S-Paramics原理简介
Paramics Microsimulation
SIAS Limited
37 Manor Place
Edinburgh EH3 7EB
UK
译者胡树成
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目录
目录 i
图表目录 iii
1. 微观交通仿真简介 1
2. S-Paramics概述 2
3. 建立模型 4
3.1 原理 4
3.2 路网构建 4
3.2.1路网 4
3.2.2交通小区划分 5
3.3 车辆和交通需求 6
3.3.1车辆（Vehicles） 6
3.3.2出行需求（Trip Demand） 6
3.3.3分布图（Profiles） 6
3.3.4公共交通（Public Transportation） 7 3.3.5时段（Time Periods） 7
3.4 演示 7
4. 路径选择 9
4.1 路网 9
4.1.1道路等级 9
4.1.2停车场 10
4.2 驾驶人知识 10
4.3 静态路径选择 10
4.4 动态路径选择 11
4.5 多级路径选择 12
5. 模型校准（Calibration） 13
5.1 交通分配校准 13
5.2 交通需求校准 13
5.3 驾驶人行为校准 14
5.4 路网校准 14
5.4.1 变线点（hazards）和路标（signposts） 14
5.4.2可见度（visibility） 15
5.4.3可接受间隙（Gap Acceptance） 16
5.4.4路段属性（Link Attributes） 16
6. 仿真运行（Simulation） 17
7. 仿真结果分析（Analysis） 18
7.1 数据分析工具（Data Analysis Tool， DAT） 18
7.1.1 交通流（Flows） 18
7.1.2 排队（Queues） 19
7.1.3 旅行时间（Journey Times） 20
7.1.4 事件（Events） 20
7.2 经济评价（PEARS） 20
8. 信号控制与智能交通系统（ITS） 22
8.1 高级控制接口（Advanced Control Interface， ACI） 22
8.1.1交通信号 22
8.1.2智能交通系统（ITS） 22
8.2 ACI实例 23
8.2.1交通管理自动化（Automated Traffic Management，ATM） 23
8.2.2 UTC信号控制 23
9. 案例研究 25
9.1 大区域模型 25
9.1.1普利茅斯市（位于英格兰南部）（Plymouth） 25
9.1.2切姆斯福德（Chelmsford）（位于伦敦东部地区） 26
9.1.3阿尔克马尔（荷兰西北部城市）（Alkmaar） 26
9.2 城市交通控制系统和智能交通系统 27
9.2.1英格兰Hampton Court花展（大型活动交通组织） 27
9.2.2伦敦M25环行高速路 28
9.2.3停车场诱导系统 29
9.3 道路设计研究——超车研究 30
S-Paramics原理-第一章：微观交通仿真简介
微观交通仿真用计算机模型系统模拟路网中每个车辆和驾驶人行为。仿真模型在遵守道路规则的基础上，通过简单规则来研究道路中驾驶人的相互作用。个体车辆行为的仿真集合可以反映实际路网中道路交通流的真实情况。由于微观仿真能够实时显示可视化的输出结果，因此使其成为一种强有力的交流工具。
微观仿真技术（如S-Paramics）与确定性交通模型（如SATURN、TRIPS及VISUM）所采用的方法论存在很大差异。确定性交通模型在给定输入数据的前提下保证得出特定的输出结果。而现实生活中，交通数据很少是不变和可重复的，微观仿真方法论能够让交通建模人员在设计的解决方案中考虑交通可变性因素。
确定性模型系统不能解决事先没有设定的情况，因此作为预测性工具时会出现问题。拥挤路网中车辆的相互作用结果会很复杂，微观仿真可以自然地表示这种情况，使交通建模者能够了解设计方案在高密度交通量状况下的实施效果。
微观仿真模型可以详细地测试道路布局和交通需求、交通控制以及智能交通系统（ITS）变化的效果。如同在现实生活中一样，模型中小范围的局部设计改变可以对大范围的交通流产生很大的影响，其他方法论难以反映这种影响。
S-Paramics与ITS和城市交通控制系统（Urban Traffic Control，UTC）的接口使模型可以用来制定事件或大型活动管理的控制策略，评估自适应信号优化、城市或道路控制方案。如图1所示。
图1 S-Paramics与ITS连接
S-Paramics的优点是能够在大区域范围内进行微观交通仿真建模。微观交通仿真中“微观”是指模拟车辆间相互作用的层次，而对覆盖的地理范围大小没有限制。大型模型可以覆盖几百平方公里，这种能够将大区域交通问题的内在本质通过微观仿真进行表现的能力使S-Par amics成为交通建模者的强有力工具。
S-Paramics原理-第二章：Paramics概述
S-Paramics是模拟交通流的个体组成要素和拥堵的软件系统，并提供交通管理和路网设计的实时可视化结果。S-Paramics模拟路网中运行的每个车辆的行为及其相互作用，模型化详细的实际路网布局，包括公交运营特征、交通信号设置、驾驶人行为特点和车辆动力属性等特征。因此，S-Paramics能描述和评价不同种类和规模的路网拥堵的变化环境。
S-Paramics软件系统组件包括：
1） S-Paramics浏览器（S-Paramics Explorer，SPX）
S-Paramics浏览器提供访问S-Paramics主要功能模块和不同维护工具的集中界面。它基于微软视窗（Windows）浏览器概念，主要功能是启动S-Paramics的各功能模块，帮助用户管理和切换不同的S-Paramics模型。同时还有其他功能包括软件授权管理、批处理器管理和运行、访问外部应用程序的接口。
2）编辑/模拟/可视器（Editor/Simulator/Visualiser，ESV）
编辑/模拟/可视器是S-Paramics的主要界面，用来创建和编辑模型、运行模型、显示模型中车辆运行状况，同时生成路网中的交通流统计数据。
3）模拟/可视器（Simulator/Visualiser，SV）
模拟/可视器是ESV的简化版。具有模拟和可视功能，但不允许对模型进行编辑和生成统计数据。SV是附加模块，用来在没有完全S-Paramics授权情况下演示模型。
4）批运行（Batch Run）
批运行使用与ESV相同的模拟引擎，但是没有图形界面。它可以更快地运行模型，生成统计数据，但是没有编辑和可视功能。
5）矩阵估计（Matrix Estimation，ME）
矩阵估计可以输入以下三种数据：来自现有S-Paramics模型的路径信息、来自观测数据的初始矩阵、以及路边车辆计数数据。ME根据以上输入数据计算出行矩阵。同时，ME还可以进行敏感性分析，以评价调查数据的可靠性。
6）统计（Statistics）
统计模块，即S-Paramics数据分析工具（Data Analysis Tool，DAT），用于处理ESV 和批运行模块产生的统计结果，并以图形或表格形式显示出来。
7）批处理器（Batch Farm）
批处理器是SPX的组成部分，它可以使用一个计算机网络环境内的多台计算机同时运行模型，并对大量的运行结果进行管理。
8）经济评价（Program for Economic Assessment of Road Schemes，PEARS）
经济评价模块通过对模型的输出结果进行汇总，来计算路网变化造成的经济影响，并与项目的实施成本进行比较。
9）高级控制接口（Advanced Controller Interface， ACI）
高级控制接口可以实现自适应信号控制，并与ITS系统直接连接。
10）自动交通管理控制器（Automated Traffic Management （ATM） Controller）
自动交通管理器代表了高级控制接口的一种特殊应用，专门用于高速公路的模拟，如车流管理、事件检测和管理、硬路肩行驶和匝道控制。同时还可用于评价高速公路日常管理中I TS管理工具的效果，以及根据事件发生后的不同反应时间来测试高速公路事件管理方案。
S-Paramics原理-第三章：建立模型
3.1 原理
在交通建模者以简单且有限的元素来描述路网和交通需求的条件下，S-Paramics能够仿真复杂且有明显随机性的交通流。S-Paramics不需要建模人员预测可能存在的交通问题或以其他的属性来表示这些问题，因为这些问题是微观交通仿真过程的自然结果。S-Paramics反映现实世界的因果效应，而不依赖用人工模型和数学抽象表达道路交通。
例如，S-Paramics不需要用户描述不同地点分车道的车流量大小，如在接近交叉口处。S -Paramics能够定义驾驶人感知交叉口和决定变道的地点。每个车道的车流量取决于模型中驾驶人的决定。如果模型不能与观测数据相符，建模人员需要重新检查对向车流（Opposing flo w）、转向车流以及驾驶人决定变道的地点。
