随机信号分析教案2014.2

授课题目（教学章节或主题）平稳随机过程1平稳随机过程的主要数字特征2平稳随机过程的功率谱密度授课方式理论课教学目的与要求：1.掌握平稳随机噪声中数字特征的物理意义；2.掌握自相关函数、方差、平均功率的计算方法；3.掌握自相关函数、方差、均方值、功率谱密度在通信中的应用；教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：重点：1.平稳随机过程的主要数字特征（1）平稳随机过程的概念及其特点通信信道中的高斯随机噪声属于平稳随机过程（有各态历经性），即平稳高斯噪声。随机过程（随机噪声）是不同时刻随机变量的组合，或者说随机过程中每一时刻的取值都是随机变量。如图.随机变量在不同时刻是不确定，随机变量的统计均值(简称均值，即数学期望)、方差、自相关函数等数字特征一般是随机变量和时间的函数。但对平稳随机过程来说，虽然随机变量在不同时刻是不确定，但其均值是常数，自相关函数仅与时间间隔有关，即平稳随机过程的数字特征是确定的数，且与时间无关。有各态历经性的平稳随机过程，其统计均值等于时间均值，即：，即平稳随机过程可用时间平均计算或时间自相关函数计算，如学习线性调制系统抗噪声性能时，通过带通滤波器的窄带噪声的方差可以用表示。（2）平稳随机噪声中数字特征的物理意义在信道平稳高斯随机噪声中，均方值自相关函数与方差分别表示什么物理意义？一般，，对通信信道中平稳高斯随机噪声，均值0，；自相关函数，时，；即=代表零均值平稳高斯随机噪声的平均功率或交流功率。在学习基带传输抗噪声性能分析时，总假设信道噪声为加性高斯白噪声的均值为0,方差为，即零均值平稳高斯随机噪声的平均功率为。且学习信道平稳随机高斯噪声的一维概率密度及误码率时,说明噪声功率，误码率仅依赖于信号峰值与噪声均方根值的比值。与模拟调制系统用信噪比描述抗噪声性能都一致。平稳随机过程的功率谱密度平稳随机过程的功率谱密度是什么含义？它与自相关函数之间是什么关系？随机过程的频域特性用功率谱密度描述，平稳随机过程的功率谱密度与自相关函数之间的关系是维纳-辛钦关系，即傅立叶变换对，即。故功率谱密度，自相关函数，，即为平稳随机过程的平均功率，因为功率谱密度是单位频段上的平均功率，故其积分为整个频段上平稳随机过程的平均功率。与上述“=代表零均值平稳高斯随机噪声的平均功率或交流功率”结论相同。例题：已知平稳随机噪声的自相关函数，求其功率谱密度为及平均功率。解：对平稳随机噪声，功率谱密度教学手段与方法及师生互动设计：用图形及生活、工程中的实例解释自相关函数、方差、均方值平稳过程的功率谱密度、平稳过程的功率谱密度与自相关函数的关系。思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：习题为补充题1、补充题2参考资料：参考书1.朱华等“随机信号分析”（第二版）北京理工大学出版社；2.王永德“随机信号分析基础”（第二版）电子工业出版社课后小结：1.对平稳随机过程来说，虽然随机变量在不同时刻是不确定，但其均值是常数，自相关函数仅与时间间隔有关，即平稳随机过程的数字特征是确定的数，且与时间无关。有各态历经性的平稳随机过程，其统计均值等于时间均值，即：；2.=代表零均值平稳高斯随机噪声的平均功率或交流功率。零均值平稳高斯随机噪声的平均功率为。与信道平稳随机高斯噪声有关内容中，都代表噪声功率，如误码率仅依赖于信号峰值与噪声均方根值的比值。与模拟调制系统用信噪比描述抗噪声性能都一致。3.随机过程的频域特性用功率谱密度描述，平稳随机过程的功率谱密度与自相关函数之间的关系是维纳-辛钦关系，即傅立叶变换对，即。故功率谱密度，自相关函数，，因为功率谱密度是单位频段上的平均功率，故其积分为整个频段上平稳随机过程的平均功率。

