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SPOC学校专有课程
通信原理
第5次开课
开课时间: 2025年02月23日 ~ 2025年07月01日
学时安排: 4
当前开课已结束 已有 122 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
spContent=当今时代,我们无时无刻都离不开通信。信息的传递将处在地球任意角落的人和物体紧紧相连。你想知道话音、图像、数据等消息是如何通过有线或无线信道快速准确地传输到通信的对端吗?通过本课程中信号传输基本原理的学习,你将获得答案。请加入我们的课程吧。
当今时代,我们无时无刻都离不开通信。信息的传递将处在地球任意角落的人和物体紧紧相连。你想知道话音、图像、数据等消息是如何通过有线或无线信道快速准确地传输到通信的对端吗?通过本课程中信号传输基本原理的学习,你将获得答案。请加入我们的课程吧。
—— 课程团队
课程概述

《通信原理》是高等工科院校通信,信息类专业的一门重要专业基础课。通过本课程的学习,使学生能掌握各种通信系统的基本原理及其性能分析的基本方法,为深入学习通信类各门专业课和从事通信技术工作打下坚实的理论基础。

课程涉及通信系统各个组成部分的基础理论和基本原理。包括:通信系统基本概念、随机过程、模拟通信系统、数字基带传输系统、数字频带传输系统、模拟信号数字传输系统、差错控制编码、同步原理等内容。

授课目标

通过本课程的学习,使学生能掌握各种通信系统传输信息的基本原理和分析方法;熟悉通信系统的基本构成和关键技术;了解有关通信系统中的技术指标及改善系统性能的一些基本技术措施;培养学生的辨证思维能力。为今后从事与通信相关领域的工作打下基础。

成绩 要求

总成绩:过程考核成绩50%,期末考试50%。其中过程考核包括:线上视频学习2.5%,线上自测5%,线上讨论2.5%,线下课堂测验5%,线下作业15%,线下单元测验10%,期中考试10%。