S-Paramics使用描述性方法控制驾驶人行为而不预先设定期望的结果。这样，在评价路网和出行需求变化时模型的预测能力将更加有效。
3.2 路网构建
仿真模型的建立包括一系列的关键步骤：首先必须确定研究区域的范围，该区域包含预期发生的直接或间接变化；接着，划分交通小区（zone）。交通小区既是道路用户进出路网的地点，又是需求的起讫点。需求代表了区与区间的出行。然后，建立路网模型，包括路段、小区连接线、交叉口和交通信号控制。最后为了加强模型的演示效果，模型中可以加入更详细的元素包括航拍图、3D建筑或街边设施等。
模型建立之后，通过与现场观测结果对比可以评价它的表现能力。这通过模型校准（cal ibration）来完成。模型校准是一个迭代过程，用来调整网络属性以确保模型中的交通流能够正确反映实际交通流。
3.2.1路网
S-Paramics将道路描述为单向路段对的集合，路段则通过节点连接起来。路段（link）表示路网中的道路，包括许多属性，如速度、宽度、车道数和基于车道的限制如公交专用车道。一般地，节点（node）表示路段连接后形成的交叉口区域。节点也可以是路段特征属性发生变化的地点，包括任何属性，如速度限制、车道数量或者曲线与方向变化。图2显示了S-Paramic s模型中节点、路段和交通小区是如何布局和编号的。
图2 路段、节点与交通小区
在交叉口，停车线（stop line）是驾驶人等候车辆间隙和从一个路段驶向下一个路段的地点，同时也用于描述车辆行驶路径的轨迹。
S-Paramics的路段可分为主要路段（major link）和次要路段（minor link）两种，并以此控制车辆的路径选择。由主要路段构成的路线为主要路线，由次要路段构成的路线则为次
要路线。驾驶人被划分为对路网熟悉和不熟悉两类，对路网不熟悉的驾驶人更倾向于使用主要路线。
为了管理路段创建任务，S-Paramics设置了路段种类集（road category），这一概念类似于Word处理器的样式列表。可以先定义路段种类，在建立模型时加以应用。同时S-Parami cs预先设置了一些路段种类。种类设置后，路段可按照路段种类或单独进行修改。
模型中信号化交叉口可以添加信号。信号既可应用于单个节点，也可包括含有多个节点的更复杂的地理范围。接着，为每一走向的车流分配相位和相位阶段，设置相位阶段时间。需要的话，信号控制可通过简单的“计划”（plans）语言调整相位阶段时间，或者通过与外部信号控制器相连来控制。
3.2.2交通小区划分
交通小区（zone）表示路网中车辆的进入与离开点。交通小区是车辆在网络中的逻辑进出点，也可能是特定的土地利用区域。当位于网络边界时，交通小区用来表示来自或去往某个方向的外部需求进入或离开网络。简单的单个交叉口或走廊模型可能只需要外部交通小区。
3.3 车辆和交通需求
3.3.1车辆（Vehicles）
S-Paramics可以仿真许多类型的车辆，从小汽车到重型货车（HGV）、轻轨、地铁车辆以及普通公共汽车。车辆类型可以按如下标准划分：
?路网的车头距；
?按车辆类型，如小汽车、轻型货车（LGV）、重型货车和出租车；
?按物理特征，如小型、中型或大型汽车；
?按出行目的，如通勤、商务或休闲；
?按尾气排放特征；
?旅客运输车辆。
每辆车均有一组基本的物理属性如节数及每部分的大小（拖挂车）、最大速度、加减速，还包括其它一些参数：分配的需求矩阵和发动机类型，其中发动机类型决定车辆的尾气排放量。
模型中的车辆都有一个名义上的驾驶人，驾驶人被赋予了一定程度的“感知度”（aware ness）和“急进度”（aggression）。感知度用于控制该车辆与其它车辆的协作程度，如通过
调整车头时距允许其它车辆变道。急进度用于控制驾驶人速度选择和道路使用、车辆超速或与前方车辆保持较小车头时距的可能性。
车辆类型还定义物理外观，虽然这对仿真结果没有任何影响，但是在模型向大众（如公众听证会）演示时有重要的作用。演示效果包括从真实复杂的外形到简单的长方体。
3.3.2出行需求（Trip Demand）
S-Paramics使用OD需求矩阵控制车辆进入路网的数量。OD需求矩阵可能分解到不同的矩阵水平代表不同的车辆或出行种类，或者把开发区新增的出行添加到模型中。例如，一个模型可能包含当前的需求矩阵和另一个新开发区带来的额外需求矩阵。OD需求还可能包含小型车辆的需求矩阵和单独的大型货车矩阵。
3.3.3分布图（Profiles）
用户定义的出发时间分布图控制车辆释放速率，可以单独分配到不同的矩阵。这些分布图的重要作用在于表示了一天内需求不断变化的过程，能够在较大时间范围内有效地运用微观交通仿真模型。
比较图3a和图3b，两张图片均表示了相同3个小时时段内的交通需求。图中每小时需求总量相同，但是需求分布表达的详细程度不同。图3a中以小时为单位表示的分布图过多估计了模型最初半小时的车辆数而低估了中间小时内高峰时段的车辆数。以小时为单位的分布图不能在模型中反映高峰和低谷时段的交通状况。
图3 以小时为间隔的分布图（a）和以5分钟为间隔的分布图（b）
S-Paramics允许建模人员以5分钟为单位调整车辆的产生数量，来反映实际发生的交通流。
3.3.4公共交通（Public Transportation）
按时刻表运营的公共交通在仿真模型中通过固定行车路线、公交站和时刻表来建模。公交线路在指定开始和终止路段后以最短路方式自动创建。当公交线路不在最短路径上时，可以通过指定中间路段来解决。在复制一个模型后，如果路网发生变化，公交路线会根据变化的路网在相同的始发、中间和终到路段条件下自动重建。
3.3.5时段（Time Periods）
时段用来对模型运行的全部时间进行分段。一般地，时段边界表示了模型基于时间的重要变化点。这些情形包括：
?车道限制变化，如公交专用车道在高峰时段过后变为普通车道；
?优先交叉口属性变化，如高峰时段禁止转弯；
?车辆类型比例变化，如重型货车与小汽车比例变化。
时段也可以用来实现需求或信号配时的变化，但是这些情况通常更适合使用需求分布图功能或信号配时功能来实现。
3.4 演示
模型中可以通过加入标记、航拍照片、建筑物或其它三维景观增强演示效果。效果实现的详细程度取决于模型使用场合、演示对象和该部分的资金预算。
演示效果可以从简单的路网框架到完整的三维虚拟现实模型。S-Paramics标准安装提供了简单的背景图片，包括通用建筑、景观对象和街道设施。如果要求高质量的表达效果则需要模型地区的三维自然景观和城市景观。图4显示了同一交叉口的三种不同演示效果，从左至右复杂程度逐渐增加，分别为：基本演示、加入航拍照片和车辆形状、以及加入三维物体。图5显示的是S-Paramics模型的模拟数据在复杂三维模型中的表现。
图4 不同演示效果
图5 三维演示效果（图片由Baseplus 和Truescape 公司提供）
交通分配（assignment）是微观交通仿真区别于确定性模型系统的一个方面。在确定性模型当中，分配是指在交通需求（以车辆表示）分配到路网当中，沿着预先确定的路径被同时分配到所有路段上。在微观交通仿真当中，分配是指车辆行驶的累计结果。
在模型中S-Paramics有一系列算法让车辆寻找路径。静态路径选择算法允许驾驶人基于路网中的静态信息选择路径。这些信息包括：
? OD对间和路径位点（waypoints）间的驾驶人的期望出行成本，该成本包含了时间、距离和道路收费；
?期望成本的变动；
?道路等级。道路等级影响一些道路用户对某些路段的选择。
动态路径选择会把模型中不同区域拥堵造成的影响传递给驾驶人，使其根据拥堵状况调整行车路线。
4.1 路网
4.1.1道路等级
S-Paramics模型路网由两个等级的路段构成。主要路段（major links）对应于主干路，通常为具有路标的线路。次要路段（minor links）对应于支路。对“路况不熟悉”的驾驶人使用次要路段的成本会大大增加。图6显示了某区域的道路等级划分。黑色代表主要路段，灰色代表次要路段。
图6 道路等级划分
在每一交叉口，针对驾驶人对路况的熟悉程度，该交叉口出口到路网中每个目的交通小区的成本用不同的成本表表示。驾驶人接近这些交叉口时会参照这些表格，根据到目的地的成本选择合适的出口。
S-Paramics能够考虑路网中物理和法规方面的限制，如高度限制、高峰期城市中心区街道上禁止重型货车通行。
4.1.2停车场
S-Paramics能够通过停车场的使用来优化出行的起讫点。模型中停车场可以是实际的停车场、或者用于定义同一地区内出行的多个始发/终到点。停车场可以供单个或多个交通小区使用，由此与需求矩阵中的OD数据联系起来。每个停车场到相关交通小区中心分配有步行时间，并构成出行总成本的一部分。车辆选择出行总成本最低的停车场作为其出行始发和终到点。
模型运行时，停车场的占有率可以处于持续监测中。当一个停车场已经停满车辆，车辆会在停车场前等候直至有空闲车位出现，或者改变路线驶向其它有空闲车位的停车场。
4.2 驾驶人知识
