《通信原理》复习指导-Total

1《通信原理》复习指导一、课程概述：《通信原理》课程主要讲述现代通信系统的基本组成、基本性能指标和基本分析方法，并以当前广泛应用的通信系统和不断发展的新技术为基本背景，在强调通信信号设计的数学表达和推导的同时，以各种调制技术的分析作为主线，紧紧围绕通信系统的有效性和可靠性这对基本矛盾展开分析，对各种通信系统的性能指标进行评价与比较。本课程的全部内容主要包括四大部分，兼顾了模拟通信和数字通信两大类型，尤为侧重数字通信。第一部分主要讲授通信系统的基本模型、基本性能指标和基本概念以及信息论初步理论、确定信号分析与随机过程信号分析等基本理论；第二部分主要讲授模拟通信系统的基本原理和基本性能指标分析；第三部分主要讲授数字通信系统的基本原理、基本技术、基本性能指标分析，包括模拟信号的数字化传输、数字信号基带传输系统、数字信号载波传输系统的基本理论，以及同步原理；第四部分主要讲授差错控制方式及信道编码理论、常见检纠错码、伪随机码等相关技术的基本概念与方法。通过本课程的学习，应使学生基本掌握运用确定信号分析理论以及随机过程信号分析理论对具体通信系统进行系统性能分析的方法、典型通信系统的基本模型、通信系统的时频域分析方法、通信系统中的信道编码技术、检纠错技术及同步原理等相关技术，为进一步学习其它相关专门通信专业知识打下初步的基础；此外也为相应的通信原理实验以及其它通信专业综合实验奠定一定的理论分析基础。二、各章基本要求及主要内容第一章绪论本章要求掌握通信的一般系统模型、模拟通信的系统模型、数字通信的系统模型和通信网系统模型，包括其基本概念、主要特征；了解通信系统的一般分类方法和分类依据；要求掌握对通信系统进行性能描述的主要性能指标，以及其在不同通信类型中的具体表现形式。主要内容：1、通信系统的基本概念2、通信系统的一般模型及构成3、模拟通信系统组成模型及主要特征4、数字通信系统组成模型及主要特征5、通信网系统模型及构成6、通信系统的分类（1、按消息物理特征分类（2、按调制方式分类（3、按传输信号的特征分类（4、按通信工作波段分类（5、按信号传输媒质分类（6、按传送信号的复用方式分类（7、按通信方式进行分类7、通信系统的性能度量：（1、通信系统质量的主要性能指标（2、模拟通信系统质量的性能指标（带宽、信噪比）（3、数字通信系统质量的性能指标（传码率和传信率、误码率和误信率）第二章确定信号分析理论本章要求简单了解确定信号的分类；掌握周期信号的傅立叶级数分析、傅立叶变换、2傅立叶变换的运算特性、单位冲击函数的傅立叶变换、功率信号的傅立叶变换、能量谱密度和功率谱密度、确定信号的相关函数、卷积运算、确定信号通过线性系统；要求理解希尔伯特变换、解析信号及频带信号与带通系统的相关概念及理论分析。主要内容：1、确定信号的分类（周期信号与非周期信号/能量信号与功率信号）2、周期信号的傅立叶级数分析（三角形式/指数形式的傅立叶级数）3、傅立叶变换（定义，傅立叶变换存在的充要条件）4、傅立叶变换的运算特性（包括线性、对称性、尺度变换性、时移性、频移性、时域微分性、频域微分性、时域积分性、时域卷积性、频域卷积性、时域抽样性、频域抽样性、相关运算、自相关运算）5、单位冲击函数δ(t)的定义及主要性质6、功率信号的傅立叶变换（1、常数A的傅立叶变换（2、正弦、余弦信号的傅立叶变换（3、周期信号的傅立叶变换（4、符号函数的傅立叶变换（5、单位阶跃函数的傅立叶变换（6、其它一些常见信号的傅立叶变换7、能量谱密度、功率谱密度、信号带宽8、确定信号的相关函数的定义、性质；相关函数与能量（功率）谱密度的关系9、互能量谱密度和互功率谱密度10、卷积的定义及其运算操作步骤；卷积的性质、卷积定理、函数与单位冲击函数的卷积11、信号不失真的条件12、线性系统的带宽13、低通滤波器与带通滤波器14、希尔伯特变换的定义；频域的变换及希尔伯特变换的性质15、解析信号的定义、性质、由实函数信号求其解析信号的方法、常见实信号的希尔伯特变换16、频带信号的定义及其表示法、带通系统的定义、带通系统的单位冲击响应、频带信号通过带通系统的响应分析（借助解析信号理论）第三章随机过程信号分析理论本章要求理解随机过程的统计（概率）特性、窄带随机过程、余弦波加窄带平稳高斯随机过程、循环平稳随机过程；要求熟练掌握高斯随机过程（正态）、平稳随机过程通过线性系统、匹配滤波器及其在最佳数字基带接收理论中的应用。