《通信原理》课程教学大纲 课程名称：通信原理 课程代码：TELE2104 英文名称：Principles of communications 课程性质：专业必修课 学分/学时：4学分/72学时(63+9) 开课学期：第6学期 适用专业：通信工程、电子信息工程、信息工程等电子与电气信息类专业 先修课程：高等数学、概率论、信号与系统、数字信号处理等课程 后续课程：数字通信、无线通信、光纤通信等专业课程 开课单位：电子信息学院 课程负责人：胡剑凌 大纲执笔人：游善红 大纲审核人：候嘉 一、课程性质和教学目标 课程性质：《通信原理》是通信工程、电子信息工程、信息工程等电子与电气信息类专业最 为重要的专业基础课之一。它从理论上建立了完整的通信系统架构以及对通信信号和系统性 能的分析方法和系统模型，从基带传输和带通传输分析通信系统的基本原理、过程以及信号 在时域和频域的特性，同时对通信系统中的编码、调制、信道、接收等功能模块给出分析和 设计方案。通信原理是理论性和工程性都很强的学科，该课程注重“信息传输”的理论与 工程应用的紧密结合，使学生深入理解通信系统的内涵和实质，为深入学习研究各类现代 通信技术打下坚实的理论基础。 教学目标：通信原理侧重讲授信息传输原理。通过学习，学生要熟悉通信系统的信道模型， 掌握各种模拟通信系统和数字通信系统的基本原理及抗噪声性能，掌握模拟信号数字化传输 的基本原理及实现方法，熟悉新型数字带通调制技术及差错编码的基本原理。本课程的具体 教学目标如下： 1、了解通信系统的基本架构及各环节的作用，掌握通信信号的时频域的特征，建立通信系 统的基本理念：【1-4】 2、掌握基带和带通传输的基本原理、过程及信号的变化，能用于分析通信系统的传输方案： 【2-3】 3、能对通信系统的过程和环节进行分析，能根据给定条件对通信系统进行有效性和可靠性 分析：【2-3】 4、能根据通信系统的设计指标进行需求分析，设计通信系统的框图结构、过程、环节和信 号：【3-2】 5、能对通信系统基本的编码和调制原理进行实验研究和验证。【4-1】 二、 课程目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 指标点 课程目标 1、工程知识 1-4理解系统的概念及其在通信领域的体现，能将专业 教学目标1 知识用于描述和分析通信复杂工程问题的解决方案 23能运用基本原理分析复杂工程问题，以获得有效结 2、问题分析 教学目标2,3 论
《通信原理》课程教学大纲 课程名称：通信原理 课程代码：TELE2104 英文名称：Principles of communications 课程性质：专业必修课 学分/学时：4 学分/72 学时（63+9） 开课学期：第 6 学期 适用专业：通信工程、电子信息工程、信息工程等电子与电气信息类专业 先修课程：高等数学、概率论、信号与系统、数字信号处理等课程 后续课程：数字通信、无线通信、光纤通信等专业课程 开课单位：电子信息学院 课程负责人：胡剑凌 大纲执笔人：游善红 大纲审核人：候嘉 一、课程性质和教学目标 课程性质：《通信原理》是通信工程、电子信息工程、信息工程等电子与电气信息类专业最 为重要的专业基础课之一。它从理论上建立了完整的通信系统架构以及对通信信号和系统性 能的分析方法和系统模型，从基带传输和带通传输分析通信系统的基本原理、过程以及信号 在时域和频域的特性，同时对通信系统中的编码、调制、信道、接收等功能模块给出分析和 设计方案。通信原理是理论性和工程性都很强的学科， 该课程注重“信息传输”的理论与 工程应用的紧密结合 , 使学生深入理解通信系统的内涵和实质，为深入学习研究各类现代 通信技术打下坚实的理论基础。 教学目标：通信原理侧重讲授信息传输原理。通过学习，学生要熟悉通信系统的信道模型， 掌握各种模拟通信系统和数字通信系统的基本原理及抗噪声性能，掌握模拟信号数字化传输 的基本原理及实现方法，熟悉新型数字带通调制技术及差错编码的基本原理。