析方法，为以后进一步学习其他通信类课程储备所需的知识，建立良好的理论基础。四、课程教学基本要求1.掌握模拟调制的基本原理和性能分析方法。2.掌握数字基带通信系统（包括等效基带系统）的设计与分析；理解功率谱、码间干扰等概念理论分析方法；掌握最佳基带系统的设计及性能分析。3.掌握信号空间理论和最佳接收理论，掌握典型数字调制的原理和性能分析方法。4.掌握模拟信号数字化中的基本概念、方法以及分析方法。五、教学内容及学时分配1．绪论2学时通信系统的基本模型，通信中的基本问题；授课计划、课程要求。2．预备知识8学时Hilbert变换的定义与性质、解析信号、带通信号的等效基带分析；自相关函数与功率谱密度、随机信号的功率谱分析、平稳过程及循环平稳过程的功率谱分析。窄带平稳高斯噪声：定义、表示式、正交分量与同相分量的统计特性、幅度和相位的统计特性3．模拟调制10学时DSB-SC的原理、信号表达式、波形特点、调制解调方法、频谱分析（确定信号、随机信号）、带宽计算、抗噪声性能分析、导频辅助的相干载波提取；AM的原理、信号表达式、波形特点、调幅指数、调制效率、调制解调方法（相干/非相干）、频谱分析、带宽计算、抗噪声性能分析（非相干解调只考虑大信噪比情形）；SSB的原理、信号表达式、调制解调方法（相干/非相干）、频谱分析、带宽计算、抗噪声性能分析；VSB的原理、频谱特征、残留边带滤波器的特点、调制解调方法；PM、FM的原理、信号表达式、调制指数、相位偏移常数、频率偏移常数、PM和FM的关系。单音频角度调制信号的频谱分析及带宽计算；窄带调角的信号表达式及其在间接调频中的作用；调频方法（直接调频、间接调频）。定性了解鉴频方法（普通鉴频器、锁相鉴频器）；FM在大信噪比下的信噪比分析、输出噪声的抛物线特征；FMD的原理和典型应用实例。4．数字基带传输15学时信息速率/码元速率、比特间隔/码元间隔、误比特率/误符号率、频带利用率；数字PAM信号的表达式、常用的数字PAM信号（单双极性的RZ/NRZ、差分码、多电平码）；PAM信号的功率谱密度分析，功率谱密度的基本特点；线路码型的目的。AMI、HDB3码、Manchester码的编解码规则、信号特点（时域、频域）；数字基带信号的接收原理、利用低通或匹配滤波器接收时的误码率分析、最佳门限问题；符号间干扰的概念、奈奎斯特准则、奈奎斯特极限、升余弦滚降；最佳基带系统；眼图的测量方法、眼图所体现的信息；定性了解均衡的目的、时域线性均衡的基本原理、ZF和MMSE准则的含义、DFE的概念、自适应均衡的概念；部分响应系统的目的，相关编码和预编码的原理和作用。第I类和第IV类部分响应系统中具体的编码规则、频域及时域特性；符号同步的概念，符号同步的基本方法：线谱法，超前-滞后法。5．数字频带传输15学时OOK、2FSK的原理、信号表达式、调制解调框图（限带/非限带，相干/非相干，最佳/非最佳）、功率谱分析、带宽计算、相干解调的误码率分析。定性了解非相干解调的误码率分析；BPSK的原理、信号表达式、调制解调框图（限带/非限带，最佳/非最佳）、功率谱分析、带宽计算、误码率分析；相干载波提取：平方环、Costas环。相位模糊问题；DPSK的原理和解调方法（相干/非相干），误码率（差分相干只做定性要求）；QPSK的原理、信号表达式、调制解调框图、功率谱、误码率分析；格雷映射。误比特率与误符号率；定性了解DQPSK的原理；OQPSK的目的，方法；信号空间的概念，归一化正交基函数，M元信号的矢量表示；最佳接收理论，MAP准则/ML准则；加性白高斯噪声信道中M进制确定信号的最佳接收，匹配滤波器和相关器的等价性；MASK、MPSK、MQAM的星座图、信号表达式、调制解调框图、功率谱密度、相干解调时误符号率分析方法；了解MFSK的矢量表示、波形相关系数、最佳接收框图、带宽计算。定性了解误码率随M增加而减小的特性；MSK的原理、相位路径、正交表达式、功率谱密度及误码率；掌握MSK的基本原理，了解GMSK的原理；6．模拟信号的数字化10学时低通及基带信号的抽样定理；TDM原理；标量量化：均匀量化及最佳量化的原理及性能分析；对数压缩：A律及律压缩的目的、A律十三折线编码规则。习题课及期中考试4学时六、教学重点、难点重点：(1)各种模拟和数字信号的功率谱分析方法(2)基带传输理论，包括符号间干扰的概念、奈奎斯特准则等(3)信号空间理论及最佳接收理论及数字通信的性能分析(4)模拟信号的数字化方法难点：运用数学的方法对通信中的基本问题进行抽象分析，例如包括：信号空间及最佳接收理论，高阶调制，符号间干扰相关知识点，最佳量化等。