课程编号：25081
课程名称：现代通信原理
英文名称：Modern Communication Principle
学时与学分：学时：64 学分：4
课程性质、目的及任务
现代通信原理是电子信息工程、通信工程等专业的一门重要的专业主干课。主要学习现代通信的各种常用方式及其基本原理、性能和分析方法。本课程包含模拟通信和数字通信的基本概念和性能指标，信息和信道理论，模拟调制系统，模拟信号的数字传输，数字基带传输系统，数字载波传输系统，数字信号的最佳接收，信道复用和同步原理等内容，配合以一定的教学实验加强对课程的理解和知识应用能力。
通过本课程的学习，学生应掌握现代通信的基本原理、各种通信方式的性能及其分析方法，初步学会运用数学方法分析和设计简单的模拟通信系统和数字通信系统。
课程内容比较繁杂、涉及较广的先修知识，要求教师合理组织教学。讲授过程力求条理清楚、突出重点；对重点、难点问题从不同角度和层次上深入浅出地说明问题；注意与先修知识的衔接和糅合，以及课程内容的联系性和连贯性；结合必要的练习和实验，使学生对课程内容有一个总体把握和较全面的理解。
学生在学习过程中应作好预习和复习，在理解的基础上及时整理和精化所学内容；独立完成作业和实验；勤于思考和提问，弄清涉及的先修知识点。
课程内容、教学要求及学时分配
课堂教学（56学时）
1、现代通信概论（2学时）
掌握模拟通信系统和数字通信系统的组成结构和各部分作用，了解通信系统各部分所面临和须解决的各种实际问题，了解通信系统分类方法和性能指标。
2、信息和信道（4学时）
掌握熵的概念、连续信源熵和离散信源熵计算、比特率和码率的区别。
了解信道模型及信道分类，掌握加性噪声概念、信道容量概念，理解香农公式的含义并掌握其运用。
3、 模拟调制系统（10学时）
掌握常规双边带调制、抑制载波双边带调制、带边带调制和残留边带调制的数学原理。
滤波法、相移法线性调制实现原理；掌握相干解调、包络检波实现原理。
（1）模拟线性调制系统的抗噪性能
掌握模拟调制系统的抗噪分析模型，各种线性调制/解调系统的调制制度增益计算，AM包络检波门限效应及其改善方法。
（2）模拟角调制原理
掌握调频、调相的时域、频域数学表达和图形描述，间接调频和间接调相，窄带调频和宽带调频，调频带宽计算。
（3）调频和解调的实现
掌握直接法和间接法调制过程和原理，鉴频解调和窄带调频相干解调过程和原理。
（4）鉴频解调的抗噪性能
了解大信噪比下的调制制度增益计算，小信噪比下的门限效应及其改善方法。
（5）模拟调制的综合性能比较及其应用
掌握各种模拟调制/解调系统的有效性、可靠性和设备复杂度对比和排序，基于综合性能的不同应用场合。
（6）模拟调制系统的载波同步
了解插入导频法和同相正交环法获取解调相干载波的过程和原理。
（7）频分复用
理解频分复用概念、原理和系统构成。
4、模拟信号的数字传输（10学时）
（1）模拟信号数字化过程
掌握信源编码与模数转换，数字化意义，抽样、量化和编码的概念。
（2）模拟信号的抽样
理解低通和带通抽样定理及其频域解释，脉冲振幅调制概念，理想抽样、自然抽样、平顶抽样频谱和调制/解调原理及其联系和区别。
（3）抽样值的量化
掌握最佳均匀量化及其量化信噪比计算，非均匀量化概念及其压扩法实现原理，对数量化及其折线近似。
（4）信源编码系统
掌握脉冲编码调制系统组成原理和国际标准PCM编码规则；理解增量调制系统组成原理，斜率过载和颗粒噪声；了解自适应差分脉冲编码调制系统组成原理。