本课程的具体 教学目标如下： 1、了解通信系统的基本架构及各环节的作用，掌握通信信号的时频域的特征，建立通信系 统的基本理念；【1-4】 2、掌握基带和带通传输的基本原理、过程及信号的变化，能用于分析通信系统的传输方案； 【2-3】 3、能对通信系统的过程和环节进行分析，能根据给定条件对通信系统进行有效性和可靠性 分析；【2-3】 4、能根据通信系统的设计指标进行需求分析，设计通信系统的框图结构、过程、环节和信 号；【3-2】 5、能对通信系统基本的编码和调制原理进行实验研究和验证。【4-1】 二、课程目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 指标点 课程目标 1、工程知识 1-4 理解系统的概念及其在通信领域的体现，能将专业 知识用于描述和分析通信复杂工程问题的解决方案 教学目标 1 2、问题分析 2-3 能运用基本原理分析复杂工程问题，以获得有效结 论 教学目标 2，3
3、设计、开发解 32能根据设计目标进行需求分析，设计解决方案，分 析与设计中能适当考虑社会、健康、安全、法律、文化 教学目标4 决方案 及环境因素 4、研究 4-1能对通信领域的相关原理进行研究和实验验证 教学目标5 三、课程教学内容及学时分配（重点内容：★：难点内容：△） 1、绪论(4学时)（支撑课程目标1) 1.1通信的基本概念 1.2通信系统的组成 1.3通信系统的分类与通信方式 1.4信息及其度量 1.5通信系统主要性能指标 令目标及要求： 1)通过绪论的介绍，使得学生掌握通信的基本概念、学习内容、学习目的、基础 和主要特点： 2)重点把握通信系统（模拟通信系统和数字通信系统）模型、数字通信系统的特 点，正确理解信息及其度量以及衡量通信系统的主要性能指标（★△） 3)了解通信技术的发展历史： 令作业内容： 平均信息量的计算、误码率和误信率的计算。 令讨论内容： 消息，信号及其信息的区别和联系，误码率和误信率之间的关系 ◇自学拓展： 2、确知信号(4学时)（支撑课程目标1) 2.1确知信号的类型 2.2确知信号的频域性质 2.3确知信号的时域性质 令目标及要求： 1)把握能量确知信号和功率确知信号的判别方法：（★） 2)把握确知周期功率信号的频谱、能量信号的频谱密度、能量信号的能量谱密度及 功率信号的功率谱密度的物理意义，各种谱的单位（★△） 3)掌握单位冲激函数的原始定义及频谱密度、余弦函数的频谱和功率谱、门函数的 傅里叶变换：（★） 4)掌握确知能量信号的自相关函数以及确知功率信号的自相关函数的定义，能谱 密度和功率谱密度与自相关函数之间的关系。 令作业内容： 功率谱密度函数的验证、平均功率的计算 令讨论内容： 频谱密度、能谱密度及功率谱密度的量纲分别是什么？ ◇自学拓展：
3、设计、开发解 决方案 3-2 能根据设计目标进行需求分析，设计解决方案，分 析与设计中能适当考虑社会、健康、安全、法律、文化 及环境因素 教学目标 4 4、研究 4-1 能对通信领域的相关原理进行研究和实验验证 教学目标 5 三、课程教学内容及学时分配（重点内容：；难点内容：） 1、 绪论（4 学时）（支撑课程目标 1） 1.1 通信的基本概念 1.2 通信系统的组成 1.3 通信系统的分类与通信方式 1.4 信息及其度量 1.5 通信系统主要性能指标 目标及要求： 1） 通过绪论的介绍，使得学生掌握通信的基本概念、学习内容、学习目的、基础 和主要特点； 2） 重点把握通信系统（模拟通信系统和数字通信系统）模型、数字通信系统的特 点，正确理解信息及其度量以及衡量通信系统的主要性能指标（） 3） 了解通信技术的发展历史； 作业内容： 平均信息量的计算、误码率和误信率的计算。 讨论内容： 消息，信号及其信息的区别和联系，误码率和误信率之间的关系 自学拓展： 2、 确知信号（4 学时）（支撑课程目标 1） 2.1 确知信号的类型 2.2 确知信号的频域性质 2.3 确知信号的时域性质 目标及要求： 1） 把握能量确知信号和功率确知信号的判别方法；（） 2）把握确知周期功率信号的频谱、能量信号的频谱密度、能量信号的能量谱密度及 功率信号的功率谱密度的物理意义，各种谱的单位（） 3）掌握单位冲激函数的原始定义及频谱密度、余弦函数的频谱和功率谱、门函数的 傅里叶变换；（） 4）掌握确知能量信号的自相关函数以及确知功率信号的自相关函数的定义，能谱 密度和功率谱密度与自相关函数之间的关系。 作业内容： 功率谱密度函数的验证、平均功率的计算 讨论内容： 频谱密度、能谱密度及功率谱密度的量纲分别是什么？ 自学拓展：
