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教学大纲

2021版（第5至第8学期）

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《通信原理》教学大纲

作者:智能制造学院发布日期:2023-04-06 13:04:52浏览次数:317

《通信原理》教学大纲

一、课程基本信息

课程类别	专业课程		课程性质	理论	课程属性	必修
课程名称	通信原理			课程英文名称	Principle of Communication
课程编码	F10ZB15F			适用专业	电子信息工程
考核方式	考试			先修课程	信号与系统
总学时	56	学分		3.5	理论学时		50
实验学时/实训学时/ 实践学时/上机学时				实验学时：6
开课单位				智能制造学院

二、课程简介

《通信原理》是电子信息工程专业的一门专业必修课，是一门系统性、理论性很强的课程。它从理论上建立了完整的通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，从基带传输和带通传输分析通信系统的基本原理、过程以及信号在时域和频域的特性，同时对通信系统中的编码、调制、信道、接收等功能模块给出分析和设计方案。该课程注重“信息传输”的理论与工程应用的紧密结合 , 使学生深入理解通信系统的内涵和实质，为深入学习研究各类现代通信技术打下坚实的理论基础。通过学习该课程，使学生掌握现代通信系统的基本概念、基本原理、基本分析方法、基本技术和典型系统，并能应用到科学研究、技术开发的实际工作中去，为今后学习更高级的信息与通信课程或从事通信以及电信方面的实际工作打下坚实的基础。

三、课程教学目标

课程教学目标

支撑人才培养规格指标点

支撑人才培养规格

知

识

目

标

目标1：

掌握模拟与数字通信理论的基本概念、基本原理和基本方法；具备对简单通信系统进行建立模型、定性分析、定量计算的能力；能对给定的通信电路进行调试；对实验过程中存在的问题能够进行分析和排除。

3-2：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识，用于电子信息领域的相关工程问题的建模、推演和求解。

3.工程知识

能

力

目

标

目标2：

会运用数据信号传输的基本方法对通信系统进行分析；会运用数据信号基带传输、频带传输和数字传输的基本理论；会运用各种数字调制解调方法、并会分析其应用场景；掌握对基本通信系统测试数据分析与处理的能力；初步具备根据实际通信系统的各模块进行功能分析的能力。

4-1：具备应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，对电子信息的相关工程问题进行识别和表达的能力，能运用相关科学原理思考问题，识别和判断工程问题的关键环节、步骤和参数，并进行有效的分析，以获得可靠的结论。

4.问题分析能力

素

质

目

标

目标3：

能根据工作任务的需要，使用各种工具、媒体收集资料，并能针对任务筛选有用信息；能根据工作任务要求，制定工作计划，并有步骤地开展工作；能分析工作中出现的问题，提出不同的解决方案。能主动学习新知识、新技术，并能有选择地运用到工作中。

2-1：具有综合运用各种手段查阅文献、获取信息的能力。

11-1：具有自主学习和终身学习的意识，掌握跟踪电子信息学科前沿、发展趋势的基本方法和途径。

2.综合素质能力

11.自主学习和终身学习

四、课程主要教学内容、学时安排及教学策略

（一）理论教学

教学模块

学时

主要教学内容与策略

学习任务安排

支撑课程目标

通信原理概述

重点：信息量和平均信息量（熵）的计算，码元、信息速率，频带利用率、误码率的定义与计算。

难点：信息量和平均信息量（熵）的计算。

思政元素：“自主创新，核心科技”的意义，“科技兴国”的理念信念，科学家事迹及奉献精神。

教学方法与策略：线下教学。“万事开头难”强调的是开始的重要性，开设此门课的开始多举一些学生感兴趣的东西，从远古的烽火通信开始讲起，到舰船上的灯语和旗语，到现代的对讲机、无线电台、寻呼机、电话、电视等等，说明什么是通信、通信系统的组成是什么，让学生感觉到通信原理在我们身边无处不在，激发学生对此课程的兴趣。

课前：预习

课堂：做好笔记、提问

课后：复习知识点

目标1

目标2

随机过程

重点：随机过程的数字特征；平稳随机过程的性质；高斯随机过程的定义及重要性质、高斯白躁声的谱密度和自相关函数。

难点：平稳随机过程的自相关函数；高斯随机过程的定义、高斯白噪声的谱密度和自相关函数。

教学方法与策略：线下教学。本模块比较难理解，需要借助数学的概率知识，可以直接给出结论，弱化推到，让学生通过结论公式进行计算。

课前：预习

课堂：学生总结问题

课后：布置课后习题

目标1

目标2

目标3

信道与噪声

重点：信道容量的概念、香农公式的含义及计算。

难点：随参信道的特性及对信号传输的影响。

思政元素：介绍科学家香农，提出了信息熵的概念，为信息论和数字通信奠定了基础。

教学方法与策略：线下教学。本模块理论介绍性较多，只有最后得到香农公式部分需要计算，记住公式即可。在教学过程中注意与实际相结合，利用学生熟悉的手机、有线电话、卫星、电视塔等通信工具给学生讲解相关知识，便于学生更好的理解知识点。

