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通信原理
第9次开课
开课时间: 2024年09月02日 ~ 2025年01月12日
学时安排: 3学时每周
当前开课已结束 已有 900 人参加
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spContent=自从有了人类活动,就产生了通信。在人类的活动过程中需要相互传递信息,也就是将带有信息的信号通过某种系统由发送者传送给接收者,这种信息的传送过程就是通信。“通信原理”是电子、通信、信息类学生必不可少的一门主干课程,将为后续课程的学习奠定必要和必不可少的基础。
自从有了人类活动,就产生了通信。在人类的活动过程中需要相互传递信息,也就是将带有信息的信号通过某种系统由发送者传送给接收者,这种信息的传送过程就是通信。“通信原理”是电子、通信、信息类学生必不可少的一门主干课程,将为后续课程的学习奠定必要和必不可少的基础。
—— 课程团队
课程概述

很久以来,人们寻求各种方法来实现信息的传送。我国古代利用烽火台传送边疆警报,古希腊人用火炬的位置表示字母符号,一站一站地传送信息,这种光信号的传输构成最原始的光通信系统。利用击鼓鸣金来报时或传达作战命令,这也是最原始的声信号传输。以后又出现了信鸽、旗语、驿站等抄送消息的方法。这些原始的通信方式,无论在距离、速度方面,还是可靠性与有效性方面都很差。直到19世纪初,人们开始利用电信号传输消息,通信方式才发生了根本变化。1837年,莫尔斯发明了电报,1876年贝尔发明了电话。19世纪末,人们开始利用电磁波传送无线电信号。从此,传输电信号的通信方式得到广泛应用和迅速发展。

现代通信技术的发展日新月异,而且正在迅速地向各个领域渗透。特别是通信技术与计算机技术的结合,正在以前所未有的力度促进通信网、计算机网和综合业务网的发展。这就要求人们能了解和掌握现代通信的基本原理和技术,以面对信息社会的发展。

“通信原理”是随着通信技术的发展而发展起来的一门课程,它主要研究各类通信系统的基本构成原理,分析其性能指标。由于新的通信方式层出不穷,其课程内容也在不断地发展和更新。掌握好本课程的基本内容,对后续专业课的学习将起到至关重要的作用。通信系统的核心是信号设计。本课程在强调信号的数学表达和推导的同时,力求把握通信发展的脉络,阐述透彻基本概念和基本分析方法。

我校自1995年开始开设通信原理课程,经过多年建设,已拥有一支以教授、副教授为主体的教学队伍,学历结构、年龄结构和学缘结构合理,他们责任心强、业务精良,保证了课程建设的高质量与高水平。课程组于2009年新开发了通信原理课程网站,建立了丰富的网上学习资源,提供了课程的理论教学、课程设计和实验环节等教学资源,使得课堂教学延伸到了课外,深受学生的好评。

本课程获评2014年湖北省精品资源共享课,2016年武汉理工大学教学团队,2020年线上线下混合式教学湖北省一流本科课程,2023年教育部第二批国家级一流本科课程(线上一流课程)。

授课目标

1、了解通信系统的组成和各部分的作用、随参信道对信号的影响、高斯白噪声的特性、码元传输速率、信息传输速率的概念、通信系统可靠性和有效性的指标。

2、掌握确知信号的能量谱密度、功率谱密度、希尔伯特变换,掌握平稳随机过程的概念和特征、窄带高斯过程的时域表达式和统计特性、正弦波加窄带高斯过程的包络及相位分布、随机过程通过线性系统时域和频域分析。

3、掌握AMDSBSSB以及VSB系统组成、调制解调原理,各种线性调制信号的时域表达式、频谱和带宽,FM信号的产生和解调原理,线性和非线性调制系统的性能比较。能进行线性调制系统和非线性调制系统的带宽和抗噪声性能分析。

4、了解基带传输系统的组成,掌握常见数字基带信号传输码型、频谱,部分响应系统的频率特性和特点,能分析无码间串扰二进制基带系统的抗噪声性能、理解眼图。

5、了解抽样、量化、编码的概念,数字压扩技术,掌握A13折线编码原理,能进行PCM系统的抗噪声性能分析和计算。

6、掌握二进制数字调制信号的产生和解调方法、信号波形、频谱,能进行二进制数字调制系统的抗噪声性能的分析和计算。

7、了解最小频移键控的数学描述、正交调制与解调、OFDM的调制解调原理,理解最小频移键控的最小频率间隔和相位连续条件、IDFTDFTOFDM调制解调中的作用。

8、掌握纠错编码基本原理、常用简单编码、线性分组码的系统码产生方法,进行监督矩阵、生成矩阵的计算,了解循环码的编译码电路和卷积码编码方法。

课程大纲

第1章 通信系统概述

1.通信的历史回顾

2.通信系统的组成

3.噪声的来源及分类

4.高斯白噪声

5.频谱管理

6.模拟通信系统性能

7.数字通信系统性能

第1章 单元测试

第1章作业

第2章 通信信号分析

1.信号的频谱和频谱密度

2.信号的功率谱密度和能量谱密度

3.希尔伯特变换

4.随机过程

5.平稳随机过程概念

6.各态历经的平稳随机过程

7.平稳随机过程的自相关函数性质

8.功率谱密度及维纳-辛钦定理

9.高斯分布及高斯过程

10.窄带随机过程及数学表示

11.白噪声

12.正弦波加窄带高斯噪声(1)