3、随机过程(8学时)（支撑课程目标1) 3.1随机过程的基本概念 3.2平稳随机过程 3.3高斯随机过程 3.4平稳随机过程通过线性系统 3.5窄带随机过程 3.6正弦波加窄带随机过程 3.7高斯白噪声 令目标及要求： 1)熟悉随机过程的两种定义方法，学会平稳随机过程的判决方法，熟悉平稳随机过 程功率谱的定义，了解引入遍历随机过程的工程意义： 2)掌握平稳随机过程通过线性系统后，输出的功率谱密度与输入的功率谱密度及 系统的传递函数之间的关系（★） 3)掌握高斯随机过程的定义和重要性质：（★） 4)熟悉窄带随机过程的数学表示方法：包络相位法、同相分量和正交分量法：掌握 窄带随机过程包络和相位的概率密度函数、同相分量和正交分量的统计特性：（★△） 5)掌握正弦波加窄带高斯过程包络的概率密度函数：（★） 6)高斯白噪声的物理意义：（★） 令作业内容： 平稳随机过程通过线性系统功率谱密度的计算、随机过程功率谱密度和自相关函数 之间的变换 令讨论内容： 窄带信号的表示 令自学拓展： 4、信道（4学时)（支撑课程目标1) 4.1无线信道和有线信道 4.2信道的数学模型 4.3信道特性对信号传输的影响 4.4信道中的噪声 4.5信道容量 ◇目标及要求： 1)了解有线信道和无线信道的传输特性： 2)掌握调制信道和编码信道的研究范围，理解乘性干扰和加性干扰的特性（★） 3)熟悉信道特性对信号传输的影响，信号无失真传输的条件，瑞利衰落和频率选择 性衰落的产生机理（★△） 4)掌握热噪声和散粒噪声的产生机理及功率谱密度函数：噪声等效带宽的定义和 等效原则（★） 5)掌握离散信道（重点是对称信道）的信道容量度量方法：能够灵活利用信道容量 香农公式分析具体高斯白噪声信道。（★△） 令作业内容： 离散对称信道的信道容量的估算，连续高斯白噪声信道容量的估算 ◇讨论内容： 对于连续高斯白噪声信道，带宽趋于无穷，信道容量是否也趋于无穷？信道容量与
3、 随机过程（8 学时）（支撑课程目标 1） 3.1 随机过程的基本概念 3.2 平稳随机过程 3.3 高斯随机过程 3.4 平稳随机过程通过线性系统 3.5 窄带随机过程 3.6 正弦波加窄带随机过程 3.7 高斯白噪声 目标及要求： 1）熟悉随机过程的两种定义方法，学会平稳随机过程的判决方法，熟悉平稳随机过 程功率谱的定义，了解引入遍历随机过程的工程意义； 2）掌握平稳随机过程通过线性系统后，输出的功率谱密度与输入的功率谱密度及 系统的传递函数之间的关系（） 3）掌握高斯随机过程的定义和重要性质；（） 4）熟悉窄带随机过程的数学表示方法：包络相位法、同相分量和正交分量法；掌握 窄带随机过程包络和相位的概率密度函数、同相分量和正交分量的统计特性；（） 5）掌握正弦波加窄带高斯过程包络的概率密度函数；（） 6）高斯白噪声的物理意义；（） 作业内容： 平稳随机过程通过线性系统功率谱密度的计算、随机过程功率谱密度和自相关函数 之间的变换 讨论内容： 窄带信号的表示 自学拓展： 4、 信道（4 学时）（支撑课程目标 1） 4.1 无线信道和有线信道 4.2 信道的数学模型 4.3 信道特性对信号传输的影响 4.4 信道中的噪声 4.5 信道容量 目标及要求： 1）了解有线信道和无线信道的传输特性； 2）掌握调制信道和编码信道的研究范围，理解乘性干扰和加性干扰的特性（） 3）熟悉信道特性对信号传输的影响，信号无失真传输的条件，瑞利衰落和频率选择 性衰落的产生机理（） 4）掌握热噪声和散粒噪声的产生机理及功率谱密度函数；噪声等效带宽的定义和 等效原则（） 5）掌握离散信道（重点是对称信道）的信道容量度量方法；能够灵活利用信道容量 香农公式分析具体高斯白噪声信道。（） 作业内容： 离散对称信道的信道容量的估算，连续高斯白噪声信道容量的估算 讨论内容： 对于连续高斯白噪声信道，带宽趋于无穷，信道容量是否也趋于无穷？信道容量与