课前：预习

课堂：提问、做好笔记

课后：复习知识点

目标1

目标2

模拟调制系统

重点：AM信号、DSB-SC信号、SSB信号、FM波形及频谱。

难点：线性调制相干解调的抗噪声性能、调频系统的抗噪声性能。

思政元素：介绍我国早年的东方红卫星1号，目前的北斗卫星，使学生了解我国是继苏联、美国、法国、日本之后第五个能够独立发射卫星的国家，墨子号量子卫星的发射更是使我国成为世界上首个实现太空和地面之间量子通信的国家，进一步增强学生们的民族自尊心、自信心和自豪感，弘扬爱国情，树立报国志。

教学方法与策略：线下教学。通过总结类比法，将AM、DSB、SSB的几种性能做总结，比较他们的优缺点，方便学生进行记忆。

课前：预习

课堂：学生总结问题

课后：布置课后习题

目标1

目标2

目标3

数字基带传输系统

重点：AMI、 HDB3码的编、译码规则，奈奎斯特第一准则。

难点：AMI、 HDB3码的编、译码规则，奈奎斯特第一准则。

教学方法与策略：线下教学。本模块规律性较强，需要介绍各种编码的规则，总结方法，让学生套用即可。

课前：预习

课堂：做好笔记、提问

课后：布置课后习题

目标1

目标2

目标3

信源编码

重点：PCM系统组成、PCM调制原理、十三折线律的编译码方法；时分复用。

难点：十三折线律的编译码方法；PCM30/32帧结构。

思政元素：数字通信系统相比于模拟通信系统有很多的优点，如抗干扰能力强，且噪声不积累等。告诉学生必须运用辩证的方法去对待和分析，抓住事物的主要矛盾。

教学方法与策略：线下教学。在讲PCM编码时，给出自然二进制编码、折叠二进制编码，这两种编码应该选择哪种，为什么，编码时哪些几位为段落码，几位为段内码，等等一个环节紧扣一个环节的问题让学生去思考，让学生好像根据自己的思路在学习。

课前：预习

课堂：做好笔记、提问

课后：布置课后习题

目标1

目标2

数字频带传输系统

重点：二进制数字调制信号的调制解调原理、波形、带宽及频带利用率计算。

难点：二进制数字调制系统的抗噪声性能。

教学方法与策略：线下教学。讲2ask时，通过第一台有线电报机的发明者莫尔斯引出通过莫尔斯代码如何发电报，不同的滴答声表示不同的信号，这些大家都在电视剧里看到过，比较熟悉，由此引出2ask信号，2ask信号实质和莫尔斯代码信号相同，只有有和无两种信号表示信息，让学生很快就会记住什么是2ask信号，特征是什么，怎么产生的等问题。

课前：预习

课堂：做好笔记、提问

课后：布置课后习题

目标1

目标2

差错控制编码

重点：常用的差错控制方法；差错控制编码的基本原理；常用的简单编码；：线性分组码的原理；循环码的编码方法。。

难点：最小码距与纠错能力的关系；线性分组码H矩阵和G矩阵的构成；循环码的生成多项式与生成矩阵。

教学方法与策略：线下教学。本模块定义和概念较多，记住码长、码重、码距的定义，重点介绍通过最小码距判断编码的纠错能力。

课前：预习

课堂：学生总结问题

课后：布置课后习题

目标1

目标2

同步原理

重点：载波同步、位同步、群同步的概念。

难点：帧、复帧的概念、基本结构。

教学方法与策略：线下教学。同步是通信中的重要一环，重点介绍载波同步技术、位同步的概念和原理。

课前：预习

课堂：提问、做好笔记

课后：复习知识点

目标1

目标3

（二）实践教学

实践类型	项目名称	学时	主要教学内容	项目类型	项目要求	支撑课程目标
实验	模拟调制	2	重点：常规双边带调幅与解调实验（AM）、双边带抑制载波调幅与解调实验（DSB-SC AM）。难点：基本电路的连接和测试。思政元素：通过实验手段辩证的分析几种幅度调制方式的特点，可以使学生运用辩证唯物主义观点和方法理解和掌握调制技术，培养学生的辩证思维能力。	验证	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标1 目标2
实验	基带传输的常用码型	2	重点：AMI、CMI码变换与反变换、HDB3码变换与反变换。难点：分析各码变换的规律。思政元素：从诚信的角度，要求我们做一个遵纪守法，讲诚信的人。	验证、设计	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
实验	二进制数字调制	2	重点：2ASK、2FSK、2PSK、DPSK调制与解调实验。难点：分析各调制方式的特点，比较2PSK与DPSK的不同。思政元素：冷静思考、战胜浮躁	验证、设计	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3