13.正弦波加窄带高斯噪声(2)

14.信号通过线性系统的不失真条件及随机过程通过线性系统的特性

第2章 单元测试

第2章作业

第3章 模拟调制系统

16.调频系统的抗噪声性能

17.调频系统小信噪比时的门限效应

1.模拟调制系统基本概念、调制目的与方法

2.幅度调制原理

3.AM信号:普通调幅波

4.DSB信号:双边带信号

5.SSB信号:单边带信号

6.VSB信号:残留边带信号

7.线性调制系统的抗噪性能

8.SSB相干解调抗噪声性能分析

9.DSB和SSB抗噪声性能比较

10.AM抗噪声性能

11.AM系统小信噪比下的门限效应

12.FM和PM信号的时域表达式和单音调制波形

13.FM信号的频谱——窄带调频

14.FM信号的频谱——宽带调频

15.调频信号的产生和解调

第3章 单元测试

第3章作业

第4章 数字信号的基带传输

1.基带传输系统基本概念及信号波形

2.基带信号的数字表达

3.基带脉冲传输特点及定量分析

4.无码间干扰系统传输函数特性

5.奈奎斯特第一准则

6.满足无码间干扰实际系统的传输函数

7.无码间干扰基带系统中噪声的影响和噪声参数

8.无码间干扰基带系统误码率计算

9.眼图

10.部分响应系统概述

11.部分响应系统的一般形式

12.位同步

13.均衡技术

第4章作业

第4章 单元测试

第5章 模拟信号数字化

1.PCM系统模型

2.PCM术语

3.PCM系统的奈奎斯特带宽

4.抽样定理(1)

5.抽样定理(2)

6.实际抽样

7.抽样信号的量化

8.非均匀量化

9.13折线法压缩特性

10.自然二进制码和折叠二进制码

11.电话信号的编译码

12.电话信号的编译码器

13.PCM系统的抗噪声性能

14.增量调制DM

15.PCM信号的时分复用和复接

16.帧同步

第5章 单元测试

第5章作业

第6章 基本的数字调制技术

1.移幅键控(2ASK)

2.2FSK调制方法

3.移相原理

4.2ASK解调接收信号描述

5.2ASK非相干解调

6.2ASK相干解调

7.匹配滤波器的结构

8.2ASK的匹配滤波解调

9.2FSK非相干和相干解调

10.2FSK的匹配滤波器解调

11.2PSK与2DPSK非相干解调(1)

12.2PSK与2DPSK非相干解调(2)

13.2PSK与2DPSK相干解调

14.2PSK的匹配滤波器解调

15.四进制数字信号的调制解调

16.DQPSK

17.DQPSK调制电路

18.DQPSK解调

19.载波同步

第6章作业

第6章 单元测试

第7章 现代调制技术

1.单载波与多载波

2.多载波实现方案

3.OFDM定义及优点

第7章 单元测试

第7章作业

第8章 纠错编码技术

1.减小误码率措施

2.错码的分类及差错控制方法

3.差错控制编码基本原理

4.分组码

5.码距与码集合检纠错能力的关系

6.几种简单的差错控制编码

7.线性分组码基本概念

8.一般线性分组码的编码原理

9.错误图样

10.线性分组码的性质:封闭性

11.线性分组码的变形

12.码多项式

13.循环码的特性

14.循环码的编码方法

15.循环码的编码

16.循环码的译码电路

第8章 单元测试

第8章作业

学习指南

《通信原理》课程学习指南

第1章学习指南

第2章学习指南

第3章学习指南

第4章学习指南

第5章学习指南

第6章学习指南

第7章学习指南

第8章学习指南

素材资料库

贝塞尔函数值表

常用傅里叶变换对

常用术语中英文对照

数字基带信号功率谱公式推导

误差函数表

专业术语和概念检索

学生优秀作品

案例库

PCM系统与帧同步的实际应用

QAM在集群系统中的实际应用

Turbo码在3G通信中的应用

基带传输均衡技术的实际应用

卷积码在通信系统中的应用

模拟调制系统的实际应用

数字调制技术的实际应用

无线扩频通信技术的应用

移动通信中纠错编码技术的应用和发展

展开全部
预备知识

概率论、信号与系统、高频电子线路

参考资料

 材:

   王虹,卢珞先,朱健春.通信系统原理.北京:国防工业出版社,2014

参考书:

   1)樊昌信.通信原理(第7版).北京:国防工业出版社,2012年;

   2Jefferey S. Beasley. Modern Electronic Communication, 北京:清华大学出版社,2009

   3)沈振元.通信系统原理.西安:西安电子科技大学出版社,2008

   4)曹丽娜.通信原理(7)学习辅导与考研指导.北京:国防工业出版社,2012

常见问题

Q : 线上学习有什么具体要求?

A :在线学习情况,包括讨论次数,作业完成情况,测试情况,都有具体要求,会根据实际学习情况在公告栏给出。

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