主要内容：1、随机过程的分布函数和概率密度2、随机过程的数字特征3、两随机过程的联合分布函数和数字特征4、平稳随机过程（1、平稳随机过程的定义(2、严平稳随机过程的数字特征（3、宽平稳随机过程（广义平稳）（4、联合宽平稳随机过程（5、平稳随机过程相关函数的性质（6、各态历经性（遍历性）（7、平稳随机过程的功率谱密度（8、平稳随机过程的功率谱密度与自相关函数的关系（维纳-辛钦定理）（9、平稳随机过程功率谱密度的性质5、高斯随机过程（正态）的定义、性质、一维正态分布及其特性6、平稳随机过程通过线性系统（1、随机过程输出Y（t）的均值（统计平均）（2、随机过程输出Y（t）的自相关函数（3、X（t）输入和Y（t）输出的互相关函数与互功率3谱密度（4、输出Y(t)的功率谱密度（5、输出Y(t)的概率密度7、窄带随机过程（1、窄带随机过程的定义（2、窄带随机过程的表示式（3、窄带平稳随机过程的自相关函数与功率谱密度（4、Xc(t)、Xs(t)、α(t)、φ(t)的概率密度（5、窄带平稳高斯噪声通过相干解调器8、余弦波加窄带平稳高斯随机过程的概率密度分布9、匹配滤波器（1、匹配滤波器的定义（2、传输特性与单位冲击响应10、循环平稳随机过程的定义及其统计特性第四章信息论初步本章要求掌握信息源的统计特性描述及信息的度量方法、信息源的信源熵计算、信道容量及香农公式；要求理解条件熵、联合熵、互信息及其相互关系；要求了解香农关于无失真信息传输的相关结论、信源编码理论的基本应用及意义。主要内容1、信息源的统计特性描述2、离散信息源的信息度量3、连续信息源的信息度量4、信息源的信源熵5、条件熵、联合熵及互信息6、各类熵与互信息的相互关系7、有扰离散信道的信息传输(信道容量)8、有扰连续信道的信息传输(信道容量)9、香农公式（C.EShannon）及其应用10、香农无失真信息传输结论11、信源编码理论的基本应用及意义第五章信道与噪声本章要求了解通信信道的基本定义与分类方式，理解通信信道实例、信道的数学模型、分集接收原理、分集接收的具体实现方式、分集信号的合并方式，掌握恒参信道特性及其对信号传输的影响、随参信道特性及其对信号传输的影响。主要内容：1、信道的定义（狭义信道、广义信道）2、信道的分类3、恒参信道含义及其实例4、随参信道含义及其实例5、连续调制信道模型及其特征6、离散编码信道模型及其特征7、恒参信道传输特性及其对信号传输的影响8、随参信道的数学模型分析9、随参信道对信号传输的影响以及随参信道的衰落特性10、分集接收技术（1、分集接收原理（2、分集接收实现方式（3、分集信号合并方式11、通信系统中的噪声和干扰、噪声的来源及分类12、通信系统中几种常见噪声形式及其特征（白噪声、热噪声、高斯噪声、高斯型白噪声、窄带高斯噪声、带通型噪声）413、等效噪声带宽第六章模拟线性幅度调制系统本章要求掌握模拟幅度调制的基本概念、信号的时、频域表示式、频谱分析、调制原理、解调原理。其中重点掌握标准幅度调制（AM）、双边带调幅（DSB）、单边带调幅（SSB），此外能够正确理解残留边带调幅（VSB），以及各类幅度调制在信道加性白高斯噪声干扰下的抗噪声性能分析。