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《通信原理》教学大纲

一、 课程概述
通信原理是通信工程专业的基石，该课程的任务是研究怎样用数学的方法分析、设计通信系统和模块。
通信原理是电子与通信工程专业和网络工程专业的一门重要的专业基础课。这是一门系统性、理论性强的课程。通信原理的前置课程是信号与系统。
学习本课程的目的是使学生掌握通信系统的基本原理、方法和基本技术以及各种通信系统的抗噪音性能分析和计算，为以后学习更高级的信息与通信课程，研究设计新的通信系统和掌握通信系统的发展方向奠定必要的基础。
二、 课程目标
通过本课程的学习使学生掌握通信系统的基本原理和基本技术：
1.知道《通信原理》这门课程的性质、地位和独立价值。知道这门学科的研究范围、基本框架、研究方法、学科进展。
2.理解通信系统的组成原理
3.掌握确知信号和随机信号的分析方法
4.掌握模拟通信系统中信号的调制技术、频分复用技术
5.掌握数字信号基带传输技术、数字载波调制技术
6.掌握模拟信号的数字传输技术
7.掌握同步原理、数字信号的最佳接收
三、 教学内容和教学要求
这门课程的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下：
知道——是指对这门课程和教学内容的认知。
理解——是指对这门课程涉及到的概念、原理与技术能说明和解释。
掌握——是指能运用已理解的概念和原理。
学会——是指能运用概念和原理进行实验分析和设计。
教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。
本标准中打“*”号的内容可作为自学，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。
教学内容及教学要求表
教学内容
知道
理解
掌握
学会
1绪论
1.1 通信系统的组成；
1.2 数字通信系统各部分作用和优缺点；
1.3 通信系统的质量指标

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2确知信号的分析
2.1 信号和系统的分类
2.2 周期和非周期信号的频谱分析
2.3 付氏变换的运算特性
2.4 帕塞瓦尔定理和能量（或功率）谱密度
2.5 信号通过线性系统和不失真传输条件
2.6 波形的相关

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3随机信号的分析
3.1 随机事件与概率
3.2 随机变量与概率分布
3.3 随机变量的函数
3.4 随机变量的数字特征
3.5 随机过程的概念及其统计特性
3.6 平稳随机过程和各态历经性
3.7 高斯随机过程
3.8 平稳随机过程功率谱密度及与自相关函数的关系
3.9 随机过程通过线性系统
3.10 白噪声
3.11 通信系统中的噪声
3.12 正弦波加窄带高斯噪声
3.13 匹配滤波器

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4模拟通信系统
4.1 调制
4.2 模拟基带信号传输
4.3 线性调制
4.4 线性调制系统的抗噪声性能分析
4.5 非线性调制（角调制）
4.6 调频系统的抗噪声性能分析
4.7 调频信号解调的门限效应
4.8 加重技术
4.9 频分复用（FDM）技术

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5数字信号的基带传输
5.1 数字基带信号传输系统的构成及各部分功用
5.2 数字基带信号的码型和波形
5.3 数字基带信号的频谱分析
5.4 数字基带传输中的码间串扰和噪声
5.5 无码间串扰的传输特性
5.6 无码间串扰时噪声对传输性能的影响
5.7 多进制数字基带信号的传输
5.8 眼图
5.9 为改善数字信号基带传输性能的几个措施

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6数字载波调制
6.1 二进制数字振幅调制
6.2 二进制幅移键控系统的性能
6.3 二进制数字频率调制
6.4 二进制频移键控系统的性能
6.5 二进制数字相位调制
6.6 二进制相移键控系统的性能
6.7 二进制数字调制系统性能的比较
6.8 多进制数字振幅调制
6.9 多进制数字频率调制
6.10 多进制数字相位调制
6.11 多进制数字调制系统的性能
6.12 其它数字调制方式

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7模拟信号的数字传输
7.1、抽样定理及其应用
7.2、模拟信号的量化
7.3、编码和译码
7.4、PCM通信系统
7.5、增量调制系统
7.6、各种改进型增量调制
7.7、时分复用及其与频分复用的比较

