《通信原理》PPT课件 曹丽娜 西安电子科技大学

 
课件内容： 
第1章 绪 论 
学习目标了解 信息、消息和信号的含义；理解 模拟信号与数字信号的区别；了解 通信系统的组成、分类和通信方式；熟悉 数字通信的优缺点；掌握 信息度量的方法；掌握 通信系统性能指标的定义、计算及其关系。 
1.0 – 第0讲 导学篇│通信简介 
内容主线 
1.0.1 信使三姐妹 
1.0.2 通信的历程  
1.0.3 通信的意义  
1.1 – 第1讲 通信系统的组成  
1.1.1 一般(基本)模型 
1.1.2 模拟通信系统 
1.1.3 数字通信系统 
1.2 – 第2讲 系统分类和通信方式  
1.2.1 通信系统分类 
1.2.2 通信方式 
1.3 – 第3讲 信息的度量  
1.3.1 信息量 
1.3.2 信源熵 
1.4 – 第4讲 通信系统的性能指标 
1.4.1 有效性指标 
1.4.2 可靠性指标 
第1章 单元测试 
第3章 随机过程 
本章内容属于前修课程的内容，请参照教材和提供的课件进行自学和复习，本章不测试。但是，本章内容是本课程重要的数学工具，在自学和复习过程中，应熟悉下列内容，为后续章节的学习打下基础： 随机过程的定义和数字特征； 平稳过程的定义、各态历经性、相关函数和功率谱密度； 高斯过程的定义、性质、一维概率密度和分布函数； 随机过程通过线性系统、输出和输入的关系； 窄带过程的表达式和统计特性；  正弦波加窄带高斯噪声的统计特性； 高斯白噪声及其通过低通或高通滤波器的情形。 
3.1 随机过程的基本概念 
3.1.1 随机过程的分布函数 
3.1.2 随机过程的数字特征 
3.2 平稳随机过程 
3.2.1 定义 
3.2.2 各态历经性（遍历性） 
3.2.3 平稳过程的自相关函数 
3.2.4 平稳过程的功率谱密度（PSD） 
3.3 高斯随机过程 
3.3.1 定义 
3.3.2 重要性质 
3.3.3 高斯随机变量 
3.4 平稳随机过程通过线性系统 
3.5 窄带随机过程 
3.5.1 同相和正交分量的统计特性 
3.5.2 包络和相位的统计特性 
3.6 正弦波加窄带高斯过程 
3.7 高斯白噪声和带限白噪声 
本章自学复习， 不测试 
第4章 信道 
学习目标理解 信道的定义、分类和模型；熟悉 恒参信道的特性及其对信号传输的影响；熟悉 随参信道的特性及其对信号传输的影响；了解 信道噪声的统计特性掌握 信道容量和香农公式。 
4.0 – 第0讲 导学篇│信道简介 
定义分类 研究目的 研究方法 内容主线 
4.1 – 第1讲 狭义信道 
4.1.1 有线信道 
4.1.2 无线信道 
4.2 – 第2讲 信道数学模型 
4.2.1 调制信道模型 
4.2.2 编码信道模型 
4.3 – 第3讲 信道特性与影响 
4.3.1 恒参信道 
4.3.2 随参信道 
4.4 – 第4讲 信道噪声 
噪声类型 高斯白噪声 窄带高斯噪声 
4.5 – 第5讲 信道容量 
4.5.1 无扰信道的容量 
4.5.2 有扰信道的容量 
第4章 单元测试 
第5章 模拟调制系统 
学习目标了解 调制的目的、定义和分类；掌握 线性调制（AM/DSB/SSB/VSB）的原理 （表达式、波形、频谱和带宽、调制与解调）熟悉 线性调制系统的抗噪声性能；熟悉 FM和PM的基本概念、调制与解调方法；掌握 各种模拟调制系统的性能、特点和应用场合。 
5.0 – 第0讲 导学篇│调制简介 
内容主线 学习策略  
5.0.1 什么是调制（定义） 
5.0.2 为什么调制（目的） 
5.0.3 有哪些调制（分类） 
5.1 – 第1讲 幅度调制 Ⅰ（线性调制） 
5.1.1 幅度调制一般模型 
5.1.2 常规双边带调幅 AM 
5.1.3 抑制载波双边带DSB 
5.2 – 第2讲 幅度调制 Ⅱ（线性调制） 
5.2.1 单边带调制 SSB 
5.2.2 残留边带调制VSB 
5.3 – 第3讲 角度调制（非线性调制） 
5.3.1 FM和PM 
5.3.2 FM参数与带宽  
5.3.3 FM产生与解调 
5.3.4 FM特点与应用  
5.4 – 第4讲 模拟调制系统抗噪声性能 
5.4.1 分析模型-性能指标 
5.4.2 线性调制-相干解调 
5.4.3 AM调制-包络检波 
