《通信原理》课程教学大纲

《通信原理》课程教学大纲课程编号：0614021课程总学时/学分：54学时/3学分（其中理论42学时，实验12学时）课程类别：专业任选课一、教学目的和任务教学目的：本课程的教学宗旨和目标是：以现代通信系统为背景、以通信系统的模型为主线，讲述现代通信的基本原理、基本技术和通信系统性能的分析方法，使学生了解模拟通信和数字通信系统，特别是数字通信的基本原理和系统基本的分析、设计方法，以适应现代信息社会对通信人才的需求。教学任务：通过本课程的学习，可使学生掌握通信系统的基本原理，了解模拟通信系统和数字通信系统各种调制与解调的方法以及各自的抗噪声性能，特别是数字通信系统的构成和原理，使学生具有良好的理论基础，并可初步培养学生对通信系统进行分析和设计的能力。在教学过程中，做到重点突出，难点讲解详细，培养学生的抽象思维能力，提高分析问题、解决问题的能力，为后续课程的学习以及从事实际工作打下良好的基础。二、教学基本要求本课程以概率论和信号与系统为基础知识，重点讲解模拟通信系统和数字通信系统的构成、原理、调制与解调技术、抗噪声性能等知识。通过本课程的学习，应使学生达到以下要求：1）了解通信系统的基本知识和主要性能指标；2）熟练掌握平稳随机过程的数字特征与概率密度函数；平稳随机过程的相关函数与功率谱密度；高斯过程与窄带高斯过程；3）熟练掌握AM、DSB、SSB信号调制与解调；AM、DSB、SSB信号抗噪声性能；4）熟练掌握数字基带信号；AMI码、HDB3码、CMI码、双相码的编码原理和主要优缺点；无码间干扰的基带传输特性；无码间干扰时的基带系统抗噪声性能；5）熟练掌握抽样定理；脉冲振幅调制(PAM)原理；脉冲编码调制(PCM)原理；增量调制(ΔM)原理；6）熟练掌握二进制数字调制解调原理；二进制ASK，FSK，PSK、DPSK系统的抗噪声性能；二进制数字调制系统的性能比较；7）掌握数字信号接收的统计表述；最佳接收准则；二进制确知信号的最佳接收原理及抗噪声性能；二进制确知信号的最佳形式；匹配滤波器原理。由于本课程存在较多数学公式推导、演化或求解的理论内容，因此理论教学方法采用板书为主、PPT为辅的方式：课堂板书带领学生一起进行公式的推导或求解，使讲解更为详实，更易被学生接收；同时辅以PPT，以方便展示通信系统流程图，信号波形图以及内容总结等，使理论教学更为简洁生动。同时本课程还安排有实验学时，通过实验更直观的了解通信系统的构成，各种调制与解调的结果，增强学生动手实验的能力，加深学生对理论知识的理解。教材选用由国防工业出版社出版，樊昌信等编写的《通信原理》，该教材由浅入深、理论内容全面，数学推导过程详细，易于学生理解。三、教学内容及学时分配第一章绪论（3学时）教学要求：(1)掌握通信系统模型中各组成部分的功能。(2)掌握系统的有效性、可靠性的概念及传输速率计算方法。(3)掌握信息的概念及其度量计算方法。(4)掌握通信技术的发展状况。教学重点：(1)通信系统的组成和各部分功能(2)信息及其度量(3)通信系统的主要性能指标教学难点：信息度量的计算方法第二章随机过程（6学时）教学要求：(1)掌握随机过程的概念。(2)掌握平稳随机过程的数字特征（均值、方差、相关函数）的计算方法。(3)掌握平稳过程通过线性系统后的自相关、功率谱的计算方法。(4)掌握高斯随机过程、窄带随机过程的特征、分析方法。(5)掌握信号加窄带高斯白噪声的分析方法。教学重点：(1)平稳随机过程的数字特征(2)平稳过程的自相关函数和功率谱密度(3)平稳过程通过线性系统的分析(4)高斯随机过程的特性(5)窄带随机过程的特性教学难点：(1)平稳过程的自相关函数和功率谱密度的计算方法(2)高斯随机过程、窄带随机过程的特征、分析方法第三章信道（2学时）教学要求：(1)掌握信道的数学模型。