（5）时分复用
掌握时分复用概念和复用帧结构；了解PCM30/32路时分复用系统，复接/分接和帧同步、群同步。
5、数字基带传输系统（14学时）
（1）系统组成
掌握数字基带传输系统的组成原理。
（2）数字基带常用码型
理解码型设计原则，常用二进制和多进制码型的时域波形和频谱结构，各种码型的频谱特点、位定时提取和纠错检错能力、编译码设备复杂度和与信源统计特性的无关性。
（3）无码间串扰的基带传输特性
理解基带脉冲再生与码间串扰机制；掌握无码间串扰传输系统的时域和频谱特性，无码间串扰的理想传输特性和滚降传输特性。
（4）时域均衡
掌握用时域均衡方法调整传输系统，使之满足无串扰条件。
（5）部分响应系统
理解利用部分响应系统，解决无码间串扰传输系统中频带利用率和位定时误差敏感度之间矛盾的原理；掌握第I类、第Ⅱ类部分响应系统的编解码方法；掌握各类部分响应系统的特性差异。
（6）基带传输的抗噪性能
掌握基于贝叶斯分类的二元、多元码最佳判决门限及其误码率估计。
（8）数字信号的最佳接收
理解匹配滤波器和最小错误概率最佳接收机原理。
（9）眼图
掌握从示波器眼图上，利用实验手段估计基带系统码间串扰情况、最佳判决门限、位定时误差敏感度和抗噪性能的原理和方法。
（10）位同步原理
理解利用数字锁相法，从信道编码中提取位定时信息，并用以调整收端本地位同步脉冲的原理。
6、 数字调制系统（12学时）
（1）二进制数字调制
掌握2ASK 、2FSK、 2PSK和2DPSK等二进制调制解调原理。
（2）多进制数字调制
理解QPK、QDPSK、16QAM、MSK、GMSK等多进制调制解调原理。
（3）数字调制系统的抗噪性能
理解二进制、多进制调制系统的误码率分析方法。
（4）数字调制的综合性能比较及其应用
掌握各种数字调制方式的综合性能比较及其不同的应用场合。
（5）数字调制系统的载波同步
理解平方交换法提取相干载波原理，相位模糊现象及其克服方法；理解实际使用的平方锁相环法和同相正交锁相环法提取相干载波原理。
7、 综合讲练（4学时）
综合性习题点评、实例剖析和讨论等。
课程实验（8学时）
实验一 数字基带信号
1、用示波器观察和分析比较NRZ、RZ、BNRZ、BRZ、BPH、AMI、HDB3等常用数字基带码型的不同特点。
2、观察HDB3信号位同步提取电路中的有关波形和译码输出波形，熟悉HDB3位同步提取和编译码过程。
3、根据给定的信道特性和收端本地位同步调整间隔要求，设计适当的基带码型并用实验箱实现数字基带信号通信。
实验二 数字锁相环与位同步
1、观察数字锁相环同步器相位同步过程，观察位同步信号的相位抖动。
2、观察附加门和扣除门的工作状态。
3、用数字锁相法提取位同步信号。
实验三 数字调制与频率合成
1、用示波器观察2ASK、2FSK、2DPSK信号的波形。
2、用频率计和万用表测量频率合成器输出信号频率与环路控制电压及环路分频器分频比之间的关系。
3、根据给定的有效性和可靠性要求设计数字载波复用系统。
实验四 数字解调
1、测试2DPSK相干解调器各点波形。
2、测试2FSK过零检测解调器各点波形。
3、设计相对码反变换器。
教材和参考资料
教材：樊昌信等编著.《通信原理》（第5版）. 北京: 国防工业出版社, 2001.
参考资料：
1.曹志刚等.《现代通信原理》. 北京: 清华大学出版社, 1992.
2.王福昌编著.《通信原理学习指导与题解》. 武汉: 华中科技大学出版社, 2002.