5.4.4 FM 调制-鉴频系统 
5.5 – 第5讲 模拟调制系统性能比较 
5.5.1 特点与应用 
5.5.2 典型例题 
第5章 单元测试 
第6章 数字基带传输系统 
学习目标了解 数字基带传输系统的组成及各部件作用；熟悉 数字基带信号及其频谱特性；掌握 常用传输码型的编/译和特点； 掌握 无码间串扰的基带传输特性；掌握 无码间串扰基带系统的抗噪声性能；熟悉 眼图、时域均衡、部分响应技术的目的、方法和作用。 
6.0 – 第0讲 导学篇│数字基带概述 
内容主线 学习策略 研究意义 系统组成 
6.1 – 第1讲 数字基带信号 Ⅰ  
6.1.1 基本码型 
6.1.2 频谱特性 
6.2 – 第2讲 数字基带信号 Ⅱ 
6.2.1 选码原则 
6.2.2 线路码型 
6.3 – 第3讲 无ISI基带传输特性 Ⅰ 
6.3.1 码间串扰 ISI 
6.3.2 Nyquist准则 
6.4 – 第4讲 无ISI基带传输特性 Ⅱ 
6.4.1 理想低通特性 
6.4.2 余弦滚降特性 
6.5 – 第5讲 基带系统抗噪声性能 
6.5.1 双极性基带系统Pe  
6.5.2 单极性基带系统Pe 
6.6 – 第6讲 眼图 
观察方法 眼图作用 眼图模型 性能评价 
6.7 – 第7讲 改善系统性能的措施 
6.7.1 均衡技术 
6.7.2 部分响应 
第6章 单元测试 
第7章 数字带通传输系统 
学习目标熟悉 二进制数字调制原理（表示式和波形、调制/解调器；频谱和带宽）掌握 二进制数字调制系统的抗噪声性能；理解 各种二进制数字调制系统的性能、特点和应用场合；熟悉 多进制数字调制的基本概念；掌握 4PSK/4DPSK信号的相位关系和调制解调原理。 
7.0 – 第0讲 导学篇│数字调制简介 
数字调制与模拟调制 内容主线 学习策略 
7.1 – 第1讲 二进制数字调制原理 Ⅰ 
7.1.1 2ASK和2FSK 
7.1 – 第1讲 二进制数字调制原理 Ⅱ 
7.1.2 2PSK和2DPSK 
7.2 – 第2讲 二进制数字已调信号的功率谱密度 
7.2.1 研究目的和分析方法 
7.2.2 2ASK / 2FSK的功率谱 
7.2.3 2PSK / 2DPSK的功率谱 
7.3 – 第3讲 二进制数字调制系统的抗噪声性能 
7.3.1 分析模型 
7.3.2 几个示例 
(1) 2ASK-相干解调系统的误码率 
(2) 2PSK-相干解调系统的误码率 
(3) 2DPSK-相干解调系统误码率 
(4) 2FSK-相干解调系统的误码率 
7.4 – 第4讲 二进制数字调制系统性能比较 
7.4.1 可靠性  
7.4.2 有效性 
7.4.3 适应性、复杂度  
7.5 – 第5讲 多进制数字调制原理 
7.5.1 特点与目的 
7.5.2 4PSK（QPSK） 
含改进方法：OQPSK 、/4相移QPSK  
7.5.3 4DPSK（QDPSK） 
第7章 单元测试 
第8章 新型数字带通调制 
因学时有限，本章不在大纲之列，请参看电子课件选学/自学。学习目标熟悉 正交振幅调制（QAM）的星座图、调制与解调原理、频带利用率；熟悉 最小频移键控 (MSK ) 的主要特点、附加相位轨迹、调制与解调原理；了解 高斯最小频移键控GMSK的基本原理、主要优缺点；数字 正交频分复用(OFDM)的基本原理、频谱特性和系统性能。 
8.1 正交振幅调制 （QAM） 
8.1.0 需求背景 设计思想 星座结构 设计准则 
8.1.1 16QAM信号的产生与解调 
8.1.2 MQAM信号的带宽和频带利用率 
8.2 最小移频键控（MSK）和高斯最小移频键控（GMSK） 
8.2.0 问题引出、究其原因、解决途径 
8.2.1 正交2FSK信号的最小频率间隔 
8.2.2 MSK信号的基本原理 
8.2.3 MSK信号的产生与解调 
8.2.4 MSK信号的功率谱 
8.2.5 MSK信号的误码性能 
8.2.6 高斯最小频移键控(GMSK) 
8.3 – 第3讲 正交频分复用（OFDM） 
8.3.0 问题引出 解决途径 
8.3.1 OFDM的基本原理 
8.3.2 OFDM的实现 
本章选学，自学，不测试 
第9章 数字信号的最佳接收 
