《数据通信原理》课程

《数据通信原理》课程（PrincipleoftheDataCommunication）(学时：50)一、前言数据通信原理课程是面向电子信息工程、网络工程等专业开设的一门必修的专业基础课程，是该专业的主干课程，共50学时，3.0学分，其中实验课程10学时。二、课程的性质、地位和任务本课程在电子信息工程专业教学计划中是一门专业基础课程，又是一门专业的数字信号传输的理论课，它是为满足通信领域对应用人才的需要而设置的。通过本课程的学习，为以后学习计算机通信网络和计算机通信接口技术等后继课程打下必备的基础，并且为以后从事计算机通信工作提供一定的技术支持。三、教学基本要求和方法1．基本要求通过本课程的学习，要求学生掌握数据通信的构成原理和工作方式；掌握数据信号的传输理论：基带传输和频带传输；掌握差错控制的基本原理和工作方式，理解常用差错控制码的构成原则；理解数据交换的原则，掌握分组交换的基本内容，了解分组交换网的构成。本课程是一门原理性的课程，要求学生掌握数据通信较完整的概念和构成。2．基本方法本课程的教学方式和方法主要以课堂讲授为主，并以课堂讨论和习题课为辅。四、授课教材及主要参考书目1．授课教材《数据通信原理》詹仕华主编，中国电力出版社（2010年第1版）。2．主要参考书目《数据通信技术教程》蒋占军编著，机械工业出版社（2006年第2版）。《数据通信原理》毛京丽等编著，北京邮电大学出版社（2000年第二版）；《数据通信原理》杨世平等编著，国防大学出版社（2001年第一版）；《现代通信原理》钱学荣编，清华大学出版社（1999年）。五、学分与学时分配本课程共3.0学分，总教学共50学时，具体学时分配如下表：各章节内容第一章：绪论学时数4第二章：数据通信基础知识第三章：数据信号的基带传输第四章：数据信号的频带传输第五章：差错控制与信道编码第六章：物理层接口与传输控制规程第七章：分组交换数据网实验68882410六、课程内容及学时分配：（一）理论教学内容（40学时）第一章绪论（4学时）1、目的要求：本章介绍数据通信有关的重要概念和定义，要求理解数据通信系统的构成、数据传输速率、方式、质量和信道容量的基本内容。2、讲授内容：第一节数据通信及系统组成1．消息、信息与数据的关系2．数据通信系统组成3．数据通信及其特点第二节数据传输方式1．基带传输和频带传输2．串行传输与并行传输3．异步传输和同步传输4．单工、半双工、全双工传输第三节数据通信系统的质量指标1．有效性质量指标2．可靠性质量指标第四节计算机网络与数据通信网第二章数据通信基础知识（6学时）1、目的要求：（1）掌握信号与系统的基本概念、信号的傅里叶分析以及线性时不变系统的特性和输入输出关系。（2）掌握信道容量的计算，了解信道分类及信道噪声。（3）掌握FDM、TDM的基本原理。（4）了解数据通信的同步。2、授课内容：第一节信号与调制解调1．常用的典型信号2．连续时间周期信号的傅里叶级数3．连续时间信号的傅里叶变换4．信号的调制解调（1）信号的频谱（2）信号的带宽（3）调制解调的基本原理5．线性时不变系统分析（1）时域连续系统（2）线性系统（3）时不变系统（4）线性时不变系统输入与输出的关系第二节传输信道1．分类2．传输介质3．信道噪声4．信道容量第三节多路复用1．FDM2．TDM3．WDM4．多路复用器和集中器第四节数据编码第五节数据通信的同步第三章数据信号的基带传输（8学时）1、目的要求：掌握基带信号的码型、基带系统的组成、无码间干扰的基带传输的定义及条件、基带系统形成波形、奈奎斯特第一准则、部分响应和时域均衡的基本原理基本特点。本章是本书的重点。2、授课内容：第一节数据基带信号分析1．常用基带信号2．基带信号的频谱第二节基带传输系统的构成第三节无码间干扰的基带传输1．码间干扰及其数学分析2．无码间干扰的传输特性第四节眼图第五节基带传输系统性能分析第六节改善传输系统性能的几个措施1．部分响应2．时域均衡3．数据序列的扰乱和解扰注：在前3章理论授课结束后上一次习题课。第四章数据信号的频带传输（8学时）第一节频带传输系统的构成第二节二进制数字调制解调1．二进制幅度键控2．二进制频率键控3．二进制相位键控4．二进制数字调制系统性能分析与比较第三节多进制数字调制解调1．多进制幅度键控2．多进制频率键控3．多进制相位键控4．幅相联合调制第四节调制解调器第五章差错控制（8学时）1、目的要求：理解差错控制的基本方法和检错、纠错码构成的基本原理。2、授课内容：第一节差错控制的基本概念及原理1．基本概念2．基本原理第二节检错和纠错的基本概念1．