在路径选择系统中驾驶人被分为对路况“熟悉”（familiar）和“不熟悉”（unfamiliar）两种类型，分别对应于他们对路网的熟悉程度，以及如何计算主次干路的旅行时间成本。对路况不熟悉的驾驶人倾向于选择主干路，而对路况熟悉的驾驶人主次干路都会使用。每种车辆类型的驾驶人都可设置熟悉与不熟悉的比例。例如，可以假设100%的出租汽车驾驶人对路况熟悉。驾驶人的急进度和感知度属性也用于确定他们对拥堵的反应，是否接受额外的延迟或者是否使用每个可用的“支路”来节约旅行时间。
4.3 静态路径选择
静态路径基于时间、距离和道路收费最小化得出。不同的驾驶人对以上因素综合时会有所侧重。
评价一条路线的成本时，对于路况不熟悉的驾驶人而言，次要路段增加的成本会更高。因此，需要路径选择时，他们更可能选择由主要路段构成的路线，而不太可能采用支路绕道而行。
如果在交叉口有多条路线到达目的地，驾驶人必须确定哪个是最佳出口。为了反映驾驶人对每条路线真实成本的判断误差，在他们做出决定之前，这些成本会按预定值发生随机变
化，这一过程称为“扰动”（perturbation）。有多条路线成本相近时，扰动可以确保每条路线都有被选择的机会。
图7中有两条路线可以到达同一目的地。其中一条路线的旅行时间为10分钟，另一条路线为10分钟30秒。如果扰动值为10%，这两条路线的相对成本则有相互重叠部分，因此两条路线都会被使用。
图7 受‘扰动’影响的路径选择
基于路线成本选择交叉口出口的过程在每个交叉口都会重复。成本扰动确保驾驶人在同一始发点和终到点间旅行时会使用多条路线。成本最低的路线会被优先选择，而其它合理的路线也可能被选择。
4.4 动态路径选择
动态分配包括静态分配方法中所有的路径选择算法，同时驾驶人会具有对道路上拥堵的学习能力。根据其掌握的情况，驾驶人会对路线进行调整。由于每个驾驶人会做出不同的反应，因此拥堵的地点和程度也会改变。久而久之，驾驶人则会避免拥堵地段，找出到达其目的地的最快捷路径，从总体上达到累计旅行时间最小化。
S-Paramics中的动态分配采用了务实的方法。对于可变的驾驶人行为、出行交通量和期望出行成本而言，唯一解决办法或完全优化的概念意义不大。在模型运行过程中，S-Paramics 使用动态反馈在一定的时间间隔内不断地调整每个路段的通行时间。对路况熟悉的驾驶人会根
据掌握的路网拥堵状况，使用调整后的旅行时间实现出行成本最小化。对路网不熟悉的驾驶人则继续使用基于静态分配选择的路径，只是根据建议限速确定旅行时间。
驾驶人收到路段旅行时间反馈信息后可能会作出不同的反应。旅行优化程度取决于驾驶人急进度和感知度水平。基于驾驶人急进度和感知度分布，S-Paramics允许建模人员让驾驶人对路网的拥堵作出不同的反应。
在S-Paramics模型中，不提倡对路径选择进行强制规定。例如，不能直接在模型中预设转向比例或车道使用，这样做可能会掩盖对模型中驾驶人行为的误解。在有实际观测数据支持情况下，也可以对路段成本进行单独改变。
4.5 多级路径选择
在现实生活中问过路的驾驶人会知道，根据路程的远近，得到的回答会有所不同。如果目的地很近，回答会十分详细，但目的地较远的话，回答则只会包括旅行中的关键点，而不会是详细的转向地点。通常，回答只包含最近路段的具体走法。
S-Paramics通过在模型中的战略位置使用“路径位点”（waypoints）包含了以上两种思路。路径位点可看作是关键路径的决策点，可以是大型交叉口或可识别的地点，用来帮助定义长距离旅行的路线。
模型中使用路段分割点的车辆在始发交通小区到目的地交通小区间会有一条宏观（macr o）层面的路线相连，这条路线可能会经过多个路径位点。这样整个旅行被分开，车辆在通过每一较小的路段时使用微观（micro）层面的路线。与交叉口间微观层面路径选择的方法相同，路径位点间的宏观层面路径选择也可通过成本公式、扰动和动态反馈来控制。
对于长距离旅行，如果使用单一水平的路径选择算法，在旅行的开始，由于扰动的作用，驾驶人选择的第一部分路线可能不是最优。如果使用路径位点，整个旅行中每个路段的微观路线都是独立导出的，因此不受长距离的扰动计算影响。
第一性原理计算原理和方法
第二章 计算方法及其基本原理介绍 化学反应的本质就是旧键的断裂与新建的形成,参与成键原子的电子壳层重新组合就是导致生成稳定多原子化学键的明显特征。因此阐述化学键的理论应当描写电子壳层的相互作用与重排,借助求解满足适当的Schrodinger 方程的波函数描写分子中电子分布的量子力学,为解决这一问题提供了一般的方法,然而,对于一些实际的体系,不引入一些近似,就不可能求解其Schrodinger 方程。这些近似使一般量子力学方程简化为现代电子计算机可以求解的方程。这些近似与关于分子波函数的方程形成计算量子化学的数学基础。 2、1 SCF-MO 方法的基本原理 分子轨道的自洽场计算方法 (SCF-MO)就是各种计算方法的理论基础与核心部分,因此在介绍本文计算工作所用方法之前,有必要对其关键的部分作一简要阐述。 2、1、1 Schrodinger 方程及一些基本近似 为了后面介绍各种具体在自洽场分子轨道(SCF MO)方法方便,这里将主要阐明用于本文量子化学计算的一些重要的基本近似,给出SCF MO 方法的一些基本方程,并对这些方程作简略说明,因为在大量的文献与教材中对这些方程已有系统的推导与阐述[1-5]。 确定任何一个分子的可能稳定状态的电子结构与性质,在非相对论近似下,须求解 R AB =R 图2-1分子体系的坐标
定态Schrodinger 方程 ''12121212122ψψT p B A q p A p pA A pq AB B A p A A A E R Z r R Z Z M =??????? ?-++?-?-∑∑∑∑∑∑≠≠ (2、1) 其中分子波函数依赖于电子与原子核的坐标,Hamilton 算符包含了电子p 的动能与电子p 与q 的静电排斥算符, ∑∑≠+?-=p q p pq p e r H 12121?2 (2、2) 以及原子核的动能 ∑?-=A A A N M H 2121? (2、3) 与电子与核的相互作用及核排斥能 ∑∑≠+-=p A B A AB B A pA A eN R Z Z r Z H ,21? (2、4) 式中Z A 与M A 就是原子核A 的电荷与质量,r pq =|r p -r q |,r pA =|r p -R A |与R AB =|R A -R B |分别就是电子p 与q 、核A 与电子p 及核A 与B 间的距离(均以原子单位表示之)。上述分子坐标系如图2、1所示。可以用V(R,r)代表(2、2)－(2、4)式中所有位能项之与 ∑∑∑-+=≠≠p A pA A B A q p pq AB B A r Z r R Z Z r R V ,1 2121),( (2、5) 原子单位 上述的Schrodinger 方程与Hamilton 算符就是以原子单位表示的,这样表示的优点在于简化书写型式与避免不必要的常数重复计算。在原子单位的表示中,长度的原子单位就是Bohr 半径
通信自学规划
通信组课程 课程名称： 移动通信原理 先行课程 ： 数字通信原理，数据通信原理 系统地介绍了现代移动通信的相关基本概念、基本原理和基本技术，为进一步学习移动通信不同系统，了解移动通信的发展奠定基础。课程主要内容有蜂窝移动通信的基本概念，如何组建蜂窝网络的原理。无线移动通信信道的特征，移动通信系统的调制技术和扩频技术，常用的抗衰落技术，移动通信中选用的语音编码技术，移动通信中的多种多址接入技术，天线的基本知识，移动通信网的基本概念等。同时注重了工程实际和实际应用。 课程名称： 通信技术概论 先行课程： 电路与模拟电子技术、数字电路与逻辑设计 《通信技术概论》是一门计算机专业的专业课程。 21 世纪是通信信息时代，整个社会信息量正以爆炸式的速度迅速发展，因此信息传输与交换技术将在人类社会发展中起着重要的作用。本课程全面地讲述了现代通信领域的基本技术及发展趋势，其中包括模拟信号数字化、交换技术、现代通信网络技术、光纤通信技术、同步数字体系、微波通信技术、卫星通信技术和移动通信技术等。 课程名称： 数字 通信原理 本课程首先介绍了数字通信的基本概念，然后分析了语声信号数字化编码的几种方法，特别是对 PCM 通信系统的构成，抽样、量化、编码与解码的基本原理进行了详细的论述。继而介绍了 PCM 通信系统是如何实现时分多路复用的以及 PCM30/32 路系统的相关内容，另外本课程还探讨了图像信号数字化的问题，接着介绍了有关准同步数字体系（PDH ）与同步数字体系（ SDH ），最后介绍了数字信号的传输的一些细节。 课程名称： 数据通信原理 先行课程： 数字通信原理 本课程的主要内容是在介绍了数据通信系统构成及有关基本概念的基础上，对数据信号的基带传输、频带传输和数字数据传输这三种基本传输方式从理论上进行了详细的论述，然后介绍了差错控制的基本理论
《通信原理》课程综述
《通信原理》课程综述 课程名称 任课教师 班级 姓名 学号 日期
