27484 通信原理与系统
南京理工大学编
一、课程性质与设置目的要求
《通信原理与系统》课程是江苏省高等教育自学考试电子工程专业的必修课，是为培养自学应考者了解和掌握现代通信的基本知识和理论而设置的一门重要的专业基础理论课。
当今世界已进入了飞速发展的信息时代。通信技术与传感、计算机技术紧密结合，成为21世纪国际社会和世界经济发展的新的强大推动力。《通信系统原理》以现代通信系统为背景，介绍通信系统的工作原理和基本分析方法。它不是针对具体的哪一种通信方式，而是从各种通信方式中概括出一般的模型，针对这个模型来讨论通信系统的组成、通信系统的工作原理和通信系统的性能指标。它以模拟通信系统为基础，重点讲授数字通信，包括数字基带传输、数字频带传输、模拟信号的数字传输、数字信号的最佳接收、差错控制编码、同步技术等。
设置本课程的目的和要求：通过本课程的学习，使自学应考者了解和掌握现代通信系统的基本原理和分析方法，掌握模拟和数字通信系统的组成、调制和解调原理及性能，掌握数字信号基带传输和载波传输的基本技术、模拟信号数字传输系统的基本原理、同步原理和纠错编码的基本概念。学生应具备必要的电子线路、数字电路、信号与系统、概率论与数理统计等课程的知识。学生应按照本大纲的要求学习和掌握相关的知识，通过课后作业加深对概念的理解，并加强运用通信基础知识解决实际问题的能力。为后续的各类通信系统课程的学习及独立分析和设计新的通信系统打下基础。
二、考试目标（考核知识点、考核要求）
第一章 绪论
一、考核知识点
（一）通信系统的组成
（二）信息及其度量
（三）通信系统的主要质量指标
二、考核要求
（一）通信系统的组成
1、识记：（1）通信系统模型；（2）模拟通信系统和数字通信系统的概念；
2、领会：（1）模拟通信系统和数字通信系统的组成；（2）数字通信的优点；（3）通信系统的分类；
（二）信息及其度量
1、识记：（1）信息量的概念和单位；（2）熵的定义；
2、领会：（1）信息量与出现概率的关系；（2）信息的相加特性；
3、应用：（1）数字通信中码元信息量的计算；（2）平均信息量的计算；
（三）通信系统的主要质量指标
1、识记：（1）码元速率；（2）信息速率；（3）误码率；
2、领会：（1）通信系统的有效性指标；（2）通信系统的可靠性指标；
3、应用：（1）码元速率的计算；（2）信息速率的计算；
第二章 确知信号
一、考核知识点
（一）确知信号的频率性质：频谱、频谱密度、能量谱密度和功率谱密度；
（二）确知信号的时域性质：自相关函数和互相关函数。
二、考核要求
（一）确知信号的频率性质
1、识记：（1）功率信号的频谱；（2）能量信号的频谱密度；（3）能量信号的能量谱密度；（4）功率信号的功率谱密度；
（二）确知信号的时域性质
1、识记：（1）能量信号的自相关函数；（2）功率信号的自相关函数；（3）能量信号的互相关函数；（4）功率信号的互相关函数；
2、领会：（1）能量信号的自相关函数和能量谱密度的关系；（2）功率信号的自相关函数与功率谱密度的关系。
第三章 随机过程
一、考核知识点
（一）平稳随机过程；
（二）高斯随机过程；
（三）随机过程通过线性系统；
二、考核要求
（一）平稳随机过程
1、识记：（1）随机过程的数字特征；（2）广义平稳随机过程与狭义平稳随机过程的概念；（3）平稳随机过程的相关函数；（4）平稳随机过程的功率谱密度；
2、领会：（1）平稳随机过程的相关函数的特点；（2）平稳随机过程的相关函数与功率谱密度的关系；
3、应用：（1）随机过程数字特征的计算；（2）随机过程平稳性的判定；
（二）高斯随机过程
1、识记：（1）高斯随机过程的定义；（2）窄带高斯随机过程的概念；（3）白噪声的概念；（4）正弦波加窄带高斯过程的数学模型；