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8同步原理
8.1 载波同步的方法
8.2 载波同步系统的性能
8.3 同步载波频率和相位误差对解调性能的影响
8.4 位同步的方法
8.5 群同步（帧同步）

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9数字信号的最佳接收
9.1 二元假设检验和各种判决准则
9.2 多次量测
9.3 二元确知信号的最佳接收
9.4 匹配滤波器及其应用

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10通信系统的数字化方法
10.1 BPSK载波相位同步系统的数字化
10.2 差分编码和差分相移键控系统的数字化
10.3 MPSK的载波相位恢复的数字化
10.4 各种改进型QPSK调制解调器的数字化

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四、 课程实施
（一）课时安排与教学建议
通信原理是通信专业的主干专业课和计算机网络工程专业类选修课。一般情况下周课时为4课时，共72课时。通信专业不安排实验，计算机专业安排实验。具体课时安排如下：
课时安排及教学方法表
教学内容
课时建议
教与学的方法建议
72课时
72课时
1绪论
1.1 通信系统的组成；
1.2 数字通信系统各部分作用和优缺点；
1.3 通信系统的质量指标
2课时
2课时
讲述
2确知信号的分析
2.1 信号和系统的分类
2.2 周期和非周期信号的频谱分析
2.3 付氏变换的运算特性
2.4 帕塞瓦尔定理和能量（或功率）谱密度
2.5 信号通过线性系统和不失真传输条件
2.6 波形的相关
2课时
2课时
讲述
3随机信号的分析
3.1 随机事件与概率
3.2 随机变量与概率分布
3.3 随机变量的函数
3.4 随机变量的数字特征
3.5 随机过程的概念及其统计特性
3.6 平稳随机过程和各态历经性
3.7 高斯随机过程
3.8 平稳随机过程功率谱密度及与自相关函数的关系
3.9 随机过程通过线性系统
3.10 白噪声
3.11 通信系统中的噪声
3.12 正弦波加窄带高斯噪声
3.13 匹配滤波器
2课时
6课时
讲述
4模拟通信系统
4.1 调制
4.2 模拟基带信号传输
4.3 线性调制
4.4 线性调制系统的抗噪声性能分析
4.5 非线性调制（角调制）
4.6 调频系统的抗噪声性能分析
4.7 调频信号解调的门限效应
4.8 加重技术
4.9 频分复用（FDM）技术
10课时
10课时
讲述、演示和实验
5数字信号的基带传输
5.1 数字基带信号传输系统的构成及各部分功用
5.2 数字基带信号的码型和波形
5.3 数字基带信号的频谱分析
5.4 数字基带传输中的码间串扰和噪声
5.5 无码间串扰的传输特性
5.6 无码间串扰时噪声对传输性能的影响
5.7 多进制数字基带信号的传输
5.8 眼图
5.9 为改善数字信号基带传输性能的几个措施
10课时，实验4课时
12课时
讲述、演示和实验
6数字载波调制
6.1 二进制数字振幅调制
6.2 二进制幅移键控系统的性能
6.3 二进制数字频率调制
6.4 二进制频移键控系统的性能
6.5 二进制数字相位调制
6.6 二进制相移键控系统的性能
6.7 二进制数字调制系统性能的比较
6.8 多进制数字振幅调制
6.9 多进制数字频率调制
6.10 多进制数字相位调制
6.11 多进制数字调制系统的性能
6.12 其它数字调制方式
10课时，实验4课时
12课时
讲述、演示和实验
7模拟信号的数字传输
7.1、抽样定理及其应用
7.2、模拟信号的量化
7.3、编码和译码
7.4、PCM通信系统
7.5、增量调制系统
7.6、各种改进型增量调制
7.7、时分复用及其与频分复用的比较
10课时，实验2课时
12课时
讲述、演示
8同步原理
8.1 载波同步的方法
8.2 载波同步系统的性能
8.3 同步载波频率和相位误差对解调性能的影响
8.4 位同步的方法
8.5 群同步（帧同步）
8课时，实验2课时
8课时
讲述、演示
9数字信号的最佳接收
9.1 二元假设检验和各种判决准则
9.2 多次量测
9.3 二元确知信号的最佳接收
9.4 匹配滤波器及其应用
4课时
4课时
讲述
10通信系统的数字化方法
10.1 BPSK载波相位同步系统的数字化
10.2 差分编码和差分相移键控系统的数字化
10.3 MPSK的载波相位恢复的数字化
10.4 各种改进型QPSK调制解调器的数字化
2课时
4课时
讲述
合计：72课时中含理论课60课时，实验课12课时；
72课时中理论课72课时，实验课0课时。