《通信原理》作为通信专业的骨干核心课程，在通信专业的学习中占有极其重要的地位。尽管我们只是电子信息工程专业的，同样需要很好的掌握，因为它对我们之前学习的课程是一门很好的总结性课程。在这门课程中，我们要从模块级、系统级的层次上，深刻理解通信系统的基本理论，熟练掌握对通信系统进行分析和设计的基本方法。着重培养了我们分析问题和解决问题的能力，以及掌握现代通信方面不断涌现的新理论、新技术的能力。 一、《通信原理》课的地位和作用 打一个比方，如果把信息工程的整个知识结构看作一棵大树的话，《通信原理》课就是这棵大树的主干，它在诸如高等数学、工程应用、电路信号、模电数电、电磁场等等土壤、根须这样的基础课之上，撑起了信息工程专业的树冠，而后续的专业课恰恰是这棵树上结出的果实。因此，在系统知识框架中，《通信原理》课起着承上启下、顶天立地的重要作用。也正因为此，我们才要深入并好好学习这门课程，才能在最后进入社会、参加工作时将理论应用于实践中。 二、与《通信原理》相关的前续课程 前面我们已经提到许多通信专业的基础课，其中与《通信原理》课最相关的是《高等数学》、工程数学中的《概率与随机过程》以及《信号与系统》。《高等数学》提供我们理论上分析推导的数学基础；《信号与系统》教会我们对确知信号不仅可以进行时域分析，而且可以变换到频域、复频域上分析的分析方法；《概率与随机过程》指导我们如何弄清随机信号（通信中的信号即为此类信号）的性质、规律，以及对其分析的方法。所有这些对我们学好《通信原理》课有着重要的意义，不论缺少了哪一部分，都会或多或少地影响对通信原理的学习。 三、《通信原理》课的特点及其学习中应注意的问题 《通信原理》课作为敲门砖般的专业基础课，有其自身的一些特点，主要表现在以下的三个方面： 1．强的理论性 《通信原理》课有极强的理论性，表现为有大量、严密的数学推导和公式（这也正是我们要求有好的数学基础的原因），而且分析、推导的方法往往从时域和频域同时展开（《信号与系统》课的功劳），这要求我们从时域和频域的不同侧重点，全面、准确、方便地理解信号，掌握系统处理的特点和结果。这些充分体现
第一性原理简介
第一性原理是什么 第一性原理怎么用 1什么是第一性原理 根据原子核和电子互相作用的原理及其基本运动规律，运用，从具体要求出发，经过一些近似处理后直接求解的算法，称为第一性原理。广义 的第一原理包括两大类，以Hartree-Fock自洽场计算为基础的从头算和 （DFT计算。 从定义可以看出第一性原理涉及到量子力学、、Hartree-Fock自洽场、等许多对我来说很陌生的物理化学定义。因此我通过向师兄请教和上网查资料一点点的了解并学习这些知识。 2第一性原理的作用 以密度泛函理论（DFT）为基础以及在此基础上发展起来的简单而具有一定精度的局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）的第一性原理电子结构计算方法，与传统的解析方法一样，不但能够给出描述体系微观电子特性的物理量如波函数、态密度、费米面、电子间互作用势等，以及在此基础上所得到的体现体系宏观物理特性的参量如结合能、电离能、比热、电导、光电子谱、穆斯堡尔谱等等，而且它还可以帮助人们预言许多新的
物理现象和物理规律。密度泛函计算的一些结果能够与实验直接进行比较一些应用程序的发展乃至商业软件的发布，导致了基于密度泛函理论的第 一原理计算方法的广泛应用。 密度泛函理论（DFT）为第一性原理中的一类，在物理系、化学、材料科学以及其他工程领域中，密度泛函理论（DFT及其计算已经快速发展成 为材料建模模拟的一种“标准工具”。 密度泛函理论可以计算预测固体的晶体结构、晶格参数、能带结构、态密度（DOS、光学性能、磁性能以及原子集合的总能等等。 3第一性原理怎么用 目前我所学到的利用第一性原理的软件为Material Studio 、VASP软件。其中Materials Studio （简称MS是专门为材料科学领域研究者幵发的一款可运行在PC上的模拟软件。使化学及材料科学的研究者们能更方便地建立三维结构模型，并对各种晶体、无定型以及高分子材料的性质及相关过程进行深入的研究。模拟的内容包括了催化剂、聚合物、固体及表面、晶体与衍射、化学反应等材料和化学研究领域的主要课题。 模块简介 Materials Studio 采用了大家非常熟悉的Microsoft标准用户界面， 允许用户通过各种控制面板直接对计算参数和计算结果进行设置和分析。 目前，Materials Studio 软件包括如下功能模块： Materials Visualizer: 提供了搭建分子、晶体及高分子材料结构模型所需要的所有工具，可以操作、观察及分析结构模型，处理图表、表格或文本等形式的数据，并提供软件的基本环境和分析工具以及支持Materials Studio 的其他产品。是Materials Studio 产品系列的核心模块。 Discover: Materials Studio 的分子力学计算引擎。使用多种分子力学和动力学 方法，以仔细推导的力场作为基础，可准确地计算出最低能量构型、分子体系的结构和动力学轨迹等。
《移动通信原理与系统》考点
移动通信原理与系统 第1章概论 1.（了解）4G网络应该是一个无缝连接的网络，也就是说各种无线和有线网络都能以IP协议为基础连接到IP核心网。当然为了与传统的网络互连则需要用网关建立网络的互联，所以将来的4G网络将是一个复杂的多协议的网络。 2.所谓移动通信，是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。 移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。无线通信是移动通信的基础。 3.移动通信主要的干扰有：互调干扰、邻道干扰、同频干扰。（以下为了解） 1）互调干扰。指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生与有用信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰。 2）邻道干扰。指相邻或邻近的信道（或频道）之间的干扰，是由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。 3）同频干扰。指相同载频电台之间的干扰。 4.按照通话的状态和频率的使用方法，可以将移动通信的工作方式分成：单工通信、双工通信、半双工通信。 第2章移动通信电波传播与传播预测模型 1.移动通信的信道是基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。 对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。 移动信道的基本特性是衰落特性。 2.阴影衰落：由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。 多径衰落：无线电波呢在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射，使其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播多引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落。 无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型。大尺度模型主要是用于描述发射机与接收机之间的长距离（几百或几千米）上信号强度的变化。小尺度衰落模型用于描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内信号强度的快速变化。 3.在自由空间中，设发射点处地发射功率为P t，以球面波辐射；设接收的功率为P r，则 P r=（A r/4πd2）P t G t 式中，A r=λ2G r/4π，λ为工作波长，G t、G r分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收天线间的距离。 4.极化是指电磁波在传播的过程中，其电场矢量的方向和幅度随时间变化的状态。 电磁波的极化可分为线极化、圆极化和椭圆极化。 线极化存在两种特殊的情况：电场方向平行于地面的水平极化和垂直于地面的垂直极化。在移动通信中常用垂直极化天线。 5.极化失配：接收天线的极化方式只有同被接收的电磁波的极化形式一致时，才能有效地接收到信号，否则将使接收信号质量变坏，甚至完全收不到信号。 6.阴影衰落又称慢衰落，其特点是衰落与无线电传播地形和地理的分布、高度有关。 7.多径衰落属于小尺度衰落，其基本特性表现在信号的幅度衰落和时延扩展。 8.多普勒频移：f d=（v/λ）cosα，式中v为移动速度；λ为波长；α为入射波与移动台方向之间的夹角；v/λ=f m为最大多普勒频移。
《通信原理》课程教学大纲.