2、领会：（1）窄带平稳高斯随机过程的正交表示及其正交分量的统计特性；（2）窄带平稳高斯随机过程的包络和相位的统计特性；（3）正弦波加窄带高斯过程的包络和相位的统计特性；
（三）随机过程通过线性系统
1、领会：随机过程通过线性系统后输出随机过程的数字特征与输入随机过程的关系；
2、应用：线性系统输出随机过程功率谱密度的计算。
第四章 信道
一、考核知识点
（一）信道的数学模型；
（二）信道的加性噪声；
（三）信道容量；
二、考核要求
（一）信道的数学模型
1、识记：（1）信道的定义；（2）调制信道与编码信道的组成；（3）恒参信道的特点及其主要类型；（4）随参信道的特点及其主要类型；
2、领会：（1）调制信道模型；（2）编码信道模型；（3）恒参信道对信号传输的影响；（4）随参信道对信号传输的影响；
（二）信道的加性噪声
1、识记：信道的加性噪声的主要来源及其特点；
（三）信道容量
1、识记：（1）信道容量的定义；（2）决定信道容量的要素；
2、领会：（1）离散信道的信道容量；（2）连续信道的信道容量；
3、应用：信道容量的计算；
第五章 模拟调制系统
一、考核知识点
（一）振幅调制（AM）原理及抗噪性能；
（二）双边带调制（DSB）原理及抗噪性能；
（三）单边带调制（SSB）原理及抗噪性能；
（四）调频（FM）系统原理及抗噪性能；
二、考核要求
（一）振幅调制（AM）原理及抗噪性能
1、识记：（1）振幅调制的框图与数学模型；（2）振幅调制信号的时域表示与频谱；（3）信号带宽；（4）调制制度增益；
2、领会：（1）振幅调制信号的产生；（2）振幅调制信号的相干解调；（3）振幅调制信号的包络检波解调；
3、应用：（1）振幅调制信号的数学模型；（2）相干解调时输入信噪比和输出信噪比计算；（3）包络检波时调制制度增益的计算；
（二）双边带调制（DSB）原理及抗噪性能
1、识记：（1）DSB的框图与数学模型；（2）DSB信号的时域表示与频谱；（3）DSB信号的带宽；（4）DSB系统的调制制度增益；
2、领会：（1）DSB信号的产生；（2）DSB信号的相干解调；（3）DSB信号的包络检波解调；
3、应用：（1）DSB信号的数学模型；（2）DSB信号相干解调时输入信噪比和输出信噪比计算；（3）DSB系统调制制度增益的计算；
（三）单边带调制（SSB）原理及抗噪性能
1、识记：（1）SSB的框图与数学模型；（2）SSB信号的时域表示与频谱；（3）SSB信号的带宽；（4）SSB系统的调制制度增益；
2、领会：（1）SSB信号的产生；（2）SSB信号的相干解调；
3、应用：（1）SSB信号的数学模型；（2）SSB信号相干解调时输入信噪比和输出信噪比计算；（3）SSB系统调制制度增益的计算；
（四）调频（FM）系统原理及抗噪性能
1、识记：（1）调频波与调相波的数学模型；（2）瞬时相位、瞬时相位偏移、瞬时频率、瞬时频率偏移；（3）FM信号的调频指数；（4）FM信号的最大频偏；（5）FM信号的带宽；
2、领会：（1）FM信号的产生；（2）FM信号的鉴频解调； (3) FM信号解调中的门限效应；
3、应用：（1）FM信号的数学模型；（2）FM信号解调时输入信噪比和输出信噪比计算；（3）FM系统调制制度增益的计算；
第六章 数字基带传输系统
一、考核知识点
（一）数字基带信号及其频谱特性；
（二）基带传输的常用码型；
（三）无码间串扰的基带传输特性；
（四）眼图；
（五）部分响应系统；
二、考核要求
（一）数字基带信号及其频谱特性
1、识记：（1）单极性不归零码、双极性不归零码、单极性归零码、双极性归零码的时域波形；（2）数字基带信号频谱中稳态波分量和交变波分量；
2、领会：数字基带信号频谱频谱的组成
3、应用：（1）单极性二进制序列的功率谱密度计算；（2）双极性二进制序列的功率谱密度计算；
（二）基带传输的常用码型