授课题目（教学章节或主题）2.4数字传输系统授课方式理论课教学目的与要求：熟悉话音信道的特点，掌握调制解调器原理和标准，了解多相调制和星座图；理解PCM。教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：2ASK/2PSK（重点）：1PCM：1，重点教学手段与方法及师生互动设计：多媒体教学，辅以传统黑板思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）2.5信道复用技术2.6宽带接入技术授课方式理论课教学目的与要求：理解信道复用的概念，理解TDM和CDM，了解FDM；理解PCM，了解SONET和SDH；了解接入概念与xDSL。教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：FDM、TDM（重点）、CDMA（难点）：0.5PCM/T1：0.5，重点Sonet/sdh：0.5宽带接入技术与ADSL：0.5学时教学手段与方法及师生互动设计：多媒体教学，辅以传统黑板思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）3.1使用点对点信道的数据链路层授课方式理论课教学目的与要求：掌握DLL的概念和功能，理解和掌握DLL的三个基本问题。教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：DLL作用、DLL概念0.5成帧与同步（重点），透明传输，差错检测及方法（重点），1.5教学手段与方法及师生互动设计：多媒体思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）3.2点对点协议PPP授课方式理论课教学目的与要求：理解PPP的特点、作用，了解PPP工作过程和帧格式。教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：Ppp作用、产生背景：0.5Ppp帧格式（重点）、NCP与LCP（难点）：1PPP状态及转换（难点）：0.5教学手段与方法及师生互动设计：多媒体思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）3.3广播信道的数据链路层授课方式理论课教学目的与要求：理解LAN层次模型，了解IEEE802标准、LAN的发展历史，理解CSMA/CD，理解MAC地址。教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：广播信道概念、拓扑：0.5IEEE802体系结构（重点）：0.5随机（重点）、受控信道划分：0.5MAC地址（重点）：0.5教学手段与方法及师生互动设计：多媒体思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）3.4使用广播信道的以太网授课方式理论课教学目的与要求：了解以太网的发展过程和阶段标准，理解10BASE-T，了解以太网的信道利用率，理解网卡的工作过程，掌握以太网MAC帧。教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：以太网历史0.510BASE-5/2/T概念（重点）、网卡：0.5MAC帧（重点）：1教学手段与方法及师生互动设计：多媒体教学，实物展示，实际操作思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）3.4使用广播信道的以太网（续）3.5以太网的扩展授课方式理论课教学目的与要求：理解100BASE以太网，了解吉比特以太网、其它类型（高速）局域网。理解WLAN的组成，了解WLAN的物理层和MAC层。理解HUB的作用和特点，掌握网桥的原理，理解交换机的3种工作方式，了解VLAN，理解冲突域和广播域；掌握物理层和数据链路层扩展局域网的差别教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：100BASE-T（重点），1000BASE技术、万兆以太网，WLAN简介：1网桥的结构和工作原理（重点）：1教学手段与方法及师生互动设计：多媒体教学，演示操作思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）3.5以太网的扩展（续）习题课授课方式理论课教学目的与要求：掌握交换机的3种工作方式，理解VLAN，理解冲突域和广播域；掌握物理层和数据链路层扩展局域网的差别教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：交换机及的工作方式（重点）：0.5VLAN原理及标准：1VLAN构建：0.5习题课1教学手段与方法及师生互动设计：多媒体，实物展示思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）习题课4.1网络层提供的两种服务授课方式理论课教学目的与要求：了解网络层的作用，了解数据报与虚电路概念，掌握二者的异同点。教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：习题课：1数据报、虚电路及其比较：0.5学时理解互联网的构成与路由器的作用；（重点）：0.5学时教学手段与方法及师生互动设计：多媒体思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2，IEEE802标准课后小结：

授课题目（教学章节或主题）4.2互联网协议IP授课方式理论课教学目的与要求：掌握IP地址分类、IP地址空间，地址分配，教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：IP地址分类（重点）：1IP空间与特殊地址（重点）1学时教学手段与方法及师生互动设计：多媒体教学，实物演示随时提问思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）4.2互联网协议IP（续）授课方式理论课教学目的与要求：IP数据报的格式IP数据报路由与转发地址解析与ARP教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：IP数据报的格式（重点）：0.5IP数据报转发与路由表（重点）：1地址解析与ARP：0.5教学手段与方法及师生互动设计：多媒体教学，实物演示随时提问思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）4.3划分子网和构造超网授课方式理论课教学目的与要求：理解IP转发与ARP。掌握子网划分，理解划分子网后分组转发过程。教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：子网划分（重点）：1子网划分后分路由表：1教学手段与方法及师生互动设计：多媒体思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）4.3划分子网和构造超网（续）4.4因特网控制报文协议ICMP授课方式理论课教学目的与要求：理解CIDR和CIDR路由规则；理解ICMP的工作原理和作用，掌握ICMP实用命令。教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：CIDR：1差错报告与ICMP：0.5ICMP实用命令（重点）：0.5教学手段与方法及师生互动设计：多媒体思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）4.5因特网的路由选择协议授课方式理论课教学目的与要求：理解因特网的路由选择基本概念，了解基本路由算法和IGP/IRP典型协议。教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：路由选择概念作用：1学时IGP/IRP典型协议RIP：1学时教学手段与方法及师生互动设计：多媒体思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）4.6IP多播4.7VPN和NAT授课方式理论课教学目的与要求：了解IP多播概念；理解VPN和NAT。教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：IP多播和VPN：0.5NAT（重点）：1.5教学手段与方法及师生互动设计：多媒体思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）5.1运输层协议概述5.2用户数据报协议UDP授课方式理论课教学目的与要求：理解运输层的作用，理解端口与进程通信,理解C/S模式。了解UDP及其报文格式；教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：运输层的作用：0.5端口与进程通信（重点）：0.5C/S模式：0.5UDP及其报文：0.5教学手段与方法及师生互动设计：多媒体教学，操作演示随时提问思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）5.3传输控制协议TCP5.4TCP的可靠性5.5TCP流量控制5.6TCP拥塞控制授课方式理论课教学目的与要求：掌握TCP的特点，理解TCP报文格式，了解“停等”和“连续ARQ”。教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：TCP的特点（重点）、TCP报文格式：1学时TCP可靠性（难点）：0.5学时TCP流量控制机制，TCP拥塞控制：0.5教学手段与方法及师生互动设计：多媒体思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2课后小结：

授课题目（教学章节或主题）5.8TCP的连接管理习题课授课方式理论课教学目的与要求：理解和掌握TCP链接管理，理解TCP三次握手过程。教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：TCP可靠性措施（难点）0.5学时TCP链接管理（重点、难点）0.5学时TCP三次握手（重点）：1布置实验4教学手段与方法及师生互动设计：多媒体思考题、练习题、作业、实践环节、辅导及答疑安排：课间随时答疑，课后办公室/网上答疑参考资料：参考书1、2课后小结：

第20页授课题目（教学章节或主题）6.1域名系统DNS6.2文件传送协议FTP6.3远程登录TELNET授课方式理论课教学目的与要求：理解DNS工作原理和域名结构，域名服务器分类，域名解析算法。了解FTP、TELNET教学基本内容（包括重点、难点、时间分配）：DNS原理：