七、先修课程：信号与系统、电子电路、概率论与随机过程八、适用专业：信息安全、通信工程、电子信息工程、信息工程、数字媒体技术、电子信息科学与技术、电子科学与技术、光信息科学与技术、应用物理学、电信工程及管理九、使用教材及参考书目教材：《通信原理》第3版，周炯槃等，北京邮电大学出版社，2008年8月参考书目：[1]《通信原理》第6版，樊昌信等，电子工业出版社，2009年5月[2]《现代通信原理》，曹志刚，清华大学出版社，1992年[3]《DigitalandAnalogCommunicationSystems》第5版，LW.Couch，清华大学出版社影印版，1999[4]《DigitalModulationandCoding》SG.Wilson，电子工业出版社影印版，1998年[5]《DigitalCommunications》第4版，JG.Proakis，电子工业出版社影印版，2001年《通信原理II》课程教学大纲一、课程编号：1100080二、课程名称：通信原理II（32学时）PrinciplesofcommunicationsII三、课程教学目的《通信原理》是现代通信技术的一门基础理论课。《通信原理》（续）是在《通信原理》的基础上的进一步补充，它和先期的学习内容共同构成较为完备的《通信原理》知识架构。本课进目的在于进一步使学生掌握现代通信中的基本概念、基本理论以及基本分析方法，主要侧重点是信道编码、扩频通信以及信源编码方面的基本知识，通过这些学习为后续的相关课程打好基础。四、课程教学基本要求1.信息论的基本概念、信源特性及信源编码的基本概念和分析方法2.信道模型、信道容量的基本概念和原理3.信道编码的基本原理和分析方法4.扩频及多址通信的基础知识和基本原理五、教学内容及学时分配1．信源及信源编码6学时信源的统计描述；信息熵、联合熵、条件熵、信源冗余度；互信息；了解无失真信源编码定理（等长、变长），掌握哈弗曼编码；定性了解信息率失真函数、限失真信源编码定理；了解预测编码；定性了解变换编码的基本原理；定性了解矢量量化的基本原理。2．信道及信道容量6学时信道的概念；连续时间信道模型、离散时间信道模型；恒参信道：无失真条件；随参信道：多径衰落，平衰落/频率选择性衰落，相干带宽、时延扩展、相干时间、多普勒扩展；了解抗衰落的一般措施、分集接收的基本原理；信道容量：定义、离散信道的容量、连续信道的容量，编码定理的含义；二元无记忆对称信道、AWGN信道的容量计算方法。3．信道编码10学时信道编码的基本概念，纠错检错、汉明距，前向纠错/ARQ的概念；线性分组码：生成矩阵、监督矩阵、系统码、最小码距、系统码的编码、伴随式及译码、汉明码；循环码：码多项式、生成多项式、系统循环码的编码原理、循环码的生成矩阵、循环码的伴随式及译码；定性了解码的加长与缩短；CRC原理；定性了解BCH码及RS码；卷积码：编码器结构、生成多项式、图示法（状态转移图、树图、格图）；掌握卷积码的编码和维特比译码；分组交织；硬判决维特比译码，定性了解软判决译码；分组交织及其对抗突发错误的原理；简单了解级联码及迭代译码（LDPC、Turbo码）的基本思想；简单了解TCM/BICM。4．扩频通信及多址通信8学时沃尔什码及其性质；PN码的概念；m序列的产生及其性质，m序列的特征多项式及其性质，m序列的自相关特性；定性了解Gold码及其他PN码；定性了解PN码的同步；正交码、正交复用及正交CDMA；PN码及扩频通信、DS-CDMA、Rake接收原理；扰码及PN码的其他应用。习题课2学时六、教学重点、难点重点：(1)信源编码的相关概念；(2)线性分组码及卷积码的基本原理；(3)信道模型、信道容量；(4)扩频和多址通信的基本原理难点：多径信道模型、维特比译码。七、先修课程：通信原理八、适用专业：通信工程、电子信息工程、电子信息科学与技术、电子科学与技术、

光信息科学与技术、电信工程及管理九、使用教材及参考书目教材：《通信原理》第3版，周炯槃等，北京邮电大学出版社，2008年8月参考书目：[1]《通信原理》第6版，樊昌信等，电子工业出版社，2009年5月[2]《现代通信原理》，曹志刚，清华大学出版社，1992年[3]《DigitalandAnalogCommunicationSystems》第5版，LW.Couch，清华大学出版社影印版，1999[4]《DigitalModulationandCoding》SG.Wilson，电子工业出版社影印版，1998年[5]《DigitalCommunications》第4版，JG.Proakis，电子工业出版社影印版，2001年《通信原理实验》实验教学大纲一、实验课程编号：1100090二、实验课程名称：通信原理实验（16学时）Experimentsforcommunicationprinciples三、预备知识：《通信原理》四、适用专业：信息安全、信息工程、应用物理学、电信工程及管理五、教学目的通信原理实验是《通信原理》课的配套实验课。本课通过仿真实验、硬件实验来加深对通信原理中基本概念的理解，同时培养学生进行通信系统仿真的基本能力，以及进行通信测量的基本操作能力。六、实验教学内容、知识点及安排（一）软件仿真实验（10学时）1. 讲课 2学时2． 仿真实验（含Matlab仿真及Systemview仿真） 8学时典型信号的功率谱密（正弦信号、抽样信号、RZ、AMI码、Manchester或HDB3码模拟信号的数字化数字基带传输系统：无码间干扰基带传输特性及眼图的仿真，无码间干扰数字基带系统的误码率仿真。数字频带传输系统的仿真（OOK、2FSK、BPSK、QPSK、8PSK、MQAM）（二）硬件实验（6学时）1.讲课