主要内容：1、标准幅度调制（AM）（1、标准调幅的时域表示（2、标准调幅的频域表示（3、标准调幅的调制过程（4、标准调幅的功率分配及效率（5、标准调幅的解调2、双边带调幅（DSB）（1、双边带调幅的时、频域表示（2、双边带调幅的调制（3、双边带调幅的解调3、单边带调幅（SSB）（1、单边带调幅的时、频域表示（2、单边带调幅的调制（3、单边带调幅的解调4、残留边带调幅（VSB）（1、滤波法产生VSB信号（2、相移法产生VSB信号（3、残留边带调幅的相干解调（4、插入载波的包络检波5、模拟线性幅度调制系统噪声性能分析（1、调幅接收机模型（2、相干解调的抗噪声性能（3、非相干解调的抗噪声性能第七章模拟非线性角度调制系统本章要求掌握角度调制系统的基本概念、信号的时、频域表示式、频谱分析、调制原理、解调原理，其中重点掌握角度调频部分。此外能够理解角度调制系统在信道加性白高斯噪声干扰下的抗噪声性能分析、门限效应、预加重与去加重技术应用主要内容：1、相位调制2、频率调制3、调相与调频的关系4、窄带调频的时频域分析5、窄带调相的时频域分析6、宽带角度调频系统(1、单频调制时宽带调频信号的时频域分析(2、单频调制时的频带宽度及卡森准则(3、单频调制时的功率分配关系(4、任意多频调制时的宽带调频信号分析7、宽带角度调相系统（1、单频调制时宽带调相信号的时频域分析（2、单频调制时的频带宽度及卡森准则（3、单频调制时的功率分配关系（4、任意多频调制时的宽带调相信号分析8、调频信号的产生和解调9、角度调制系统的噪声性能分析10、角度调制的门限效应11、预加重滤波及去加重滤波技术第八章频分多路复用（FDM）技术及其应用本章要求掌握频分多路复用（FDM）技术的基本理论要点，同时要求了解其基本应用实例、超外差接收机的基本工作原理。此外能够理解通信系统中接收机的噪声系数及等效噪声温度等参数的基本含义。5主要内容：1、频分多路复用（FDM）的产生背景2、FDM的技术要点3、频分多路复用技术的实际应用，如立体声调频广播（FM）、黑白（彩色）广播电视、闭路电视（CATV）广播、通信卫星中的频分多址（FDMA）4、超外差接收机的基本工作原理及其基本组成5、接收机的噪声系数及等效噪声温度第九章模拟信号的数字化传输本章要求掌握奈奎斯特抽样定理以及脉冲编码调制（PCM）、时分多路复用技术的相关概念和理论；要求能够正确理解脉冲振幅调制（PAM）、增量调制（ΔM）以及差分脉冲编码调制（DPCM）的相关技术理论，并了解其实际应用。主要内容：1、低通抽样定理（奈奎斯特抽样定理）2、内插公式3、带通抽样定理4、理想抽样5、自然抽样6、平顶抽样7、脉冲振幅调制（PAM）的应用8、时分多路复用（TDM）技术原理9、时分多路复用（TDM）技术的主要制式及其应用10、脉冲编码调制（PCM）的基本原理11、PCM的取样过程12、均匀量化和非线性量化13、信号非线性压扩技术及A律13折线14、PCM编码原理和CCITT标准的PCM编码规则15、简单增量调制（ΔM）工作原理16、ΔM的临界过载条件17、增量调制（ΔM）性能分析18、差分脉冲编码调制（DPCM）工作原理19、预测器技术20、差分脉冲编码调制（DPCM）性能分析第十章数字信号的基带传输系统本章要求掌握数字基带信号波形及其功率谱密度分析，包括数字脉冲幅度调制（PAM）、常用数字PAM信号波形及码型、数字PAM信号的功率谱密度计算、常用线路码型；要求掌握通过加性白高斯噪声信道传输的数字基带信号的接收、数字PAM信号通过限带基带信道的传输、加性白高斯噪声干扰下数字PAM信号通过理想限带信道的最佳基带传输；要求理解眼图的基本概念、基本参数及其含义，并了解其实际应用；要求了解信道均衡的基本原理、部分响应系统的基本原理等相关内容。主要内容：1、数字基带信号码型和线路码型的设计原则2、数字基带信号的常用码型及其功率谱分析63、常用线路码型及其功率谱分析4、通过加性白高斯噪声信道传输的数字基带信号的接收（1、加性宽带高斯白噪声信道（2、基于低通滤波的接收解调方案及其误码率分析（3、基于匹配滤波器的最佳接收解调方案及其误码率分析5、无码间干扰基带传输的奈奎斯特准则6、升余弦滤波器性能分析及其应用7、加性白高斯噪声干扰下数字PAM信号通过理想限带信道的最佳基带传输条件8、眼图的生成和眼图主要参数及其含义9、信道均衡的