学习目标熟悉 匹配滤波器和最佳接收准则；掌握 确知信号的最佳接收机结构、误码性能和最佳信号形式； 熟悉 随相信号的最佳接收机结构和误码性能；了解 实际接收机与最佳接收机的性能比较。 
9.0 – 第0讲 导学篇│接收部件 
研究目的 内容主线  
9.0.1 匹配滤波器 
9.1 – 第1讲 最佳接收准则 
9.1.1 似然函数 
9.1.2 似然准则 
9.2 – 第2讲 确知数字信号的最佳接收 
9.2.1 最佳接收机结构 
9.2.2 误码性能和信号设计 
9.3 – 第3讲 随相数字信号的最佳接收 
9.3.1 最佳接收机结构 
9.3.2 最佳接收机误码性能 
9.4 – 第4讲 最佳接收小结 
9.4.1 几点说明 
9.4.2 性能比较 
第9章 单元测试 
第10章 信 源 编 码 （模拟信号数字化 ） 
学习目标了解 抽样定理的内涵；熟悉 自然抽样和平顶抽样；理解 均匀量化和非均匀量化；掌握 PCM原理及其A律13折线编/译码原理；了解 差分 PCM原理和ΔM原理；熟悉 时分复用和多路数字电话的概念。 
10.0 – 第0讲 导学篇│抽样定理 
概述 内容主线 
10.0.1 低通抽样定理 
10.0.2 带通抽样定理 
10.1 – 第1讲 实际抽样 
10.1.1 自然抽样 
10.1.2 平顶抽样 
10.2 – 第2讲 量化 
10.2.1 量化原理 
10.2.2 均匀量化 
10.2.3 非均匀量化 
10.3 – 第3讲 脉冲编码调制（PCM） 
10.3.1 PCM基本原理 
10.3.2 A律13折线PCM编码 
10.3.3 PCM系统的性能 
10.4 – 第4讲 差分PCM和增量调制 
10.4.1 差分PCM（DPCM） 
10.4.2 增量调制(△M) 
10.5 – 第5讲 时分复用和PDH体系 
10.5.1 时分复用原理 
10.5.2 E体系和T体系 
第10章 单元测试 
第11章 差错控制编码 
因学时有限，本章不在大纲之列，请参看电子课件选学/自学。学习目标了解 差错控制的基本概念；理解 最小码距与纠检错能力；熟悉 几种常用的检错码；掌握 线性分组码的监督矩阵（H）、生成矩阵（G）及编译码方法；熟悉 循环码的生成多项式、G 、H、编译码方法； 了解 卷积码的编译原理和图形描述。 
11.1 概述 
编码目的、设计思想、差控方式  
11.2 纠错编码的基本原理  
原理、分类、码率、码重、最小码距d0 和检纠错能力的关系 
11.3 – 第3讲 纠错编码的性能 
系统带宽和信噪比Eb/n0的矛盾 
传输速率RB和信噪比Eb/n0的关系 
11.4 简单的实用编码 
11.4.1 奇偶监督码 
11.4.2 二维奇偶监督码（方阵码） 
11.4.3 恒比码（等重码） 
11.4.4 正反码 
11.5 （n  k）线性分组码 
汉明码、监督矩阵H、生成矩阵G 、校正子与错误图样、封闭性、最小距离 
11.6 循环码 
11.6.1 循环码原理 
11.6.2 循环码的编解码方法 
11.6.3 截短循环码 
11.6.4 BCH码 
11.6.5 RS码 
11.7 卷积码 
11.7.1 卷积码的基本原理 
11.7.2 卷积码的代数表述 
11.7.3 卷积码的解码 
11.8 Turbo码  
基本原理、编码器 
11.9 低密度奇偶校验码 
分类、构造、解码 
11.10 网格编码调制 —TCM 
11.10.1 TCM的基本概念 
11.10.2 TCM信号的产生 
11.10.3 TCM信号的解调 
本章选学，自学，不测试 
第13章 同 步 原 理 
学习目标了解 同步的作用和类型； 熟悉 载波同步的方法及载波相位误差对解调性能的影响；熟悉 位同步的方法及位同步误差对系统性能的影响；熟悉 群同步的方法、性能指标及群同步保护措施； 了解 网同步的概念。 
13.0 – 第0讲 导学篇│同步简介 
内容主线 
13.0.1 同步分类、作用和获取方法  
13.1 – 第1讲 载波同步 
13.1.1 载波同步的方法 
13.1.2 载波相位误差对解调性能的影响 
13.2 – 第2讲 码元（位）同步 
13.2.1 码元同步的方法 
13.2.2 码元同步误差对误码率的影响 
13.3 – 第3讲 群（帧）同步 
13.3.1 群同步的方法 
13.3.2 漏同步概率和假同步概率 
第13章 单元测试