1、识记：（1）传号交替反转（AMI）码编码规则；（2）3阶高密度双极性码（HDB3）的编码规则；
2、领会：（1）AMI码的特点；（2）HDB3码的特点；（3）成对选择三进码（PST码）、数字双相码（Manchester码）、延迟调制码（ Miller码）、传号反转码（CMI码）和4B/3T码的编码规则与特点；
3、应用：（1）将二进制序列编成AMI码；（2）将二进制序列编成HDB3码；
（三）无码间串扰的基带传输特性
1、识记：（1）无码间串扰时基带传输特性应满足的条件；（2）基带系统的奈奎斯特带宽与奈奎斯特速率；（3）双极性基带传输系统无码间串扰时的误码率；（4）单极性基带传输系统无码间串扰时的误码率；
2、领会：（1）码间串扰产生的原因；（2）理想低通传输特性的特点；（3）升余弦滚降传输特性的特点；（4）基带传输系统最佳门限电平的选取；
3、应用：（1）无码间串扰的基带传输特性的设计；（2）基带传输系统无码间串扰时误码率的计算；
（四）眼图
1、识记：观察眼图的方法；
2、领会：（1）眼图形成的原理；（2）眼图与码间串扰、噪声的关系；
（五）部分响应系统
1、识记：（1）第Ⅰ类部分响应系统的预编码、相关编码和模2判决；（2）常见的五类部分响应波形、频谱特性和加权系数；
2、领会：（1）第Ⅰ类部分响应系统的组成框图与工作原理；（2）部分响应的一般形式；
3、应用：部分响应系统冲激响应与频率特性的分析；
第七章 数字带通传输系统
一、考核知识点
（一）二进制振幅键控（2ASK）；
（二）二进制移频键控（2FSK）；
（三）二进制移相键控（2PSK）与二进制差分相位键控（2DPSK）；
（四）二进制数字调制系统的性能比较；
（五）多进制数字调制系统；
二、考核要求
（一）二进制振幅键控（2ASK）
1、识记：（1）2ASK信号的数学模型与时域波形；（2）2ASK信号的功率谱；（3）2ASK信号的带宽；（4）2ASK系统的误码率
2、领会：（1）2ASK信号的调制方法；（2）2ASK信号非相干解调(包络检波法)的框图、工作原理与各点信号的时域波形；（3）2ASK信号相干解调(同步检测法)的框图、工作原理与各点信号的数学模型；
3、应用：（1）相干解调时2ASK系统的误码率计算；（2）非相干解调时2ASK系统的误码率计算；
（二）二进制移频键控（2FSK）
1、识记：（1）2FSK信号的数学模型与时域波形；（2）相位不连续的2FSK信号的功率谱；（3）相位不连续的2FSK信号的带宽；（4）2FSK系统的误码率
2、领会：（1）2FSK信号的调制方法；（2）2FSK信号相干解调的框图、工作原理与各点信号的时域波形；（3）2FSK信号过零检测法解调的框图、工作原理与各点信号的时域波形；
3、应用：（1）相干解调时2FSK系统的误码率计算；（2）非相干解调时2FSK系统的误码率计算；
（三）二进制移相键控（2PSK）与二进制差分相位键控（2DPSK）；
1、识记：（1）2PSK、2DPSK信号的数学模型与时域波形；（2）绝对码与相对码的概念；（3）差分编码器与差分解码器；（4）2PSK信号的功率谱；（5）2PSK信号的带宽；（6）2PSK、2DPSK系统的误码率
2、领会：（1）2PSK、2DPSK信号的调制方法；（2）2PSK信号相干解调的框图、工作原理与各点信号的时域波形；（3）2DPSK信号相干解调(极性比较法)的框图、工作原理与各点信号的时域波形；（4）2DPSK信号差分相干解调方式(相位比较法)的框图、工作原理与各点信号的时域波形；
3、应用：（1）同步检测法解调时2PSK系统的误码率计算；（2）极性比较法解调时2DPSK系统的误码率计算；（3）相位比较法解调时2DPSK系统的误码率计算；
（四）二进制数字调制系统的性能比较
1、领会：（1）在相同误码率的情况下，2ASK、2FSK、2PSK系统所需要的信噪比关系；（2）在相同信噪比的情况下，2ASK、2FSK、2PSK系统的误码率大小；