五、学生学习成效评估方式及标准

考核与评价是对课程教学目标中的知识目标、能力目标和素质目标等进行综合评价。在本课程中，课程总成绩由30%的平成成绩（作业10%、课堂表现10%、出勤10%）、实验10%）和60%的期末成绩组成。

1.平时成绩（占总成绩的30%）：采用百分制。平时成绩分作业（占10%）、课堂表现10%和考勤（占10%）三个部分。评分标准如下表：

等级

评分标准

1.作业；2.课堂表现；3.考勤

优秀

（90～100分）

1.作业书写工整、书面整洁；90％以上的习题解答正确。

2.认真听讲，积极回答问题。

3.全勤。

良好

（80～89分）

1.作业书写工整、书面整洁；；80％以上的习题解答正确。

2.认真听讲，点到时才回答问题。

3.迟到2次以内。

中等

（70～79分）

1.作业书写较工整、书面较整洁；70％以上的习题解答正确。

2.认真听讲，不回答问题。

2.请假2次以内。

及格

（60～69分）

1.作业书写一般、书面整洁度一般；60％以上的习题解答正确。

2.上课有些打瞌睡，玩手机。

3.旷课4次以内。

不及格

（60以下）

1.字迹模糊、卷面书写零乱；超过40％的习题解答不正确。

2.不听讲，点到时不会回答问题。

3.旷课超过4次。

2. 实验成绩（占总成绩的10%）：采用百分制。其中实验完成情况占5%，实验报告占5%。评分标准如下表：

等级

评分标准

1.实验完成情况；2.实验报告

优秀

（90～100分）

1. 所有实验内容。

2. 实验报告书写工整，实验数据完整，有数据分析。

良好

（80～89分）

1. 完成所有实验内容。

2. 实验报告书写工整，实验数据完整，无数据分析。

中等

（70～79分）

1. 完成70%实验内容。

2. 实验报告书写工整，实验数据不全，无数据分析。

及格

（60～69分）

1. 完成60%实验内容。

2. 实验报告书写潦草，实验数据不全，无数据分析。

不及格

（60以下）

1. 完成60%以下实验内容。

2. 实验报告书写凌乱，无实验数据，无数据分析。

3.期末考试（占总成绩的60%）：采用百分制。期末考试的考核内容、题型和分值分配情况请见下表：

考核模块	考核内容	主要题型	支撑目标	分值
通信原理概述	通信系统的新能指标；信息量的计算；进制与传输速率的关系；通信系统的分类；数字通信系统的优缺点	填空题选择题判断题	目标1 目标2	11
随机过程	平稳随机过程；随机过程通过线性系统；高斯白噪声	填空题选择题计算题	目标1目标2目标3	8
信道与噪声	信道的分类；分集接收技术；香农公式	填空题选择题	目标1目标2	8
模拟调制系统	AM、DSB、SSB调制技术性能比较；FM性能	填空题选择题计算题	目标1目标2	14
数字基带传输系统	单极性码、双极性码的编码方式；AMI、HDB3码的编码规律	填空题选择题作图题	目标2 目标3	8
信源编码	模拟信号转成数字信号步骤；PCM编码；PCM30/32路帧结构；时分复用、频分复用的概念、特点；	填空题选择题计算题	目标1目标2目标3	16
数字频带传输系统	2ASK、2FSK、2PSK、DPSK的性能比较，调制波形图	填空题选择题作图题	目标1目标2	10
差错控制编码	线性分组码、循环码的编码；码距；码重；最小码距与纠错码的关系	填空题选择题计算题	目标1目标2目标3	20
同步	群同步的特点；帧同步的目的	填空题选择题简答题	目标1目标2	5

六、教学安排及要求

序号	教学安排事项	要求
1	授课教师	职称：讲师学历（位）：硕士研究生其他：具有硕士研究生及以上学历的高级工程师或讲师
2	授课地点	√教室 √实验室 □室外场地 □其他：
3	学生辅导	线上方式及时间安排：建立企业微信群，随时与学生沟通线下地点及时间安排：根据上课时间安排每周一次线下答疑

七、选用教材

[1] 张辉，曹丽娜编.现代通信原理与技术（第四版）[M]. 西安:西安电子科技大学出版社，2018年2月；

[2] 樊昌信,曹丽娜. 通信原理（第7版)[M]. 北京:国防工业出版社，2021年2月；

八、参考资料

[1] 樊昌信，曹丽娜. 通信原理（精编版第6版）[M]. 北京:国防工业出版社，2015年9月；

[2] 周炯槃. 通信原理（第4版）[M]. 北京:北京邮电大学出版社，2015年8月。

[3] 孙洪民，张民生. 通信原理 [M]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2019年7月。

网络资料

[1] 中国大学MOOC：通信原理_电子科技大学_中国大学MOOC(慕课) (icourse163.org)

[2] 中国大学MOOC：通信原理_国防科技大学_中国大学MOOC(慕课) (icourse163.org)

执笔人：张黎红

参与人：沈晖、黄环

系（教研室）主任：曹丽娟

学院（部）审核人：连元宏