《自动控制原理与应用》通信原理与通信技术(第四版)(张卫钢)教学大纲.docx

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1、通信原理课程教学大纲一、课程信息英文名称:Communication Principle课程编码:0110608授课语言:汉语授课方式:线下课程类别:专业发展课程性质:必修学 分:3学 时:48学时(授课40学时,实验8学时)适用对象:通信工程专业、电子信息工程专业、物联网工程专业 先修课程:电路分析基础、数字电子技术、概率论与数理统计、信号与系统等 开课院系:电子信息工程学院 二、课程简介本课程是电子信息工程专业的专业核心课程。该课程是在学生修完电路分析基础、数字电子技术、概率论与数理统计、信号与系统等相关课程后开设的,课程涉及通信系统各个组成部分的基础理论和基本原理,从理论上建立了完整的通

2、信系统架构以及对通信信号和系统性能的分析方法和系统模型。通过学习本课程,学生能够全面系统的掌握现代通信,尤其是数字通信的基本原理、基本概念、基本组成、基本分析和实现方法,为后续课程的学习打下坚实的基础,也为学生以后在相关领域工作或从事研究奠定良好的基础。课程的内容包括通信与通信系统的基本概念、模拟调制、脉冲编码调制、增量调制、数字复接与同步数字序列、数字信号的基带传输、数字信号的调制传输、差错控制编码及相关的通信技术等。根据教学内容,灵活采用授课方式,注重专业性和实用性,将理论与实验有机结合,力图通过循序渐进的方式培养学生掌握信息传输的基本原理和通信系统的性能分析方法,具备分析和解决通信系统问

3、题的能力。三、课程任务、目标与要求1.课程任务通过本课程的学习,学生能够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。熟悉通信系统的组成和工作原理,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,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,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。2.课程基本要求2.1课程目标本课程目标及能力要求具体如下:课程目标1:学生能够理解并记忆通信与通信系统的基本概念,掌握通信系统的基本组成、分类及通信方式,掌握信息及其度量方法并会进行计算,掌握通信系统的相关性能指标及相

4、关运算,能对通信系统的通信过程进行分析论述;课程目标2:学生能够掌握调制、解调、编码、解码、同步等基本通信技术,能够对通信系统基本的编码和调制原理进行实验研究和验证,能够应用所学知识对通信系统进行初步的分析和设计;课程目标3:学生能够知晓PCM复用与数字复接、数据通信与通信网等知识,了解通信领域的前沿技术与发展趋势,具有科学创新精神和合作沟通能力;课程目标4:学生能够建立通信系统的概念,关注学科发展前沿,结合所学的工程知识和专业知识初步解决通信系统中的具体问题,培养分析和解决问题的能力,提高实践能力和综合应用能力。2.2 课程目标与毕业要求之间的对应关系 毕业要求是支撑学生培养目标达成的基础,

5、而毕业要求的达成则需要课程体系的支撑,本课程与毕业要求指标点的支撑关系如表1所示,课程目标达成的途径、措施、评级依据如表2所示。表1 课程与毕业要求指标点的支撑关系毕业要求课程支撑的毕业要求指标点课程目标毕业要求1:工程知识指标点1.4应用电子信息工程领域专业知识,并结合数学、自然科学、工程基础知识,具有解决电子信息领域复杂工程问题的能力。课程目标1课程目标2毕业要求2:问题分析指标点2.2能够将电子信息工程领域复杂工程问题分解为若干相对简单的组成部分,运用数学、自然科学和工程科学的基本原理对分解后的问题进行分析并选择合适的解决方案;课程目标1课程目标4毕业要求3:设计/开发解决方案指标点3.

