通信原理

Communication Principles

一、课程的性质和目的

课程性质：本课程是电子信息类等专业的一门重要的专业基础课。

目的：是使本专业学生能基本掌握较广泛的现代通信理论和基本技术。课程的任务是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分析方法，使学生了解模拟通信和数字通信，特别是数字通信的基本原理和系统基本的分析、设计方法，以适应现代信息社会对通信人才的需求。

二、课程教学内容及基本要求

课程以现代通信系统和代表发展趋势的通信新技术为背景，以信息传输系统模型为主线，讲述通信的基本原理，包括模拟通信系统和数字通信系统，并以数字通信系统为主。介绍调制、编码、信号设计、噪声分析等基本理论和分析方法。通信原理涉及理论广泛，要求学生掌握通信系统的基本概念和基本分析方法，了解通信新技术的应用和发展。

（一）课程教学内容及知识模块顺序

1．知识单元一: 绪论

（1）知识点一：通信系统的组成、系统模型及分类

（2）知识点二：信号、消息、信息的基本概念

（3）知识点三：信道容量公式及通信系统的主要性能指标（有效性和可靠性）

教学基本要求：

理解通信系统模型中各组成部分的功能；掌握信息量、信道容量和系统的有效性、可靠性的概念及传输速率计算方法；了解通信技术的发展状况。

2．知识单元二: 随机信号和噪声分析

（1）知识点一：随机过程的概念及其统计描述

（2）知识点二：通信系统中常见的噪声及概率分布

教学基本要求：

一般了解随机过程的概念及其统计描述；了解白噪声的概念及通信系统中常见的噪声及概率分布。

3．知识单元三: 模拟调制

（1）知识点一：线性调制（AM、DSB、SSB、VSB）

（2）知识点二：频分复用

（3）知识点三：非线性调制（FM、PM）

教学基本要求：

理解线性调制、相干解调、非相干解调的概念；理解角度调制、频偏、调制指数、加重、去加重的概念；频分复用概念；了解各类调制的应用。掌握频谱分析方法在模拟调制中的实际应用思路；了解调频系统与调幅系统的比较结果。

4．知识单元四: 信源编码

（1）知识点一：抽样定理

（2）知识点二：模拟信号脉冲编码调制（PCM）

（3）知识点三：PCM通信系统组成及时分复用

（4）知识点四：增量编码调制（△M）

教学基本要求：

掌握抽样定理；掌握PCM编码原理（A律13折线非线性量化编码）及计算方法；掌握增量编码调制（DM）的原理；理解时分复用及复用信号带宽计算方法。

5．知识单元五: 数字基带传输系统

（1）知识点一：基带传输系统的组成

（2）知识点二：数字基带信号传输码型

（3）知识点三：无码间串扰系统条件及眼图

教学基本要求：

理解基带传输系统特性；理解主要传输码型差分码、AMI、HDB₃的编码规则及特点；掌握无码间串扰系统的条件及分析方法；理解眼图的含义及作用。

6．知识单元六:数字调制系统

（1）知识点一：幅度键控（ASK）系统

（2）知识点二：移频键控系统（FSK）

（3）知识点三：移相键控系统（PSK/DPSK）

（4）知识点四：改进型数字调制系统

教学基本要求：

理解数字载波键控概念；掌握ASK、FSK、PSK调制、解调原理及频谱结构；理解数字系统抗噪性能分析方法；了解改进型数字调制系统。

7．知识单元七:差错控制编码

（1）知识点一：差错控制编码基本原理

（2）知识点二：常用差错控制方法

（3）知识点三：常用差错控制编码

（4）知识点四：线性分组码原理、汉明码

（5）知识点五：m序列的产生、性质及应用

教学基本要求：

掌握差错控制编码基本原理和方法；掌握线性分组码、汉明码编码原理及编码方法，监督矩阵及生成矩阵的计算方法；理解最小码距概念及其与纠、检错能力的关系。掌握m序列的产生过程；了解m序列的特点及应用情况。