三要素之间的关系 自学拓展： 5、棋拟调制系统(10学时)（支撑课程目标2,3,4） 5.1幅度调制原理 5.2线性调制抗噪声性能 5.3信道特性对信号传输的非线性调制原理 5.4调频系统的抗噪声性能 5.5各种模拟调制系统比较 女目标及要求： 1)掌握调制的目的和作用： 2)掌握AM、DSB、SSB、VSB调制信号的实现方法（原理框图），已调调信号的频谱 特性：（★） 3)掌握AM、DSB、SSB、VSB解调实现方法（原理框图），学会分析解调前和解调后 信噪比分析计算（★△） 4)掌握角度调制的基本概念，窄带调频和宽带调频的带宽分析计算，理解调频信号 的相干解调和非相干解调机理，以及抗噪声性能分析（★△） 5)从已调信号占用带宽，解调器输出端信噪比，调制解调设备复杂程度来比较各种 模拟调制系统。（★） 6)了解频分复用的基本概念，以及实现原理框图。 令作业内容： 各种模拟调制系统解调器输出端信噪比估算，己调信号带宽的估算 令讨论内容： 单边带调制技术和包络检波技术 自学拓展： 6、数字基带传输系统（10学时)（支撑课程目标2,3,4） 6.1数字基带信号（码型波形的选择）以及功率谱分析 6.2数字基带传输性能分析 6.2.1无码间串扰 6.2.2抗噪声性能分析 6.2.3眼图 6.3部分响应和时域均衡 ◇目标及要求： 1)学习和了解数字基带信号的特征（数字基带信号的表达方法，常用数字基带信 号的码型波形特点)，能够进行数字基带信号的功率谱分析。 2)重点学习数字基带传输系统的原理，掌握码间串扰的概念和无码间串扰的时域 和频域条件，根据奈奎斯特第一准则设计无码间串扰的数字基带传输系统：学 习掌握数字基带信号的接收原理，对不同数字基带传输系统进行误码率分析： 学会眼图的测试方法，并能分析眼图所体现的信号参数。（★△） 3)了解部分响应系统的目的，通过学习第1类和第Ⅳ类部分响应系统中相关编码 和预编码的具体规则、频域和时域特性，了解各类部分响应系统的基本原理和 特性。 4)定性了解均衡的目的以及时域均衡的基本原理
三要素之间的关系 自学拓展： 5、 模拟调制系统（10 学时）（支撑课程目标 2，3，4） 5.1 幅度调制原理 5.2 线性调制抗噪声性能 5.3 信道特性对信号传输的非线性调制原理 5.4 调频系统的抗噪声性能 5.5 各种模拟调制系统比较 目标及要求： 1）掌握调制的目的和作用； 2）掌握 AM、DSB、SSB、VSB 调制信号的实现方法（原理框图），已调调信号的频谱 特性；（） 3）掌握 AM、DSB、SSB、VSB 解调实现方法（原理框图），学会分析解调前和解调后 信噪比分析计算（） 4）掌握角度调制的基本概念，窄带调频和宽带调频的带宽分析计算，理解调频信号 的相干解调和非相干解调机理，以及抗噪声性能分析（） 5）从已调信号占用带宽，解调器输出端信噪比，调制解调设备复杂程度来比较各种 模拟调制系统。（） 6）了解频分复用的基本概念，以及实现原理框图。 作业内容： 各种模拟调制系统解调器输出端信噪比估算，已调信号带宽的估算 讨论内容： 单边带调制技术和包络检波技术 自学拓展： 6、数字基带传输系统（10 学时）（支撑课程目标 2，3，4） 6.1 数字基带信号（码型波形的选择）以及功率谱分析 6.2 数字基带传输性能分析 6.2.1 无码间串扰 6.2.2 抗噪声性能分析 6.2.3 眼图 6.3 部分响应和时域均衡 目标及要求： 1） 学习和了解数字基带信号的特征（数字基带信号的表达方法，常用数字基带信 号的码型波形特点），能够进行数字基带信号的功率谱分析。 2） 重点学习数字基带传输系统的原理，掌握码间串扰的概念和无码间串扰的时域 和频域条件，根据奈奎斯特第一准则设计无码间串扰的数字基带传输系统；学 习掌握数字基带信号的接收原理，对不同数字基带传输系统进行误码率分析； 学会眼图的测试方法，并能分析眼图所体现的信号参数。（） 3） 了解部分响应系统的目的，通过学习第 I 类和第 IV 类部分响应系统中相关编码 和预编码的具体规则、频域和时域特性，了解各类部分响应系统的基本原理和 特性。 4） 定性了解均衡的目的以及时域均衡的基本原理