（五）多进制数字调制系统
1、识记：（1）多进制振幅键控、多进制频移键控和多进制相移键控的基本概念；（2）QPSK的信号矢量图、数学模型与时域波形；
2、领会：（1）p/2、p/4体系 QPSK、QDPSK信号的产生；（2）QPSK信号相干解调的框图、工作原理与各点信号的时域波形；（3）极性比较法解调QDPSK信号的框图、工作原理与各点信号的数学模型；（4）相位比较法解调QDPSK信号的框图、工作原理与各点信号的数学模型；
第九章 模拟信号的数字传输
一、考核知识点
（一）抽样定理；
（二）模拟信号的量化；
（三）脉冲编码调制（PCM）；
（四）增量调制（DM）；
二、考核要求
（一）抽样定理
1、识记：（1）低通抽样定理；（2）带通抽样定理；
2、领会：（1）由抽样后的信号恢复原始信号的内插公式；（2）自然抽样定理的特点；（3）平顶抽样定理的特点；（4）脉冲振幅调制（PAM）的原理；
3、应用：（1）低通信号、带通信号抽样速率的计算；
（二）模拟信号的量化；
1、识记：（1）均匀量化的概念；（2）13折线A律非均匀量化；（3）15折线m律非均匀量化；
2、领会：（1）量化的物理过程；（2）13折线A律非均匀量化的段落与各段斜率；
3、应用：（1）均匀量化时量化信噪比的计算；（2）对数压缩特性对大、小信号的量化信噪比的改善程度；
（三）脉冲编码调制（PCM）；
1、识记：（1）自然二进码、折叠二进码的编码规则；（2）13折线A律PCM编码的规则；（3）PCM信号的码元速率和带宽；
2、领会：（1）逐次比较型编码器框图及工作原理；（2）PCM译码器框图及工作原理；（3）PCM系统的抗噪声性能；
3、应用：（1）根据抽样电平计算PCM编码结果；（2）根据PCM编码值译出信号电平；（3）PCM编码与均匀量化的线性编码的转换；
（四）增量调制（DM）；
1、识记：（1）增量调制量化信噪比公式；（2）增量调制误码信噪比公式；
2、领会：（1）增量调制的基本原理；（2）增量调制的过载特性与动态编码范围；（3）PCM系统的抗噪声性能；
3、应用：（1）增量调制避免过载的条件；（2）增量调制量化信噪比的计算；
第十章 数字信号的最佳接收
一、考核知识点
（一）最佳接收准则
（二）最佳接收机
（三）匹配滤波器
（四）最佳基带传输系统
二、考核要求
（一）最佳接收准则
1、识记：（1）最小错误概率准则；（2）最大似然准则；
2、领会：最小错误概率判决准则的计算；
（二）最佳接收机
1、识记：最小差错概率准则下最佳接收机的结构；
2、领会：（1）二进制确知信号最佳接收机误码性能；（2）二进制确知信号的最佳形式；（3）普通接收机与最佳接收机的性能比较；
（三）匹配滤波器
1、识记：（1）匹配滤波器的概念；（2）匹配滤波器的冲激响应；（3）匹配滤波器的传递函数；
2、领会：（1）匹配滤波器的原理；（2）匹配滤波器形式的最佳接收机；
3、应用：信号匹配滤波器传递函数与冲激响应的计算；
（四）最佳基带传输系统
1、识记：最佳基带传输系统的设计准则；
2、领会：（1）最佳基带传输系统的组成；（2）理想信道下最佳基带传输系统的设计；（3）最佳基带传输系统的误码性能；
第十一章 差错控制编码
一、考核知识点
（一）纠错编码的基本原理；
（二）线性分组码；
（三）循环码；
（四）卷积码；
二、考核要求
（一）纠错编码的基本原理
1、识记：（1）码长、码重、码距和最小码距的概念；（2）奇偶校验码；（3）恒比码；（4）正反码；
2、领会：（1）分组码的检错、纠错能力与最小码距的关系；（2）奇偶校验码的检错原理及其检错能力；（3）恒比码的检错原理及其检错能力；（4）正反码的检错、纠错原理及其检错、纠错能力；
3、应用：分组码纠错、检错能力的计算；