8．知识单元八:同步技术

（1）知识点一：载波同步ＰＬＬ技术

（2）知识点二：位同步

（3）知识点三：群同步、巴克码序列

（4）知识点四：网同步

教学基本要求：

四种同步方式的基本了解。理解巴克码的特点，掌握巴克码生成及了解应用情况。

（二）课程的重点、难点及解决办法

重点：通信系统的组成和性能指标；各种模拟调制方式的时域特性、频域特性、调制和解调原理；抽样定理、均匀量化与非均匀量化；PCM编码原理、增量调制原理；三种基本的数字调制方式、二进制数字调制的误比特率、多进制数字调制及其误符号率、先进的数字调制技术；载波同步、位同步、群同步、网同步；频分复用原理、时分复用原理、码分复用原理、伪随机码；差错控制编码的基本概念、检错和纠错的基本原理、线性分组码的特点、线性分组码的生成方法。

难点：信息量、通信系统模型、高斯白噪声；各种模拟调制方式的频谱特性、信噪比；数字信号的调制和解调原理、二进制数字调制的误比特率、数字调制信号的功率谱；载波同步方法、位同步方式；码分复用、正交码、m序列；编码的纠检错能力、线性分组码的编译码过程。

解决办法：

1、充分利用教材，采取课堂讲授和学生自学相结合、课内与课外相结合、讲授与讨论相结合的教学组织形式和方法；讲授突出重点。

2、补充教学内容，把相关内容整合，介绍一些实际的应用加强理解。

三、实验实践环节及基本要求

1．实验实践教学环节在本课程中的作用及要求

实验以通信系统原理为理论基础，以通信系统的调制方法、编码方法和信号的传输、接收为重点，主要包括模拟调制系统、数字调制系统、模拟信号的数字传输、差错控制编码等基本原理。目的是让学生掌握通信技术的基础理论知识，把握通信信号设计的发展脉络和指导思想，掌握基本的分析方法和手段，为今后的发展打下良好的基础。

1. 实验项目(具体要求见实验指导书)

   （1）、脉冲幅度（PAM）和抽样定理实验；（2学时）

   （2）、数字调制实验；（2学时）

   （3）、眼图及同步技术实验；（2学时）

   （4）、信号源及码型变换实验；（2学时）

   四、本课程与其它课程的联系与分工

   本课程的先修课主要有：电路分析基础、模拟电子线路、数字电子线路、信号与系统。其后续课程主要有：移动通信、数字信号处理、卫星通信及相关实践环节等。

   五、对学生能力培养的要求

   使学生掌握现代通信系统的基本组成、基本性能指标和基本分析方法。本课程着重于培养学生把握通信信号设计的发展脉络和指导思想，让学生学习与了解更多的现代通信技术和理论。培养学生掌握通信原理以及综合运用所学知识发现、分析、解决问题和工程实践的能力，在给学生奠定扎实的理论基础的同时，提高学生的专业综合素质，为后续课程的学习及毕业后的工作奠定坚实的基础。

六、课程各教学环节学时分配

总学时64，其中讲课56学时，实验8学时。课程主要内容和学时分配见课程学时分配表。

七、主要教学方法

1、每节课有重点, 启发式教学。

2、板书和多媒体有机结合，教师讲授与学生讨论相结合。

3、理论讲解与实验相结合。课后布置作业，包括预习内容。

八、建议教材和教学参考书目

1．教材

宋祖顺等，现代通信原理(第3版)，北京：电子工业出版社，2010.1

2．主要参考书

 [1] 张辉主编，《现代通信技术》，电子工业出版社，2007年

[2] 曹志刚等，现代通信原理，清华大学出版社 2000年。

[3] 樊昌信等《通信原理》，第五版，国防工业出版社，2005年。

 [4] John. G. Proakis：Digital Communications。

九 、课程考核

本课程采用半开卷考试方式，总评成绩由平时成绩、实验成绩和期末成绩组成。平时成绩占总评的40%，实验成绩占总评的10%，期末成绩占总评的50%。平时成绩从作业、上课提问回答、出勤率等几方面进行考核。

执笔人：杨亦文审核人：赵航教学院长：王芳