课程大纲
第一章 通信系统概述
课时目标:1.基本内容:通信系统的组成、通信系统的分类与通信方式、信息及其度量、通信系统主要性能指标。2.重点:离散信源信息量的计算方法;信息传输主要性能指标的概念及其计算方法。3.难点:非等概离散信息量的计算方法。4.知识目标:了解通信系统一般组成以及模拟通信系统、数字通信系统框图组成;了解信息量的概念及其度量方法;掌握等概和非等概离散信源信息量的计算方法;掌握信息传输主要性能指标的概念、数字通信系统性能指标概念及其计算方法。5.能力目标:能够运用信息量的度量方法计算等概和非等概离散信源信息量;能够运用数字通信系统性能指标的概念进行码元速率、信息速率、误码率的计算。
1.1 通信系统组成
1.2 通信系统分类与通信方式
1.3 信息及其度量
1.4通信系统主要性能指标
第二章 随机信号分析
课时目标:1.基本内容:随机过程基本概念,平稳随机过程,高斯随机过程,平稳随机过程通过线性系统,窄带随机过程。2.重点:平稳随机过程、各态历经随机过程的概念及其数字特征的物理意义;平稳随机过程自相关函数性质及其物理意义、维纳-欣钦定理;高斯过程、白噪声的统计特性描述;平稳随机过程通过线性系统后,输出随机过程的统计特性和输入随机过程统计特性的关系及自相关函数、功率谱的分析计算方法。3.难点:随机过程、平稳随机过程、各态历经随机过程的概念及其统计特性描述;高斯过程、白噪声的统计特性描述;功率谱密度函数概念及功率计算。4.知识目标:理解随机过程的概念及其统计特性描述方法;掌握平稳随机过程、各态历经随机过程的概念及其数字特征的物理意义;掌握平稳随机过程的自相关函数性质、功率谱密度函数的概念及其功率计算方法,掌握高斯过程、白噪声的统计特性;掌握平稳随机过程通过线性系统的分析计算;了解窄带系统的概念和窄带随机过程的统计特性。5.能力目标:能够运用平稳随机过程、各态历经随机过程的概念得到其数字特征的物理意义;能够运用平稳随机过程的自相关函数、功率谱密度函数进行功率分析计算;会描述高斯过程、白噪声的统计特性;能够运用平稳随机过程通过线性系统的分析方法计算输出过程均值和功率谱密度;会在通信系统抗噪声分析时运用窄带随机过程的统计特性。
2.1 概率、随机变量、概率分布(复习)
2.2 随机过程的基本概念
2.3 平稳随机过程
2.4 高斯过程和白噪声
2.5 平稳随机过程通过线性系统
2.6 窄带随机过程
第三章 模拟调制系统
课时目标:1.基本内容:线性调制的原理,线性调制系统的抗噪声性能,非线性调制(角度调制)的原理及抗噪声性能,门限效应,各种模拟调制系统性能的比较,频分复用(FDM)。2.重点:各种线性调制方式(AM、DSB-SC、SSB-SC和VSB-SC)的原理及其相干解调抗噪声性能分析过程和信噪比计算;非线性调制原理及其信噪比分析计算;门限效应概念及产生的原因; FDM技术的组成框图及其工作原理,并能运用其原理分析复杂系统和实际应用。3.难点:抗噪声分析及其信噪比分析计算;运用FDM的原理分析复杂系统和实际应用。4.知识目标:掌握各种线性调制(AM、DSB-SC、SSB-SC和VSB-SC)的时域、频域和功率特性;掌握调制解调器工作原理;掌握抗噪声性能分析过程和信噪比计算方法;掌握非线性调制原理及其信噪比分析计算;掌握门限效应概念及产生的原因;掌握各种模拟调制系统性能的比较结果;掌握FDM技术组成框图及其工作原理。5.能力目标:能够表达和识别各种模拟调制信号(AM、DSB-SC、SSB-SC、FM、PM);能够记住调制与解调器组成并会分析其工作原理;能够运用线性调制原理进行相干解调抗噪声性能分析;能够对各种模拟调制系统进行信噪比分析计算;能够知道门限效应产生的原因及存在的解调方式;能够对各种模拟调制系统性能进行比较得到结果;能够运用FDM的工作原理分析复杂系统和实际应用。
3.1 模拟通信系统概述
3.2 线性调制原理
3.3 线性调制系统抗噪声性能
3.4 非线性调制原理及其抗噪声性能
3.5 各种模拟调制系统性能比较
3.6 频分复用
第四章 数字基带传输系统
课时目标:1.基本内容:数字基带信号及其频谱特性,基带传输常用线路码,基带信号传输与码间干扰,无码间干扰的基带传输特性,基带传输系统抗噪声性能,眼图。2.重点:基带信号的频域特性;常用线路码编码方法及其特点;基带传输系统组成及其工作原理;无码间干扰的基带传输特性设计(判断)及其参数(奈奎斯特带宽、最高码元速率、频带利用率)分析计算方法;匹配滤波器的最佳接收原则、工作原理及其性能参数计算。3.难点:基带信号的功率谱分析;HDB3编码;码间干扰概念;基带传输系统无码间干扰的判别;无码间干扰的基带传输特性参数的分析计算;基带传输系统抗噪声性能分析。4.知识目标:掌握数字基带信号的频域特性(频谱组成和带宽);掌握线路码编码方法及其特点;理解基带传输系统组成及码间干扰的概念;掌握基带传输系统无码间干扰的判别方法;掌握无码间干扰的基带传输特性参数(奈奎斯特带宽、最高码元速率、频带利用率)的分析计算;理解基带传输系统抗噪声性能分析方法,并掌握误码率计算;理解眼图的概念及其与基带传输性能关系;掌握匹配滤波器的最佳接收原则、工作原理及其性能参数计算。5.能力目标:能够运用基带信号的频谱判断是否含有定时信息;能够进行线路码编码;基带传输系统能够运用码间干扰的概念进行基带传输系统无码间干扰的判别,并能进行无码间干扰的基带传输特性参数(奈奎斯特带宽、最高码元速率、频带利用率)的分析计算;能够理解基带传输系统误码率分析方法并能计算误码率曲线仿真;能够理解匹配滤波器的最佳接收原则并能够进行性能参数分析计算。
4.1 数字基带信号及其频谱特性
4.2 基带传输常用线路码
4.3 基带信号传输与码间干扰
4.4 无码间干扰的基带传输特性
4.5 基带传输系统抗噪声性能
4.6 眼图
4.7 匹配滤波器
第五章 数字调制(频带)传输系统