（二）线性分组码
1、识记：（1）线性分组码的定义；（2）汉明码的定义及特点；（3）监督矩阵和生成矩阵的概念；（4）校正子的概念；
2、领会：（1）线性分组码的编码原理；（2）线性分组码的译码原理；（3）典型生成矩阵与系统码；
3、应用：（1）汉明码监督矩阵和生成矩阵的计算；（2）线性分组码校正子的计算；
（三）循环码
1、识记：（1）循环码的特点；（2）码多项式的概念；（3）生成多项式和生成多项式矩阵的概念；（4）系统循环码的概念；
2、领会：（1）循环码的编码原理；（2）寻找(n,k)循环码生成多项式的办法；（3）系统循环码的编码电路及其工作原理；（4）系统循环码的译码电路及其工作原理；
3、应用：（1）循环码生成多项式和生成多项式矩阵的计算；（2）系统循环码生成矩阵的计算；
（四）卷积码
1、识记：（1）卷积码的特点；（2）卷积码的树状图、网格图和状态图；
2、领会：（1）卷积码的编码原理；（2）寻找(n,k)循环码生成多项式的办法；（3）系统循环码的编码电路及其工作原理；（4）系统循环码的译码电路及其工作原理；
3、应用：（1）计算卷积码的输出序列；（2）卷积码生成矩阵和截短监督矩阵的计算；
第十三章 同步原理
一、考核知识点
（一）载波同步；
（二）码元同步；
（三）群同步；
二、考核要求
（一）载波同步
1、识记：（1）载波同步的概念与作用；（2）载波相位误差对解调性能的影响；
2、领会：（1）插入导频法实现载波同步的框图及工作原理；（2）平方变换法和平方环法的框图及工作原理；（3）同相正交环法的框图及工作原理；
3、应用：载波同步系统的性能指标；
（二）码元同步
1、识记：（1）位同步的概念与作用；（2）位同步误差对解调性能的影响；
2、领会：（1）插入导频法实现位同步的框图及工作原理；（2）包络检波—滤波法的工作原理；（3）全数字锁相环实现位同步的框图及工作原理；
3、应用：位同步系统的性能指标；
（三）群同步
1、识记：（1）群同步的概念；（2）巴克码的自相关函数；
2、领会：（1）连贯式插入法实现群同步的工作原理；（2）间隔式插入法滑动同步检测电路的工作原理；（3）群同步保护电路的工作原理；
三、有关说明和实施要求
为了使本大纲的规定在个人自学、社会助学和考试命题中得到贯彻和落实，针对有关问题说明如下，并进而提出实施要求。
一、关于考核目标的说明
为了使考核内容具体化和考试要求标准化，本大纲在列出考试内容的基础上，对各章规定了考核目标，使自学应考者能够进一步明确考试内容和要求，更有目的地系统学习教材，使社会助学者能够更全面地、有针对性地分层次进行辅导，使考试命题者能够更加明确命题范围，更准确地安排试题的知识能力层次的难易度，本大纲在考核目标中按照识记、领会、应用三个层次规定其应达到的能力层次要求。三个能力层次是递进等级关系。各能力层次的含义是：
识记：能知道有关的名称、概念、知识的意义，并能正确地认识和表达。
领会：在识记的基础上，能全面地把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，并能够在实际应用中理解和领会。
应用：在识记和领会的基础上，能对问题进行正确的阐述和分析，能运用所学的知识理解和分析实际问题。
二、关于自学教材和参考材料
本课程使用教材为：《通信原理》（第6版），樊昌信、曹丽娜编著，国防工业出版社，2006年。
参考资料：《通信系统原理》，沈振元、聂志泉、赵雪荷，西安电子科技大学出版社，1993年10月第1版。
三、自学方法指导
1．在全面系统学习的基础上掌握基本概念、基本知识、基本方法和技巧。本课程内容涉及模拟通信系统和数字通信系统，知识、范围比较广泛，全书是一个整体，各章又有相对独立性。自学者应首先全面系统地学习各章，深刻通信系统的理论；其次，应当识记通信原理中的基本概念、基本知识、基本分析方法，同时注意各章之间的联系，然后，在全面系统的基础上掌握重点，有目的地深入学习重点章节，但切忌在没有了解全貌的情况下孤立地去抓重点，押题目。