6、1熟知现代电子技术理论、电子信息的采集、处理、传输以及控制的理论和方法,能够针对复杂工程问题设计解决方案。课程目标2课程目标3指标点3.2 理解电子电路系统设计原理与方法,能够针对特定需求,设计满足指标要求的电路和系统、产品部件或流程。课程目标2课程目标4指标点3.3 能够综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等方面的因素,在设计中综合利用电子信息工程的专业知识和新技术,体现较强的创新意识。课程目标4表2 课程目标达成的途径、措施、评级依据课程目标课程教学内容目标达成途径(措施)达成评价依据课程目标1第1章 通信与通信系统的基本概念第6章 数字信号的基带传输第7章 数字信号的调制传输采用

7、多媒体教学并结合动画演示等使学生能够理解通信系统的概念、组成、方式等,并能就信息及度量相关参数进行计算。通过课堂讨论、实验报告及期末考试试卷等进行目标考核。出勤与课堂表现、综合实验报告以及期末考试试卷课程目标2第2章 模拟调制第3章 脉冲编码调制第4章 增量调制第7章 数字信号的调制传输采用多媒体教学并结合实验教学等多种教学方法使学生能够掌握调制的目的、意义和方法。通过课堂讨论、实验报告及期末考试试卷等进行目标考核。出勤与课堂表现、综合实验报告以及期末考试试卷课程目标3第5章 数字复接与同步数字序列第6章 数字信号的基带传输第8章 差错控制编码采用多媒体并结合视频、讨论等多种教学方式使学生理解

8、编码、解码、同步与复接的概念,能够对基带信号进行编码,掌握常用的检纠错码。通过课堂讨论、实验报告及期末考试试卷等进行目标考核。出勤与课堂表现、综合实验报告以及期末考试试卷课程目标4第1章 通信与通信系统的基本概念第7章 数字信号的调制传输第8章 差错控制编码采用微课、讨论、翻转课堂等方式,让学生了解通信术发展历程、发展趋势、主要技术等。通过课堂讨论、实验报告及期末考试试卷等进行目标考核。出勤与课堂表现、综合实验报告以及期末考试试卷3.课程的重点、难点重点:通信和通信系统的概念;通信系统的组成及分类;通信系统的性能评价;调制的概念;抑制载波的双边带调幅;常规双边带调幅;PCM的基本概念;PCM的

9、调制过程;抽样定理;PCM复用与数字复接;数字基带信号的码型;二进制数字调制;差错控制编码的基本概念、差错控制方式、差错控制编码分类;检错和纠错原理。难点:信息的度量与香农公式;角调制;时分复用;增量调制;扰码和解码;多进制数字调制;线性分组码; 循环码。拓展:现代通信与网络技术。包括:数据通信原理、网络体系结构、光纤通信、卫星通信、移动通信技术等。4.课程思政设计必须充分认识到课程思政并非是一个狭义的思想政治教育,而是从德智体美劳全面人才的视角出发的一个培养社会主义建设者和接班人的重要理念和实施路径。发挥思政课之外其他课程的育人功能,形成广义的、内涵更加丰富的思政教育理念,做到课程思政与思政

10、课程同向同行、协同育人,不但要培养学生求实创新的科学精神,还应担负起培养学生健康成长、全面成才、持续发展的人文精神。课程思政设计如表3所示。表3 课程思政设计章节知识点思政元素第1章 通信与通信系统的基本概念通信和通信系统的概念;信号与噪声;信息的度量与香农公式。通信系统各组成部分通力配合完成的一次信息传递,离开任何一个设备都将无法完成通信过程;噪声是无用的信号,但在某些情况下,也可加以利用;美国数学家香农。促进学生对团队意义的理解,培养学生的团队精神和集体荣誉感;噪声的辩证思想:事物具有两面性;通过香农在信息领域及计算机学科中的奠基性的贡献,培养学生严谨求实、的科学精神。第2章 模拟调制抑制

11、载波的双边带调幅(DSB);常规双边带调幅(AM);单边带调制(SSB)和残留边带调制(VSB)。不同调制方式具有的不同特点和用途;各种调制解调方法的优缺点对比分析。通过讨论使学生体会里面所蕴含的矛盾主次方面和主次矛盾的哲学思想;让学生懂得如何辩证地看待事物的对立和统一。第3章 脉冲编码调制第4章 增量调制PCM的基本概念;抽样、量化、编码;增量调制。模拟信号数字化等相关领域的芯片需求与当前我国芯片领域面临的“卡脖子”问题之间的矛盾。介绍模拟及数字领域应用与芯片之间的关系,适当结合当前国际国内形势,增强学生爱国情感与凝聚力。第5章 数字复接与同步数字序列PCM复用与数字复接基本概念、数字比特序