《通信原理》课程教学大纲 课程编号： 课程名称：《通信原理》 参考学时：60 实验学时：18 先修课及后续课：先修课：电路原理、模拟电子技术基础、数字电子技术基础 后续课：现代DSP技术 （一）说明部分 1．课程性质 本课程是通信工程、电子信息工程本科专业的一门重要的专业基础课，授课对象为在校本、专科学生。该课程设置的目的是使学生学习和掌握通信原理的基本知识，为后续专业课程的学习打下良好的基础。 2．教学目标及意义 通过本课程的学习使学生掌握通信系统基础理论知识，使学生掌握典型通信系统的组成、工作原理、性能特点、基本分析方法、工程计算方法和实验技能等。了解通信技术当前发展状况及未来发展方向。为学生学习后续专业课程提供必要的基础知识和理论背景，为学生形成良好的专业素质打好基础。 3．教学内容和要求 通信系统是通信、电子信息及相关专使学生学习和掌握通信原理的基本知识，它运用了高等数学、概率论、线性代数等专业数学知识，以及信号与线性系统分析方法，进一步为学生在确知信号的谱分析、随机信号（随机过程）和噪声的统计分析方面打下坚实的数理基础。在此基础上要求学生掌握模拟通信系统的基本知识、分析方法和噪声性能。掌握模拟信号数字化技术的基础理论。重点分析数字通信系统的数学模型、误码特性、差错控制编码。并从最佳接收观点提出统计通信理论的基础知识，使学生能够掌握当前通信系统建模和优化的思维方法。 本课程配有通信原理实验，主要涉及的内容有对模拟信号的数字化部分如：脉冲幅度调制PAM、脉冲编码调制PCM、增量调制△M等；有数字信号的调制部分如：二相PSK（DPSK）、FSK等。 4．教学重点、难点 教学的重点在于模拟信号的编码、数字信号的传输及差错控制部分。其中基带传输部分介绍的无码间串扰系统及频带传输部分介绍的最佳接收是难点。 5．教学方法和手段 本课程需要运用先修的高等数学、概率论、线性代数等专业数学知识，信号与系统分析方法，又涉及到后续专业课程的各个领域，本课的理论性和应用性均较强。因此教学上采用课内和课外教学相结合。课内以课堂教学为主，课后学生自学部分内容的形式，课外教学则
通信原理课程总结
通信原理课程总结 1、建立数学模型的学习方法。将通信系统模块化，我们并不需要了解各个部分具体的电路连接和实现，我们将其用一个模型来代替，研究这个模型的性能。例如在调制解调时，我们注重的是调制的几种分类，他们分别在带宽，抗噪声性能，实现难易程度上的特点。根据不同的条件需要来采用不同的调制。 2、总结分类对比的学习方法。学习过程中，我们不能死记硬背的记模块的性能，相互对比有助于更好理解。模拟调幅波学习时，我们可以将AM，DSB，SSB几种性能做一个简单的总结，将他们优缺点相互对比，既简单又明了还记忆印象深刻。 3、简单逻辑推理的方法。在通信系统中，每种技术的使用都是有原因的。通过简单的推理可以将各种措施方法将相互联系，将各部分之间联系起来，更好的从整体上把握。在数字基带通信中，很容易产生码间串扰，为了消除这种现象，我们采取理想低通和余弦滚降特性的设计。根据他们各自优缺点，我们又引进部分响应这一改进技术。这样我们很容易将这几个知识点联系起来并更好地理解。 4、数学工具的应用。本课程数学推导多且繁琐，但是我们要记得，数学推导过程是我们借助的工具，并不是我们的重点。很多时候我们只要掌握了推导方法即可，千万不要陷入数学计算的漩涡中。很幸运李世银教授带领我们学习这门课程。老师讲课很
有经验，非常有特点。他系统概念很强，善于总结。每堂课前总会带领我们回顾上节课讲过的重点内容，将每章节之间都联系在一起。老师注重启发式教育，每次讲解新的概念时，他不会直接给出而是通过前序章节的学习带我们分析现有系统的状态存在的问题，以此来引入新的概念。通信原理理论性强又比较抽象，李老师经常会举日常生活中例子让我们更好地理解知识点。他人和蔼可亲，上课与大家互动特别多，带动上课的积极性，避免一味讲课灌输式学习。课堂上我们的思想是活跃开放的，不断思考老师提出的问题并和老师互动交流，提高了学习的热情和积极性。《通信原理》有极强的理论性,有大量、严密的数学推导和公式,而且分析推导的方法往往从时域和频域同时展开,要求我们从时域和频域的不同侧面全面、准确、方便地理解信号,掌握系统处理的特点和结果。这些充分体现了它作为专业核心课程的特点。虽然课程学习已经结束，但是在学习本课程中学到的学习方法将会使我们受益匪浅。
移动通信原理与设备期末考试题库
《移动通信原理与设备》期末考试题库第一章移动通信概述 1.移动通信的定义是什么？ 2.移动通信的特点有哪些？ 3.对比GSM和GPRS两种移动通信系统。 4.集群移动通信系统的特点有哪些？ 5.集群移动通信系统的类型有哪些？ 6.移动通信系统的工作方式有哪些？简述每种工作方式的概念和优缺点。 7.电波的传播方式有哪几种形式？ 8.简述电波衰落的概念及分类。 9.对电波传播的研究方法有哪些？ 10.电波传播的模型有哪些？ 11.移动通信的噪声有哪些类型？ 12.移动通信的干扰有哪些类型？简述每种干扰的产生原因及对策。 13.窄带CDMA如何实现对功率的控制？ 第二章蜂窝移动通信的关键技术 1.移动通信有哪些组网方式？简述各种组网方式的概念及特点。 2.小区制根据服务对象和地形的不同可分为哪几种？每种方式的特点是什么？ 3.无线区群的构成应满足哪些条件？ 4.如何计算无线区群内的小区个数？
5.频率复用距离如何计算？如何对其进行最佳选取？ 6.小区制有哪些激励方式？每种激励方式的特点是什么？ 7.目前GSM网络广泛采用的无线小区模型有哪些，每种模型的特点是什么？ 8.移动通信的编码技术有哪些类型？每种类型的特点是什么？ 9.移动通信对数字语音编码的要求是什么？ 10.语音编码可分为哪几类？每种编码方式的优缺点是什么？ 11.多址方式有哪些基本类型？每种类型的基本概念和工作原理又分别是什么？ 12.移动通信的数字调制要求有哪些？ 13.反映数字调制的性能指标有哪些？并写出其数学表达式。 14.简述相移键控（QPSK）的工作原理，绘制其原理框图，并进行数学推导。 15.简述均衡技术的概念和工作原理。 16.简述分集技术的概念和工作原理。 17.显分集技术可分为哪几种？ 18.衡量天线性能的参数有哪些？ 第三章 GSM数字蜂窝移动通信系统 1.GSM移动通信系统由哪些部分组成？各组成部分的功能是什么？ 2.2.SIM卡内部由哪些部分组成，其存储的内容有哪些？ 3.3.简述GSM系统的编号种类及组成结构。 4.4.GSM系统有哪些接口？各接口分别实现哪两个功能实体间的连
数据通信原理(最终版)