（二）教学组织形式与教学方法要求
1.教学班是主要的教学组织，班级授课制是目前教学的主要组织形式。有条件的话，也可以采用分组教学。或者几种组织方式灵活组合，尽量减轻学生的生理和心理疲劳。有条件的话尽量采用多媒体课室授课。加强实验，实验要分组进行，分组人数不宜过大，实验前多做准备工作。有时间可以多进行一些习题讲解。
2. 注意教学方法的灵活性，组织学生讨论、问题教学、进行解题指导等，尤其是有条件的话，借用多媒体的声像呈示，提供给学生一些有助于理解概念的描述图像，或者是组织学生讨论，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力和探究意识。
3.充分发挥学生的主动性，努力提高学生学习的积极性，加强学生把理论用于实际的培训，培养学生自主学习、研究科学技术的能力。注意对前置课程的复习与总结，以便前后衔接，巩固与提高。考虑学生的具体情况，可在绪论课后适当复习一些前置课程的基本知识。
4.评价方法要以实现课程标准规定的教学目标为依据，鼓励学生动手实践。
五、 教材编写与选用
教材要在课程标准的统一要求下，实行多样化。可以选用普通高校教材，也可以选用公认的水平较高的教材（教育部面向21世纪教材，面向研究生和重点院校本科生）。如：樊昌信等编写的《通信原理》（国防工业出版社出版），樊昌信编著的《通信原理教程》（电子工业出版社出版），沈越泓、高媛媛、魏以民编著的《通信原理》（机械工业出版社出版）和曹志刚、钱亚生编著的《现代通信原理》（西安交通大学出版社出版）。在参考上述教材的基础上，编写教案或多媒体课件。
六、 学习评价与考核
1. 这门课程的评价依据是本课程标准规定的课程目标、教学内容和要求。
2. 考试时间：120分钟。
3. 考试方式、分制与分数解释
采用闭卷、笔试的方式，以百分制评分，60分为及格，满分为100分。期中期末笔试成绩占总成绩的70%，实验、作业和平时考查占30%。
4. 题型比例
题型应该多样化，考虑到本课程特点，建议总分的40%左右的题型应为综合分析及计算。其余的占总分60%的题型可为：选择题、填空题、判断说明题、简答题等
5. 样题与目标定位示例
A．单选题
例如：香农的信道公式中S/N代表
① 噪声 ② 信噪比
③ 功率信号 ④ 噪声平均功率
B．填空题：
例如：FSK信号的产生方法有两种：一是_______________、二是_______________。
C. 判断说明题
例如：由信道公式C=Blog（1+S/N）知：当B→∞时，limC≈1.44S/N0（其中N0位为高斯白噪声的单边功率谱密度）
D. 简答题
例如：数字通信模型中各主要组成部分的功能是什么？
E. 综合分析及计算
例如：信号x(t)的最高频率fx＝2.5kHz，振幅均匀分布在-4V到4V范围以内，按奈奎斯特速率进行采样，量化电平间隔为1/32(V)，进行均匀量化，采用二进制编码后在信道中传输。假设系统的平均误码率为Pe＝，求传输10秒钟以后错码的数目。

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