12、列与复接等级、PCM基群帧结构、同步数字序列SDH。中国工程院院士、我国通信与信息系统领域著名专家邬贺铨院士在国内首先研制成功了PCM30路复用设备、STH-1/STM-4复用设备、155/622Mb/s SDH光纤通信系统等。邬院士的研究工作实现了这些数字电话重要装备的国产化,突破了国外的技术封锁,以此激励学生向院士和科学家们学习,以一腔爱国赤子之情将科学研究落实到祖国大地上。第6章 数字信号的基带传输数字基带信号的概念;数字基带信号的码型;无码间串扰的传输波形。通过观察码间串扰的物理现象,思考消除或减少码间串扰的方法培养学生发现并抓住主要矛盾问题的能力。通过设疑提问等方式培养学生“发现问题

13、、问题建模、问题求解”这一完整过程,理解工程师所需的基本能力。第7章 数字信号的调制传输二进制幅度键控、二进制频移键控、二进制相移键控、二进制差分相移键控、多进制数字调制。调制技术的种类、原理、特点,调制解调技术的现状。介绍调制技术领域的知名高校和单位及最新成果,引导和鼓励学生心怀梦想,为更深层次的提升而努力。第8章 差错控制编码差错控制编码的基本概念、方式、差分类;检错和纠错原理;线性分组码;循环码。信道编码通过引入冗余码元,增大了带宽,降低有效性而提高可靠性;编码方式的复杂程度与编码效率基本成正比。通过对知识的抽丝剥茧,同学们明晰了可靠性与有效性的关系矛盾关系;编码的复杂度与编码效率的关系

14、体现了辩证唯物主义的方法论思想。四、教学内容安排根据专业特色与课程目标要求,科学合理设置教学内容,本课程教学内容与基本要求如表4所示。表4 教学内容与基本要求序号章 节参考学时教学内容基本要求1第1章4(1)通信通信和通信系统的概念;(2)系统的组成及分类;(3)信号与噪声;(4)信号频谱与信道通频带;(5)信息的度量与香农公式;(6)多路复用的基本概念;(7)通信系统的性能评价。掌握通信、通信系统的概念及其基本组成;理解信号与噪声;了解信号频谱的含义及信道通频带;理解多路复用的含义;掌握信息的度量与通信系统的性能指标。2第2章讲授6(1)调制的概念;(2)抑制载波的双边带调幅(DSB);(3

15、)常规双边带调幅(AM);(4)单边带调制(SSB)和残留边带调制(VSB);(5)频分复用(FDM);(6)角调制。掌握DSB、AM、SSB信号调制与解调;理解角调制的基本概念和原理;了解模拟调制的功能与分类。实验2通信原理试验箱;模拟信号的产生方法及其用途;分析模拟信号波形。理解信号的产生方法、来源及去处,了解信号流程;熟悉模拟信号的产生方法及用途;用示波器在相应测试点上测量各点波形,分析模拟信号波形的特点。3第3章6(1)PCM的基本概念;(2)PCM抽样、量化、编码;(3)抽样定理;(4)时分复用。掌握PCM的基本概念;理解PCM抽样、量化和编码过程;掌握抽样定理;理解时分复用。4第4

16、章2简单增量调制;增量总和调制。理解增量调制的基本概念和原理;了解增量总和调制。5第5章4(1)PCM复用与数字复接(基本概念、数字比特序列与复接等级、PCM基群帧结构、复接的原理与分类);(2)同步数字序列简介(SDH基本概念、帧结构、复接结构)。理解PCM复用与数字复接的基本概念;掌握数字复接的原理;了解PCM基群的帧结构;了解数字复接的分类;了解SDH的相关知识。6第6章讲授6(1)数字基带信号的概念;(2)数字基带信号的码型;(3)无码间串扰的传输波形;(4)扰码和解扰;(5)眼图。理解数字基带信号的概念;掌握数字基带信号的常用码型;了解无码间串扰的传输波形;理解扰码与解码;了解眼图。

17、实验2眼图的作用;眼图的形成过程;眼图的测量测试方法。研读电路图,理解如何用眼图评估通信系统的性能;在输入端送入不同速率的信号,在加噪声和不加噪声情况下测试眼图;能够分析并评测测量结果。7第7章讲授6(1)二进制幅度键控(2ASK);(2)二进制频移键控(2FSK);(3)二进制相移键控(2PSK);(4)二进制差分相移键控(2DPSK);(5)多进制数字调制。掌握二进制幅度键控、频移键控和相移键控的调制与解调原理;了解二进制调制系统的抗噪声性能、二进制数字调制系统的性能比较;理解数字调制信号的频谱特性;了解多进制数字调制的概念。实验42ASK、2FSK、2PSK调制的定义;2ASK、2FSK