1）数据通讯：依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息，他可以实现：计算机与计算机，计算机与终端，终端与终端之间的数据信息传递。 2）数据信号的基本传输方式：基带传输，频带传输，数字传输。 3）数据通信系统：是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。 4）数据终端设备（DTE ）：数据输入设备，数据输出设备和传输控制器组成。 5）传输信道：通信线路、通信设备（模拟通信设备、数字通信设备）。 6）通信控制器：数据电路和计算机系统的接口。 7）数据通信系统中的信道（按传输方式分）：物理实线传输媒介信道（双绞线电缆、同轴电缆、光纤）、电话网传输信道、数字数据传输信道。 8）传输损耗：D=10 lg 01 P P 。（P 0为发送功率，P 1为接收功率，单位dB ） 9）信噪比：（N S ）dB =10 lg （s n P P ）。（P s 为信号平均功率，P n 为噪声平均功率） 10）数据传输方式：?? ?? ?????? 传输顺序： 并行传输、串行传输同步方式： 异步传输、同步传输数据传输的流向和时间关系：单工、半双工、全双工 11）数据传输系统的有效性指标：调制速率，数据传信速率、数据传送速率。 12）调制速率：N Baud = ) (1s T 。（N Baud 为每秒传输信号码元的个数，又称波特率， 单位Baud ，T(s)为码元持续时间。 13）数据传信速率：每秒所传输的信息量，单位bit/s （二进制）。当信号为M 进制时，传信速率（R ）与调制速率（N ）的关系为R=Nlog 2M 。 14）频带利用率：η= 频带速率 符号速率（Baud/Hz ），η= 频带宽度 信息传输速率[bit/(s ·Hz)]。 15）差错率：用 误码率、误字符率、误码组率来表示。 误码率：接收出现差错的比特数/总的发送比特数。 误字符率：接收出现差错的字符（码组）数/总的发送字符（码组）数。
“通信原理”课程教学大纲
通信原理”课程教学大纲 Communication Principles” 课程编号： 适用专业：通信工程，电子信息工程，电子信息科学与技术和相关专业 学时数：84 学分数： 4.5 执笔者：刘维周编写日期：2009 年9 月30 日 一、课程的性质和目的 通信原理（Communication Principles ）是通信、电子信息类专业的专业基础必修课，适合在三年级下学期时开设。本课程的任务旨在使学生掌握现代通信原理及各种通信系统分析、设计的基本方法。通过理论学习与实验环节掌握好本课程内容是学好后续各门专业课的前题。 二、课程教学内容 第1 章绪论 信息及其度量。通信方式，通信系统的组成、分类及其主要性能指标。 第2 章随机信号分析 随机过程的一般表述。平稳随机过程的定义、相关函数及功率谱密度。高斯过程。窄带过程。正弦波加窄带高斯过程。随机过程通过线性系统。 第3 章信道与噪声 信道定义及其数学模型。恒参、随参信道特性及其对信号传输的影响。分集接收。信道的加性噪声。信道容量的概念。 第4 章模拟调制系统 幅度（AM、DSC、SSB、VSB ）、角度（FM、PM）调制的原理及其抗噪声性能。频分复用、复合调制、多级调制的基本概念。 第5 章数字基带传输系统 数字基带传输系统的基本结构。数字基带信号的常用波形、码型及其频谱特性。基带脉冲传输与码间干扰。无码间干扰的基带传输特性。部分响应系统。无码间干扰基带系统的抗噪声性能。眼图及时域均衡的基本概念。 第6 章数字调制系统
二进制数字调制系统原理及其系统的抗噪声性能。二进制数调系统的性能比较。多进制数字调制系统。改进的数字调制方式（MSK ）。 第7 章模拟信号的数字传输 抽样定理。脉冲振幅调制（PAM ）。模拟信号的量化。脉冲编码调制（PCM）。增量调制（厶M ）。PCM系统和△ M系统的性能比较。时分复用和多路数字电话系统。 第8 章?????????? 数字信号的最佳接收* 数字信号接收的统计表述及最佳接收准则。确知信号的最佳接收。随机信号的最佳接收，起伏信号的最佳接收的基本概念。匹配滤波器。基带系统的最佳化。 第9 章差错控制编码 纠错编码的基本原理。常用的简单编码。线性分组码。循环码。卷积码。 第10 章正交编码与伪随机序列* 正交编码与码分复用。伪随机序列。伪随机序列的主要应用。 第11 章同步原理 载波同步的方法。载波同步系统的性能及误差分析。位同步的方法。位同步系统的性能及误差分析。群同步的方法。网同步的基本概念。 三、实验教学内容 1.HDB 3 编译码实验 2.移频键控（FSK）实验 3.移相键控（PSK）实验 4.抽样定理与脉冲调幅实验 5．? PCM 编译码实验 6. △ M 编译码实验 7．循环码（15，6）纠错编码实验 四、课程教学和实验教学内容的学时分配
如何分析能带图及第一性原理的计算
分析能带图 能带结构是目前采用第一性原理（从头abinitio）计算所得到的常用信息，可用来结合解释金属、半导体和绝缘体的区别。能带可分为价带、禁带和导带三部分，倒带和价带之间的空隙称为能隙，基本概念如图所示： 如何能隙很小或为0 ，则固体为金属材料，在室温下电子很容易获得能量而跳跃至传倒带而导电；而绝缘材料则因为能隙很大（通常大于9电子伏特），电子很难跳跃至传导带，所以无法导电。一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发，或是改变其能隙之间距，此材料距能导电。 能带用来定性地阐明了晶体中电子运动的普遍特点。价带（valence band），或称价电带，通常指绝对零度时，固体材料里电子的最高能量。在导带（conduction band）中，电子的能量范围高于价带，而所有在传导带中的电子均可经由外在的电
场加速而形成电流。对与半导体以及绝缘体而言，价带的上方有一个能隙（band gap），能隙上方的能带则是传导带，电子进入传导带后才能在固体材料内自由移动，形成电流。对金属而言，则没有能隙介于价带与传导带之间，因此价带是特指半导体与绝缘体的状况。 费米能级（fermi level）是绝对零度下的最高能级。根据泡利不相容原理，一个量 子态不能容纳两个或两个以上的费米子（电子），所以在绝度零度下，电子将从低到高依次填充各能级，除最高能级外均被填满，形成电子态的“费米海”。“费米海” 中每个电子的平均能量为（绝对零度下）为费米能级的3/5。海平面即是费米能级。一般来说，费米能级对应态密度为0的地方，但对于绝缘体而言，费米能级就位于价带顶。成为优良电子导体的先决条件是费米能级与一个或更多的能带相交。 能量色散（dispersion of energy）。同一个能带内之所以会有不同能量的量子态， 原因是能带的电子具有不同波向量（wave vector），或是k-向量。在量子力学中， k-向量即为粒子的动量，不同的材料会有不同的能量-动量关系（E-K relationship）。能量色散决定了半导体材料的能隙是直接能隙还是间接能隙。如导带最低点与价带最高点的K值相同，则为直接能隙，否则为间接能隙。 能带的宽度。能带的宽度或三度，即能带最高和最低能级之间的能量差，是一个非常重要的特征，它是由相互作用的轨道之间的重叠来决定的，因而反应出轨道之间的重叠情况，相邻的轨道之间重叠越大，带宽就越大。
移动通信原理与系统(总结)