(2)了解信道中的噪声。(3)掌握计算信道容量的方法。教学重点：(1)信道的数学模型(2)信道容量的计算方法教学难点：信道容量的计算方法第四章模拟调制系统（8学时）教学要求：(1)掌握各种线性调制和解调的原理。(2)掌握线性调制系统的抗噪声性能的分析。(3)掌握非线性调制和解调的原理。(4)掌握非线性调制系统的抗噪声性能的分析。(5)掌握各种调制系统的比较。教学重点：(1)线性调制、相干解调、非相干解调的概念(2)各类线性调制系统的性能分析方法(3)角度调制、频偏、调制指数的概念(4)调频系统的抗噪声性能分析教学难点：(1)AM、DSB、SSB、FM、PM等各种调制和解调方法(2)如何分析各种调制系统的抗噪声性能(3)窄带调频和宽带调频的产生与解调[实验1]各种模拟信号源实验[实验要求]熟悉各种模拟信号的产生方法及其区别；了解模拟信号源的在实验平台中的用途。[实验学时]3学时[实验2]二相BPSK（DPSK）调制解调实验[实验要求]掌握二相BPSK（DPSK）调制解调的工作原理及电路组成；了解载频信号的产生方法；掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。[实验学时]3学时第五章数字基带传输系统（6学时）教学要求：(1)掌握数字基带信号及其频谱特性。(2)掌握基带传输的常用码型。(3)掌握码间串扰产生的原因。(4)掌握无码间串扰的基带传输特性。(5)掌握基带传输系统的抗噪声性能分析。教学重点：(1)数字基带信号的频谱特性(2)主要传输码型差分码、AMI、HDB3的编码规则及特点(3)无码间串扰系统的条件及滚降无串扰系统特性的分析方法教学难点：(1)主要传输码型差分码、AMI、HDB3的编码规则及特点(2)无码间串扰系统的条件及滚降无串扰系统特性的分析方法[实验3]基带信号AMI/HDB3码编译码实验[实验要求]熟悉AMI/HDB3码编译码的工作过程；观察AMI/HDB3码码型变换编译码电路的测量点波形。[实验学时]3学时第六章数字带通传输系统（6学时）教学要求：(1)了解各种二进制数字调制和解调原理。(2)掌握数字调制系统的抗噪声性能分析。(3)了解各种数字调制系统的性能比较。教学重点：(1)2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK各种数字键控调制的原理(2)各种数字调制系统的抗噪声性能分析教学难点：(1)各种数字键控调制及其解调的方法(2)如何分析各种数字调制系统的抗噪声性能[实验4]FSK(ASK)调制解调实验[实验要求]掌握FSK(ASK)调制的工作原理及电路组成；掌握利用锁相环解调FSK的原理和实现方法。[实验学时]3学时第七章模拟信号的数字传输（6学时）教学要求：(1)掌握模拟信号的抽样过程，掌握抽样定理。(2)掌握抽样信号的量化过程。(3)掌握脉冲编码调制的原理和过程。(4)掌握差分脉冲编码调制和增量调制的原理和优点。教学重点：(1)抽样定理(2)抽样信号的量化：均匀和非均匀量化(3)脉冲编码调制的基本原理教学难点：(1)抽样信号的非均匀量化过程(2)脉冲编码调制中13折线折叠二进制编码过程第八章数字信号的最佳接收（5学时）教学要求：(1)掌握数字信号的统计特性。(2)掌握数字信号的最佳接收法。(3)掌握二进制确知数字信号的最佳接收机原理。(4)掌握数字信号的匹配滤波接收法。(5)掌握最佳基带传输系统的原理。教学重点：(1)数字信号接收的统计表述(2)最佳接收准则(3)二进制确知信号的最佳接收原理及抗噪声性能(4)匹配滤波器原理(5)最佳基带传输系统教学难点：(1)二进制