码长、码重和码距及码距与检纠错能力2．编码效率3．纠错编码的分类第三节简单的差错控制编码1．奇偶监督码2．水平奇偶监督码3．二维水平奇偶监督码4．恒比码5．重复码6．正反码第四节汉明码及线性分组码1．汉明码2．线性分组码第五节循环码1．循环码的循环特性2．循环码的生成多项式和生成矩阵3．循环码的编码方法4．循环码的解码方法第六节卷积码1．基本概念第六章物理层接口与传输控制规程（2学时）1、目的要求：了解数据传输接口的基础知识，以及面向字符和面向比特的数据传输控制规程的基本原理。2、授课内容：第一节物理层接口第二节线路规程第三节面向字符的传输控制规程第四节面向比特的传输控制规程第七章数据交换（4学时）1、目的要求：（1）理解数据交换的必要性，理解电路交换、报文交换和分组交换的基本思路，了解它们各自的特点和应用场合，特别是分组交换的迅速发展的原因；（2）理解一个分组交换网内所涉及的理论和技术问题的内容。2、授课内容：第一节概述1．数据交换的必要性2．数据交换的方式第二节电路交换方式1．电路交换方式的原理2．电路交换的优缺点第三节报文交换方式1．报文交换方式的原理2．报文交换的优缺点第四节分组交换方式1．分组交换方式的原理2．分组交换的优缺点3．分组的传输方式4．分组长度的选取第五节帧方式1．帧方式的概念2．帧方式的类型第六节几种交换方式的比较注：在第四、五、六、七章理论授课结束后上一次习题课。（二）实验教学内容（10学时）实验一数字信号源实验（验证性、2学时）一、实验目的1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。2、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。3、掌握数字信号源电路组成原理。二、实验内容1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、帧同步信号（FS）、位同步时钟（BS）。2、用示波器观察NRZ、FS、BS三信号的对应关系。3、学习电路原理图。三、实验仪器：（*：表示可选设备）1、通信原理教学实验箱2、示波器四、实验操作方法具体实验步骤参见实验指导书。实验二数字调制实验（验证性、2学时）一、实验目的1、掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。2、掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的方法。3、掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系。二、实验内容1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。2、用示波器观察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形。三、实验仪器：（*：表示可选设备）1、通信原理教学实验箱2、示波器四、实验操作方法1、熟悉数字调制单元的工作原理；2、用示波器观察数字调制信号2ASK、2FSK、2DPSK的波形；具体实验步骤参见实验指导书。实验三2ASK、2FSK数字解调实验（验证性、2学时）一、实验目的1.掌握2ASK过零检测解调原理。2.掌握2FSK过零检测解调原理。二、实验内容1.用示波器观察2ASK过零检测解调器各点波形。2.用示波器观察2FSK过零检测解调器各点波形。三、实验仪器：（*：表示可选设备）1、通信原理教学实验箱2、示波器四、实验操作方法1、熟悉2ASK解调单元和2FSK解调单元的工作原理；2、用示波器观察2FSK解调器各点的波形；具体实验步骤参见实验指导书。实验四2DPSK数字解调实验（验证性、2学时）一、实验目的掌握2DPSK相干解调原理。二、实验内容1.用示波器观察2DPSK相干解调器各点波形、影响。三、实验仪器：（*：表示可选设备）1、通信原理教学实验箱2、示波器四、实验操作方法1、熟悉2DPSK解调单元的工作原理；2、用示波器观察2DPSK相干解调器各点的波形具体实验步骤参见实验指导书。实验五数字基带通信系统实验（综合性、2学时）一、实验目的1.掌握时分复用数字基带通信系统的基本原理及数字信号传输过程。2.掌握位同步信号抖动、帧同步信号错位对数字信号传输的影响。3.掌握位同步信号、帧同步信号在数字分接中的作用。二、实验内容1.用数字信源模块、数字终端模块、位同步模块及帧同步模块连成一个理想信道时分复用数字基带