第一、二章 1、900 MHz 频段： 890~915 MHz （移动台发、基站收）—上行 935~960 MHz （基站发、移动台收）—下行 2、移动通信的工作方式：单工通信、双工通信、半双工通信 3、单工通信： （1）定义：通信双方电台交替地进行收信和发信。 （2）方式：根据通信双方是否使用相同的频率，单工制又分为同频单工和双频单工。 4、双工通信定义：通信双方均同时进行收发工作。即任一方讲话时，可以听到对方的话音。有时也叫全双工通信。 5、半双工通信：通信双方中，一方使用双频双工方式，即收发信机同时工作；另一方使用双频单工方式，即收发信机交替工作。 6、移动通信的分类方法： （1）按多址方式：频分多址（FDMA ）、时分多址（TDMA ）和码分多址（CDMA ） （2）按业务类型：电话网、数据网和综合业务网。 （3）按工作方式：同频单工、双频单工、双频双工和半双工。 7、三种基本电波的传播机制：反射、绕射和散射。 8、阴影衰落定义：移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应。阴影衰落的信号电平起伏是相对缓慢的，又称为慢衰落。 9、多普勒频移公式：fd=v *cos α/λ v ：移动速度 λ：波长 α：入射波与移动台移动方向之间的夹角。 v/λ=fm ：最大多普勒频移 移动台朝向入射波方向运动，则多普勒频移为正（接收信号频率上升），反之若移动台背向入射波方向运动，则多普勒频移为负（接收信号频率下降）。 10、多径衰落信道的分类： （1）由于时间色散导致发送信号产生的平坦衰落和频率选择性衰落。 （2）根据发送信号与信道变化快慢程度的比较，也就是频率色散引起的信号失真，可将信道分为快衰落信道和慢衰落信道。 11、平坦衰落信道的条件可概括为：Bs<
《光纤通信技术》 课程大纲
《光纤通信技术》课程大纲 课程名称：光纤通信技术 课程类别：核心课 学分：4学分 适用专业：通信工程专业、计算机应用专业 先修课程：数字通信原理、数据通信原理 一、课程的教学目的 《光纤通信技术》是信息与通信工程学科一门重要的专业课程。课程定位为需要学习通信工程、计算机通信技术等专业，从事信息通信、计算机、网络等相关行业的学员。光纤通信系统具有低的传输损耗和宽的传输频带的特点，成为高速数据业务的理想传输通道。课程以光纤的导光原理和激光器的发光原理为基础内容，同时涵盖了各种实用光网络技术。课程以提高学生基本技能素质与新技术、新手段的应用能力为目标，培养能满足光纤网络工程的规划建设、系统调测、电信核心网络和接入网络的工程等需要的应用型人才。 为了更好地掌握本课程的知识，每章后面均附有大量的习题，并对主要知识点进行了总结。鉴于本课程是实践性很强的专业课程，其教学内容既包括理论学习内容，又涵盖与之相关的实践实验活动内容，为以后学习光纤通信工程新技术打下基础。 二、相关课程的衔接 学习本课程需要先修《数字通信原理》、《数据通信原理》等专业基础课程以及《现代交换技术》、《宽带接入技术》等相关课程；后续课程包括《光网络》、《多媒体通信》等。三、教学的基本要求 要求掌握《光纤通信技术》的基本概念、工作原理，了解相关扩展知识。熟练进行光纤通信技术的工程分析及工程计算。 熟悉实验原理及内容，能够利用所学基本知识完成简单电路的分析和设计。 四、课程教学方法 下载教学内容导学、详解、实时辅导、教案、综合练习题等资料。 为了更好地掌握本课程的知识，每章后面均附有大量的习题，并对主要知识点进行了总结。本课程含有实验，使本课程更多地与实践接轨，为以后学习光纤通信工程新技术打下基础。
“通信原理”课程教学大纲
“通信原理”课程教学大纲 “Communication Principles” 课程编号： 适用专业：通信工程，电子信息工程，电子信息科学与技术和相关专业 学时数：84学分数： 执笔者：刘维周编写日期：2009年9月30日 一、课程的性质和目的 通信原理（Communication Principles）是通信、电子信息类专业的专业基础必修课，适合在三年级下学期时开设。本课程的任务旨在使学生掌握现代通信原理及各种通信系统分析、设计的基本方法。通过理论学习与实验环节掌握好本课程内容是学好后续各门专业课的前题。 二、课程教学内容 第1章绪论 信息及其度量。通信方式，通信系统的组成、分类及其主要性能指标。 第2章随机信号分析 随机过程的一般表述。平稳随机过程的定义、相关函数及功率谱密度。高斯过程。窄带过程。正弦波加窄带高斯过程。随机过程通过线性系统。 第3章信道与噪声 信道定义及其数学模型。恒参、随参信道特性及其对信号传输的影响。分集接收。信道的加性噪声。信道容量的概念。 第4章模拟调制系统 幅度（AM、DSC、SSB、VSB）、角度（FM、PM）调制的原理及其抗噪声性能。频分复用、复合调制、多级调制的基本概念。 第5章数字基带传输系统 数字基带传输系统的基本结构。数字基带信号的常用波形、码型及其频谱特性。基带脉冲传输与码间干扰。无码间干扰的基带传输特性。部分响应系统。无码间干扰基带系统的抗噪声性能。眼图及时域均衡的基本概念。
第6章数字调制系统 二进制数字调制系统原理及其系统的抗噪声性能。二进制数调系统的性能比较。多进制数字调制系统。改进的数字调制方式（MSK）。 第7章模拟信号的数字传输 抽样定理。脉冲振幅调制（PAM）。模拟信号的量化。脉冲编码调制（PCM）。增量调制（△M）。PCM系统和△M系统的性能比较。时分复用和多路数字电话系统。 第8章数字信号的最佳接收* 数字信号接收的统计表述及最佳接收准则。确知信号的最佳接收。随机信号的最佳接收，起伏信号的最佳接收的基本概念。匹配滤波器。基带系统的最佳化。 第9章差错控制编码 纠错编码的基本原理。常用的简单编码。线性分组码。循环码。卷积码。 第10章正交编码与伪随机序列* 正交编码与码分复用。伪随机序列。伪随机序列的主要应用。 第11章同步原理 载波同步的方法。载波同步系统的性能及误差分析。位同步的方法。位同步系统的性能及误差分析。群同步的方法。网同步的基本概念。 三、实验教学内容 1. HDB3编译码实验 2. 移频键控（FSK）实验 3. 移相键控（PSK）实验 4. 抽样定理与脉冲调幅实验 5．PCM编译码实验 6. △M编译码实验 7．循环码（15，6）纠错编码实验 四、课程教学和实验教学内容的学时分配
第一性原理计算原理和方法精编
第一性原理计算原理和 方法精编 Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986
第二章 计算方法及其基本原理介绍 化学反应的本质是旧键的断裂和新建的形成，参与成键原子的电子壳层重新组合是导致生成稳定多原子化学键的明显特征。因此阐述化学键的理论应当描写电子壳层的相互作用与重排，借助求解满足适当的Schrodinger 方程的波函数描写分子中电子分布的量子力学，为解决这一问题提供了一般的方法，然而，对于一些实际的体系，不引入一些近似，就不可能求解其Schrodinger 方程。这些近似使一般量子力学方程简化为现代电子计算机可以求解的方程。这些近似和关于分子波函数的方程形成计算量子化学的数学基础。 SCF-MO 方法的基本原理 分子轨道的自洽场计算方 法(SCF-MO)是各种计算方法的理论基础和核心部分，因此在介绍本文计算工作所用方法之 前，有必要对其关键的部分作 一简要阐述。 Schrodinger 方程及一些基本近似 为了后面介绍各种具体在自洽场分子轨道(SCF MO)方法方便，这里将主要阐明用于本文量子化学计算的一些重要的基本 R AB =R 图2-1分子体系的坐标