18、、2PSK调制的原理;2ASK、2FSK、2PSK调制的电路组成及实现。理解2ASK、2FSK、2PSK调制的工作原理及电路组成;理解数字化的调解器的原理和实现方法;用示波器观察测量点波形,记录并分析波形。8第8章6(1)差错控制编码;(2)检错和纠错原理;(3)几种常用的检错码;(4)线性分组码和循环码。掌握差错控制编码的基本概念;了解差错控制方式和分类;掌握检错和纠错原理;掌握线性分组码的编码方法;了解循环码。合计讲授学时40实践学时8总学时48注:1.“”为章节重点内容,“”为章节难点内容 2.拓展内容需在课余时间通过教师辅导+学生自学的方式学习。五、课程考核方式与成绩评定1. 课程考核

19、考核方式:考试。2.成绩评定成绩评定方式:百分制课程总成绩=期末成绩60%+平时成绩40%(1)平时:平时成绩占40%。包括:课堂参与度(考勤、讨论)、作业完成情况及实验。课堂参与度(考勤、讨论)、作业完成情况主要考核知识点的理解、掌握程度和综合概括能力;实验,主要考核运用理论知识解决实际问题的能力,实验报告的撰写能力。课程平时成绩各环节占比如表5所示。表5 课程平时成绩各环节占比平时成绩环节占比(40%)合计考勤课堂讨论作业及实验10%10%20%40%(2)期末考试:期末考试占60%。主要考核对基本知识的掌握程度以及分析、解决实际问题的能力。其中,课程目标的考核方式与成绩比例如表6所示,课

20、堂讨论评分标准如表7所示,作业和实验报告评分标准如表8、表9所示。 表6 课程目标的考核方式与成绩比例课程目标毕业要求指标点考核方式及成绩比例(%)成绩比例(%)平时期末课程目标1指标点1.4,2.2101525课程目标2指标点1.4,3.1,3.2152035课程目标3指标点3.151015课程目标4指标点2.2,3.2,3.3101525合计4060100表7 课堂讨论评分标准 分值观测点90-100分80-89分70-79分60-69分59分以下观点的正确性正确较为正确基本正确有一定缺陷有较大缺陷分析或结论的有效性分析合理,结论有效分析较为合理,结论较为有效分析基本合理,结论基本有效存在

21、一定错误存在较大错误表8 作业评分标准 分值观测点90-100分80-89分70-79分60-69分59分以下完成进度提前完成按时完成基本按时完成延时完成延时完成概念掌握程度90%以上概念清晰80%以上概念清晰70%以上概念清晰60%以上概念清晰概念不清晰方案正确性正确较为正确基本正确有一定缺陷有较大缺陷分析或结论有效性分析合理,结论有效分析较为合理,结论较为有效分析基本合理,结论基本有效存在一定错误存在较大错误表9 实验报告评分标准 分值观测点90-100分80-89分70-79分60-69分59分以下完成进度提前完成按时完成基本按时完成延时完成延时完成实验内容掌握程度90%以上实验内容清晰

22、80%以上实验内容清晰70%以上实验内容清晰60%以上实验内容清晰实验内容不清晰实验方案正确性正确较为正确基本正确有一定缺陷有较大缺陷实验分析或结论有效性分析合理,结论有效分析较为合理,结论较为有效分析基本合理,结论基本有效存在一定错误存在较大错误六、课程建议教材及主要参考资料1.建议教材张卫钢主编,通信原理与通信技术(第四版),西安电子科技大学出版社,2018年5月。2.主要参考资料1张卫钢、曹丽娜主编,通信原理教程,清华大学出版社,2016年。2张甫翊主编,通信原理教程,清华大学出版社,2018年。3樊昌信主编,通信原理与通信技术(第4版),电子工业出版社,2019年。七、其他根据专业特色与定位要求,课程大纲内容可进行删减与补充,具体按教务处规定执行。

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