课时目标:1.基本内容:二进制数字调制原理,二进制数字调制系统抗噪声性能分析,二进制数字调制系统的性能比较,多进制数字调制原理,新型的数字调制技术。2.重点:二进制调制信号(2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK)的时域和频域特性;二进制数字调制系统的调制解调方法;各种二进制数字调制系统二进制数字调制系统误码率计算和体制性能特点;QPSK系统组成及工作原理。3.难点:二进制数字调制系统抗噪声性能分析方法;QPSK系统组成及其工作原理。4.知识目标:了解二进制数字调制系统的分类,掌握二进制调制信号(2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK)的时域和频域特性;掌握二进制数字调制系统的调制解调方法;了解二进制数字调制系统抗噪声性能分析方法,掌握各种二进制数字调制系统二进制数字调制系统误码率计算和体制性能特点;理解多进制调制系统工作特点,掌握QPSK系统组成及工作原理;了解新型数字调制QAM 、MSK技术工作原理。5.能力目标:能够表达和识别各种二进制数字调制信号;能够记住二进制数字调制系统的调制解调器并会分析其工作原理;能够理解二进制调制系统误码性能分析方法并会计算误码率;能够对各种数字调制系统性能进行比较得到结果;能够运用多进制调制概念分析QPSK系统组成及其工作原理;通过理解新型数字调制技术(如QAM 、MSK),能够从问题背景培养分析问题和解决问题能力以及探究精神;能够运用SystemView、MATLAB等仿真工具对一种数字调制系统的误码性能进行仿真分析。
5.1 二进制数字调制原理
5.2 二进制数字调制系统抗噪声性能分析
5.3 二进制数字调制系统的性能比较
5.4 多进制数字调制原理
5.5 新型的数字调制技术
第六章 模拟信号数字传输
课时目标:1.基本内容:模拟信号的抽样,模拟脉冲调制,抽样信号的量化,脉冲编码调制(PCM),增量调制(ΔM),时分复用(TDM)。2.重点:低通信号抽样定理及抽样频率计算;均匀量化的量化间隔、量化信噪比的分析计算; PCM系统组成框图及其工作原理;运用A律13折线进行逐次比较编码的方法;ΔM的过载量化噪声产生原因以及不失真条件分析计算; TDM概念及其工作原理;PCM/ΔM复用系统的传输速率与传输带宽的计算方法;PCM30/32基群的帧结构。3.难点:均匀量化信噪比的分析;A律13折线的概念及其逐次比较编码方法;ΔM的不失真条件分析计算;改进型ΔM系统的工作原理;PCM/ΔM复用系统的传输速率与传输带宽的计算方法。4.知识目标:掌握低通信号抽样定理及抽样频率计算,了解带通信号抽样定;了解脉冲振幅调制(PAM)的工作原理;理解模拟信号均匀量化和非均匀量化的原理,掌握均匀量化的量化间隔、量化信噪比的分析计算;掌握PCM系统组成框图及其工作原理;理解A律13折线的形成过程,掌握运用 A律13折线进行逐次比较编码的方法;理解ΔM系统框图及其工作原理,掌握ΔM的过载量化噪声产生原因以及不失真条件分析计算;了解改进型ΔM系统的工作原理;掌握TDM概念及其工作原理;掌握PCM/ΔM复用系统的传输速率与传输带宽的计算方法;掌握PCM30/32基群的帧结构。5.能力目标:能够运用低通信号抽样定理分析计算抽样频率;能够运用均匀量化概念分析计算其量化间隔、量化信噪比;能够记住PCM系统组成框图并会阐述其工作原理;在理解A律13折线形成基础上能够进行逐次比较编码;在学习ΔM的工作原理基础上会阐述过载量化噪声产生原因,并能够进行不失真条件分析计算;能够运用TDM概念、工作原理分析计算PCM/ΔM复用系统的传输速率与传输带宽;能够知道PCM30/32基群的帧结构。
6.1 引言
6.2 模拟信号的抽样及其实际应用
6.3 抽样信号的 量化
6.4 脉冲编码调制
6.5 增量调制
6.6 时分复用
第八章 伪随机序列
课时目标:1.基本内容:伪随机序列(m序列)基本概念,伪随机序列(m序列)的应用。2.重点:m序列的概念、周期计算及m序列发生器设计方法;m序列的性质。3.难点:m序列证明;m序列的性质。4.知识目标:掌握m序列的概念、周期的计算方法及其产生方法;熟练掌握m序列的性质;了解伪随机序列应用。5.能力目标:能够运用m序列的概念进行周期计算、m序列证明及其发生器的设计;能够理解m序列的性质并会分析其应用原理。
8.1 伪随机序列
8.2 伪随机序列的应用
第九章 同步原理
课时目标:1.基本内容:载波同步,位同步,群同步。2.重点:连贯式插入法的原理、局部自相关函数计算以及识别器工作原理。3.难点:各种同步原理;局部自相关函数的计算以及识别器工作原理。4.知识目标:了解载波提取、位同步以及群同步的原理和方法;掌握连贯式插入法的原理、局部自相关函数的计算以及识别器工作原理。5.能力目标:能够运用内、外同步的概念简单分析各种载波提取、位同步以及群同步的原理;能够运用连贯式插入法的原理进行局部自相关函数的计算以及会阐述识别器工作原理。
9.1 载波同步
9.2 位同步
9.3 群同步
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预备知识


先修课程:高等数学、信号与系统、概率论与随机过程、数字电路、通信电子线路

参考资料



[1]樊昌信等.《通信原理》(第7版). 北京,国防工业出版社,2012年

[2]张力军等.《通信原理》. 北京,高等教育出版社,2008年

[3]曹志刚.《通信原理与应用——基础理论部分》. 北京,高等教育出版社,2015年

[4]周炯槃等.《通信原理》(第3版),北京,北京邮电大学出版社,2008年.

[5] Jonh G. Proakis. Digital Communications. Fourth edition. McGraw-Hill press, 2001

江苏理工学院
5 位授课老师
张琳

张琳

讲师

俞洋

俞洋

教授

程钦

程钦

副教授

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