近似，给出SCF MO 方法的一些基本方程，并对这些方程作简略说明，因为在大量的文献和教材中对这些方程已有系统的推导和阐述[1-5]。 确定任何一个分子的可能稳定状态的电子结构和性质，在非相对论近似下，须求解定态Schrodinger 方程 ''12121212122ψψT p B A q p A p pA A pq AB B A p A A A E R Z r R Z Z M =??????? ?-++?-?-∑∑∑∑∑∑≠≠ （） 其中分子波函数依赖于电子和原子核的坐标，Hamilton 算符包含了电子p 的动能和电子p 与q 的静电排斥算符， ∑∑≠+?-=p q p pq p e r H 12121?2 以及原子核的动能 ∑?-=A A A N M H 2121? 和电子与核的相互作用及核排斥能 ∑∑≠+-=p A B A AB B A pA A eN R Z Z r Z H ,21? 式中Z A 和M A 是原子核A 的电荷和质量，r pq =|r p -r q |，r pA =|r p -R A |和R AB =|R A -R B |分别是电子p 和q 、核A 和电子p 及核A 和B 间的距离（均以原子单位表示之）。上述分子坐标系如图所示。可以用V(R,r)代表－式中所有位能项之和 ∑∑∑-+=≠≠p A pA A B A q p pq AB B A r Z r R Z Z r R V ,12121),( 原子单位
《通信原理》课程教学大纲
《通信原理》课程教学大纲 Communication Principles 课程负责人：执笔人: 编写日期： 一、课程基本信息 1．课程编号：L08263 2．学分：2学分 3．学时：32（理论32） 4．适用专业：电气工程及其自动化专业、自动化专业 二、课程教学目标及学生应达到的能力 本课程是为电气工程及其自动化、自动化专业开设的专业选修课。在培养计划中列为选修课，主要研究各种现代模拟通信和数字通信的基本原理、方法及传输性能。 本课程的教学任务是使学生掌握现代通信，尤其是数字通信的基本概念、基本理论以及基本的分析方法；熟悉通信系统的组成和工作原理；了解通信系统主要组成部分的实现方法，以适应现代信息社会对通信人才的需求。 本课程的教学目标是使学生获得必要的信息通信与传输方面的基础理论知识和基本技能，为后续专业课程的学习打下扎实的理论基础和动手能力；使学生在模拟和数字通信方面建立清晰的系统概念；使学生了解通信技术的最新发展方向，从而把握通信学科发展脉络，激发学生的主动性与创新性，提高学生的综合素质和创新能力，为培养能够解决挑战性问题的新一代工程师打下坚实的基础。 三、课程教学内容与基本要求 （一）绪论（2课时） 主要内容：通信系统的模型、通信系统的分类、模拟与数字通信系统、通信方式、信息量的概念、信息量的定义、信息量计算举例、通信系统指标。 1.基本要求 （1）了解通信系统分类及通信方式。 （2）掌握通信基本概念，通信系统模型，通信系统主要性能指标的计算。 2. 学时分配 课堂教学2学时，通信系统分类及通信方式（1学时）；信息量及通信系统的指标（1学时）。 （二）随机信号分析（6课时） 主要内容：随机过程的定义与描述；平稳随机过程的定义、遍历性、相关函数、频谱特性；高斯过程统计特性、标准正态积分；窄带随机过程描述、同相和正交分量的统计特性、随机包络与相位的统计特征。白噪声的频谱与自相关函数、随机过程通过线性系统。 1.基本要求 （1）了解随机信号的定义与描述方法，窄带随机过程的主要性质。 （2）掌握主要的分析结论。 2.学时分配
数据通信原理教学大纲
《数据通信原理》教学大纲 课程编号： 课程分类：职业基础课 课程名称：数据通信原理 编者： 定稿（或修改）时间： 第一部分课程简介 一、课程性质和教学目标 《数据通信原理》是计算机通信专业及各专业方向的职业基础课。通过课程的学习使学生对数据通信获得较完整的概念，并掌握数据通信的基本理论。通过本课程的学习，为以后学习计算机通信网等后续课程打下必备的基础，并为从事数据通信和计算机通信工作提供一定的技术支持。 二、课程的基本内容 数据通信系统模型、信道、信源编码、数字基带传输、数字频带传输、同步技术、差错控制技术、多路复用技术、数据链路传输规程、计算机通信接口技术三、先修课程和后续课程 先修课程：工程数学、模拟电子技术、数字电子技术 后续课程：计算机通信网、宽带接入技术 第二部分课程教学总体安排 一、学时及学时分配 1. 学时：参考学时为70
说明：本课程学时以70学时为主，根据各学期实际需要，学时可适当增减，。 二、推荐教材及要求 （一）推荐学生使用教材 1. 陈光军《数据通信原理及应用教材与实训》,人民邮电出版社,2005.9 （二）教学参考书 1．达新宇《数据通信原理及技术》, 电子工业出版社, 2003年 2. 李斯伟《数据通信技术》,人民邮电出版社, 2004年 三、教学环境，设备条件及学生基础条件的说明 通信原理与技术实验室，为学生提供良好的实践场所。 学生应当掌握工程数学的基本知识，要熟悉电路和模拟电子技术、数字电子技术的基本知识，具有电子基本仪器的操作知识。 四、课程考核 考核成绩：平时成绩占30％（作业、出勤占20％，实验成绩占10%）， 期末考试占70%。 考核形式：考试（开卷） 第三部分课程教学内容及教学要求 一、概论 【教学内容】 1、通信基本概念 2、计算机通信系统模型 3、数据通信系统主要性能指标的计算。 【教学要求】
《移动通信原理及其应用》综合练习题
《移动通信原理及其应用》综合练习题 1.(D) 2.(C ) 3.( C ) 4.( B ) 5.( A ) 6.(C ) 7.( C ) 8.( D ) 9. (C)10. (B)11.(B)12.(D)13.(B)14.(B)15.(B) 16.(A)17.(D)18. (C)19.(D)20.(A)21.(B)22.(B)23.(C) 24.(D)25.(C)26.(B) 选择题 1.GSM系统采用的多址方式为 FDMA (B)CDMA (C)TDMA (D)FDMA/TDMA ( ) 2.下面哪个是数字移动通信网的优点 (A) 频率利用率低 (B)不能与ISDN兼容 (C)抗干扰能力强 (D)话音质量差 ( ) 3.GSM系统的开放接口是指 NSS与NMS间的接口 (B)BTS与BSC间的接口 (C)MS与BSS的接口 (D)BSS与NMS间的接口 ( ) 4.N-CDMA系统采用以下哪种语音编码方式 CELP (B)QCELP (C)VSELP (D)RPE-LTP ( ) 5.为了提高容量,增强抗干扰能力,在GSM系统中引入的扩频技术 跳频 (B)跳时 (C)直接序列 (D)脉冲线性调频 ( ) 6.位置更新过程是由下列谁发起的 移动交换中心(MSC) (B)拜访寄存器(VLR) (C)移动台(MS) (D)基站收发信台(BTS) ( ) 7.MSISDN的结构为 MCC+NDC+SN (B)CC+NDC+MSIN (C)CC+NDC+SN (D)MCC+MNC+SN ( ) https://www.wendangku.net/doc/2e15389934.html,是 一个BSC所控制的区域 (B)一个BTS所覆盖的区域 (C)等于一个小区 (D)由网络规划所划定的区域 ( ) 9.GSM系统的开放接口是指 NSS与NMS间的接口 (B)BTS与BSC间的接口 (C)MS与BSS的接口 (D)BSS与NMS间的接口 ( ) 10.如果小区半径r=15km,同频复用距离D=60km,用面状服务区组网时,可用的单位无线区群的小区最少个数为. (A) N=4 (B) N=7 (C)N=9 (D) N=12