《数字通信》教学大纲

一、教学目的

通过本课程教学，使学生了解现代数字通信的新技术及其发展动向，掌握数字通信的基本原理和基础理论，具备数字通信系统分析和设计的能力。

二、教学内容与要求

第一章：绪论(1学时)

1 本章教学内容：(1) 数字通信系统的组成，(2) 通信信道的特征及数学模型，(3) 数字通信发展的回顾与展望。

2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解数字通信系统和通信信道的基本特征，掌握常用的通信信道的描述方法。

3 本章教学重点：（1）通信信道的特征及数学模型。

4 本章教学难点：无。

第二章：确定与随机信号分析(5学时)

1 本章教学内容：(1) 带通与低通信号的表示（2学时），(2) 波形的信号空间表示（3学时）。

2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解带通与低通信号的概念、波形信号空间的概念，掌握带通与低通信号间的转换关系、对信号集中的信号进行信号空间分解的方法。

3 本章教学重点：（1）带通信号的各种表示方法及与等效低通信号的关系，（2）波形的信号空间表示。

4 本章教学难点：（1）带通和低通随机过程。

第三章：数字调制方法(8学时)

1 本章教学内容：(1) 无记忆调制方法（3学时），(2) 有记忆信号传输方式（2学时），(3) 数字调制信号的功率谱（3学时）。

2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解各种调制方式的数学模型和信号谱计算的基本方法，掌握各种调制方式的产生方法、描述方式、星座图等，以及各种调制方式各自的特点和差异。

3 本章教学重点：（1）各种数字调制方法，（2）调制信号功率谱计算。

4 本章教学难点：（1）有记忆信号传输的描述，（2）调制信号功率谱计算。

第四章：AWGN信道的最佳接收机(10学时)

1 本章教学内容：(1) 波形与矢量信道的模型（1学时），(2) 带限信号传输的最佳检测和错误概率（3学时），(3) 功限信号传输的最佳检测和错误概率（2学时），(4) 非相干检测（2学时），(5) 有记忆传输方式的检测（1学时），(6) CPM信号的最佳接收机（1学时）。

2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解各种类型调制信号在AWGN信道下的最佳接收机的设计方法，掌握相干检测和匹配滤波的概念，掌握带限信号、功限信号的最佳接收机性能分析方法，掌握非相干检测的设计方法，以及CPM信号的最佳接收机设计方法。

3 本章教学重点：（1）AWGN信道最佳接收机设计，（2）最佳检测，（3）差错概率。

4 本章教学难点：（1）差错概率的计算，（2）有记忆信号、CPM信号的最佳检测。

第五章：载波和符号同步(6学时)

1 本章教学内容：(1) 载波相位估计（3学时），(2) 符号定时估计（1学时），(3) 载波相位和符号定时的联合估计（1学时），(4) 最大似然估计器的性能特征（1学时）。

2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解信道未知载波相位及定时误差的来源、信道参数估计的最大似然方法，掌握载波相位估计和符号定时估计的面向判决和非面向判决的各种方法。

3 本章教学重点：（1）载波相位估计，（2）符号定时估计。

4 本章教学难点：（1）面向判决和非面向判决的信号参数估计。

第六章：信息论基础(2学时)

1 本章教学内容：(1) 信道模型和信道容量（2学时）。

2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解信道容量的概念，掌握计算信道容量的基本方法。

3 本章教学重点：（1）信道模型，（2）信道容量。

4 本章教学难点：（1）信道容量的计算。

第九章：通过带限信道的数字通信(6学时)

1 本章教学内容：(1) 带限信道的信号设计（2学时），(2) 有ISI和AWGN信道的最佳接收机（2学时），(3) 信道均衡（2学时）。

2 本章教学要求：通过本章课程的学习，要求学生理解带限信道的特点、带限信道的Nyquist准则、受控ISI的设计思想以及均衡器的原理，掌握带限信道的信道模型、受控ISI信道的逐符号检测和最佳检测的实现、线性均衡器和判决反馈均衡器的设计方法。

3 本章教学重点：（1）带限信道的信号设计，（2）信道均衡。

4 本章教学难点：（1）部分响应信号，（2）均衡算法。

第十一、十五章：多信道和多载波系统概述，多天线系统概述（2学时）

1 本章教学内容：(1) 多信道和多载波通信以及OFDM系统（1学时），(2) 多天线MIMO系统（1学时）。

2 本章教学要求：本章安排为新技术介绍讲座，通过本章课程的学习，要求学生了解多信道和多载波通信的特点、OFDM系统的原理，多天线系统的信道模型、MIMO系统中信号的传输与检测。

3 本章教学重点：（1）OFDM，（2）MIMO。

4 本章教学难点：（1）OFDM系统的调制和解调，（2）MIMO的信道容量。

三、教学方式

课堂授课。

四、考核方式与成绩评定

考核方式：开卷

成绩评定：考试成绩70% + 平时成绩30%（报告、作业）。

五、教材及主要参考书目

教材：

[1] John G. Proakis , Digital Communication（Fifth Edition）[M]. 电子工业出版社，2013年8月第五版。

参考书：

[2] Stephen G. Wilson, Digital modulation and coding [M]. 电子工业出版社，《通信与信息科学教育丛书》，英文版。

（大纲撰写人：许 渤）

（大纲审稿人：李兴明）