2．要把概念、原理、方法与实际应用结合起来学习，自学应考者应该懂得通信系统原理上理论性与工程性很强的一门课程，在学习中切忌死记硬背，而应当把课程内容与实际应用联系起来，加深领会教材内容，进而在实际工作中能够灵活运用。
3．在理解概念和原理的基础上，认真学习教材中的例题，做好每一章的习题，举一反三，在解题过程中，领会含义，理解概念。这对加深对教材内容的理解很有帮助。
四、对社会助学的要求
1．社会助学者应根据本大纲规定的考试内容和考核目标，认真钻研指定教材，明确本课程的特点和学习要求，对自学应考者进行有效的辅导，引导他们防止自学中的各种偏向，把握社会助学的正确方向。
2．要正确处理基本知识与应用能力的关系，努力引导自学应考者将识记、领会同应用联系起来，把基本知识转化为实际工作能力。
3．要正确处理重点和一般的关系。课程内容有重点与一般之分，但考试内容是全面的，而且重点与一般是相互影响的，不是截然分开的。社会助学者应指导自学应考者全面系统地学习教材，掌握全部考试内容和考核知识点，在此基础上再突出重点。总之，要把重点学习同兼顾一般结合起来，切勿孤立地抓重点，把自学应考者引向猜题押题。
五、关于命题考试的若干要求
1、本课程的命题考试，应根据本大纲所规定的考试内容和考试目标来确定范围和考核要求，不要任意扩大和缩小考试范围，提高或降低考核要求。考试命题覆盖到各章，并适当突出重点章节，体现本课程的重点内容。
2、试题要合理安排难度结构。试题难易可分为易、较易、较难、难四个等级。每份试卷中，不同难易试题的分数比例一般为：易占20%，较易占30%，较难占30%，难占20%。必须注意，试题的难易度与能力层次不是一个概念，在各能力层次中都会存在不同难度的问题，切勿混淆。
3、本课程考试试卷可能采用的题型有：选择题、填充题、名词解释题、简答题和综合题（包含计算题）。各种题型的具体样式参见本大纲附录。
附录 题型举例
一、选择题
1、广义信道可划分为（ ）。
①传输媒介和编码信道；②调制信道和传输媒介；③调制信道和编码信道；④恒参信道和随参信道
2、若解调器输入噪声功率谱密度相同，输入的信号功率也相等，则在双边带信号解调器输出端的信噪比与单边带信号解调器输出端的信噪比之比为（ ）。
①1：2；② 2：1 ；③1：1 ；④1：4
二、填充题
1、一个连续信道的信道容量受B、n0、S这三个要素的影响，其中B代表的含义是 ，n0代表的含义是
，S代表的含义是 。
2、2ASK、2FSK、2PSK这三种数字调制方式中，从抗加性高斯白噪声的性能上看，它们优劣的排列顺序是 。
三、名词解释题
1、信道容量
2、载波同步
四、简答题
1、衡量一个通信系统的主要性能指标是什么？在模拟和数字通信系统中，各自用什么参数来表示？
2、2PSK信号和2DPSK信号可以用哪些方法产生和解调？它们是否可以采用包络检波法解调？为什么？
五、综合题
1、已知四进制数字信号的传码率为2400波特，若要求系统的传信率不变，问变换成二进制信号时的传码率为多少？
2、设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度1´10-4W/Hz，在该信道中传输DSB信号，调制信号m(t)的频带限制在5kHz，而载波是100kHz，边带功率10KW，载波功率40kW。若接收机的输入信号首先经过一个合适的一个理想带通滤波器滤波，然后进行相干解调，试问：
（1）解调器输入端的信噪功率比为多少？
（2）解调器输出端的信噪功率比为多少？
（3）如果采用包络检波非相干解调，解调器输出端的信噪功率比又为多少？