令作业内容： 数字基带信号码型波形图、无码间串扰的计算和判断、误码率的计算。 ◆讨论内容： 均衡技术 ◇自学拓展： 7、数字带通传输系统（12学时)（支撑课程目标2,3,4） 7.1二进制数字调制原理 7.1.1二进制振幅键控(2ASK) 7.1.2二进制频移键控(2SK) 7.1.3二进制相移键控(2PSK) 7.1.4二进制差分相移键控(2DPSK) 7.2二进制数字调制系统的抗噪声性能 7.2.1二进制振幅键控(2ASK)系统的抗噪声性能 7.2.2二进制频移键控(2FSK)系统的抗噪声性能 7.2.3二进制相移键控(2PSK)系统的抗噪声性能 7.2.4二进制差分相移键控(2DPSK)系统的抗噪声性能 7.3二进制数字调制系统的性能比较 7.4多进制数字调制原理和抗噪声性能 ☆目标及要求： 1)重点学习二进制数字频带传输的调制原理(OOK、2FSK、2PSK和2DPSK的调制 原理、相干/非相干解调方法、信号表达式、调制解调框图、信号波形、功率谱 分析等)以及2PSK中的相位模糊问题。（★△） 2)学习分析二进制数字调制系统的抗噪声性能（采用不同调制技术，不同解调方 法时的误码率分析和计算)（★） 3)能够对不同系统的有效性和可靠性以及对信道特性的敏感性等方面进行定性定 量的分析比较。（★） 4)定性了解多进制数字调制的原理和抗噪声性能。 令作业内容： 二进制数字频带调制信号波形图、调制解调框图、带宽计算、误码率的计算。 ◇讨论内容： 高阶调制系统的频谱利用率（比如BPSK,QPSK,8PSK,16PSK等与香农极限的 比较) 令自学拓展： 8、新型数字带通调制技术(2学时)（支撑课程目标2） 8.1正交振幅调制 8.2最小频移键控 8.3正交频分复用 ◇目标及要求： 1)定性了解正交振幅调制(QAM)、最小频移键控(MSK)、正交频分复用(OFDM) 的基本原理 令作业内容： 令讨论内容：
作业内容： 数字基带信号码型波形图、无码间串扰的计算和判断、误码率的计算。 讨论内容： 均衡技术 自学拓展： 7、数字带通传输系统（12 学时）（支撑课程目标 2，3，4） 7.1 二进制数字调制原理 7.1.1 二进制振幅键控（2ASK） 7.1.2 二进制频移键控（2FSK） 7.1.3 二进制相移键控（2PSK） 7.1.4 二进制差分相移键控（2DPSK） 7.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能 7.2.1 二进制振幅键控（2ASK）系统的抗噪声性能 7.2.2 二进制频移键控（2FSK）系统的抗噪声性能 7.2.3 二进制相移键控（2PSK）系统的抗噪声性能 7.2.4 二进制差分相移键控（2DPSK）系统的抗噪声性能 7.3 二进制数字调制系统的性能比较 7.4 多进制数字调制原理和抗噪声性能 目标及要求： 1） 重点学习二进制数字频带传输的调制原理（OOK、2FSK、2PSK 和 2DPSK 的调制 原理、相干/非相干解调方法、信号表达式、调制解调框图、信号波形、功率谱 分析等）以及 2PSK 中的相位模糊问题。（） 2） 学习分析二进制数字调制系统的抗噪声性能（采用不同调制技术，不同解调方 法时的误码率分析和计算）（） 3） 能够对不同系统的有效性和可靠性以及对信道特性的敏感性等方面进行定性定 量的分析比较。（） 4） 定性了解多进制数字调制的原理和抗噪声性能。 作业内容： 二进制数字频带调制信号波形图、调制解调框图、带宽计算、误码率的计算。 讨论内容： 高阶调制系统的频谱利用率（比如 BPSK，QPSK，8PSK，16PSK 等与香农极限的 比较） 自学拓展： 8、新型数字带通调制技术（2 学时）（支撑课程目标 2） 8.1 正交振幅调制 8.2 最小频移键控 8.3 正交频分复用 目标及要求： 1） 定性了解正交振幅调制（QAM）、最小频移键控（MSK）、正交频分复用（OFDM） 的基本原理 作业内容： 讨论内容：