北京科技大学通信原理教案.doc

教案1课程名称：通信原理I, II授课日期：授课题目（教学章、节或主题）：第一章 绪论授课班级：教学目的及要求： 使学生了解通信的发展历史与发展前景，培养学习兴趣。讲述通信系统的构成，包括仙农模型、数字通信系统模型、模拟通信系统模型，已及通信网的构成。给出通信系统有效性与可靠性的目标，介绍熵、带宽、波特率、比特率、频谱效率、误符号率、误比特率、信噪比(功率信噪比、归一化信噪比)的基本概念。介绍本书主要内容、重点及教辅书籍。教学重点：1 通信系统的构成，数字通信系统构成、模拟通信系统构成2 有效性：带宽、频谱效率及其相关物理量，熵、波特率、比特率3 可靠性：信噪比、误码率(误比特率、误符号率)教学难点：1 培养学生的学习兴趣2 区分通信系统的不同模型的适用范围与内部基本功能模块间的关系3 区分模拟通信系统、数字通信系统的有效性与可靠性参数4 掌握熵的计算、两种信噪比间的换算教学方法： 1 通过图形形象表征通信系统，从而树立抽象概念的直观印象。 2 通过例题/提问/习题的形式，在练习与接触中使学生得到启发与感受。 3 比较不同系统、不同概念的异同，使学生系统掌握基本概念。备注：教案2课程名称：通信原理I, II授课日期：授课题目（教学章、节或主题）：第二章 确定性信号分析授课班级：教学目的及要求： 复习信号与系统课程的相关内容，掌握由角频率、频率表示的傅立叶变换间的关系，了解余弦形式的傅立叶变换；掌握相关函数的定义及其性质；掌握各种常用带宽定义；掌握功率谱密度的概念；掌握希尔伯特变换的定义及其性质；掌握解析信号含义；理解频带信号含义；掌握复包络、包络、同相分量、正交分量的含义。教学重点：1 由频率表示的傅立叶变换定义、性质2 相关函数的定义及其性质3 各种带宽定义4 功率谱密度的含义5 希尔伯特变换的定义及其性质6 解析信号及其相关概念性质，复包络、包络、同相分量、正交分量教学难点：1 各种傅立叶变换形式的关系2 相关函数的性质3 希尔伯特变换、解析信号、复包络、包络、同相分量、正交分量间的关系4 频带信号含义及等效低通系统分析教学方法： 1 结合信号与系统课程，复习相关基本概念。 2 比较新概念、新公式与学生已学概念、公式的异同，使其掌握新概念。 3 结合实际通信系统，将希尔伯特变换、解析信号及相关概念进行系统性讲述。备注：教案3课程名称：通信原理I, II授课日期：授课题目（教学章、节或主题）：第三章 随机过程授课班级：教学目的及要求： 了解随机过程含义，熟练掌握随机过程的各种数字特征；理解平稳随机过程含义；理解遍历含义；熟练掌握平稳随机过程功率谱密度与维纳-辛钦定理；了解高斯随机过程定义，熟练掌握一维高斯分布，熟练掌握Q函数、互补误差函数；熟练掌握随机过程通过线性时不变系统；理解高斯白噪声概念，熟练掌握功率谱密度与功率换算关系；掌握窄带随机过程的相关概念；理解瑞利分布、莱斯分布；理解匹配滤波器的功能原理，熟练掌握信号的匹配滤波器形式；理解循环平稳随机过程定义，掌握相关函数与功率谱密度求解。教学重点：1 随机过程的各种数字特征：均值、方差、相关函数、协方差及独立、不相关、正交的概念2 平稳随机过程的含义3 平稳随机过程功率谱密度与维纳-辛钦定理4 一维高斯分布，Q函数、互补误差函数5 随机过程通过线性时不变系统6 高斯白噪声7 窄带随机过程，复包络等概念，相关函数与功率谱密度关系8 匹配滤波器含义与具体形式9 循环平稳随机过程教学难点：1 平稳随机过程通过线性时不变系统分析2 窄带随机过程的相关函数及功率谱密度求解3 匹配滤波器的实际物理意义与冲激响应求解4 循环平稳随机过程教学方法：1 从测度论角度出发，结合实际，使学生理解随机变量、随机过程的定义。2 比较确定性分析与随机过程的相关概念，使学生掌握其异同。3 布置适当练习，使学生熟练掌握各种概念及其求解。4 结合实际系统，讲解白噪声、窄带系统等抽象概念。备注：教案4课程名称：通信原理I, II授课日期：授课题目（教学章、节或主题）：第四章 模拟通信系统授课班级：教学目的及要求： 理解模拟调制、已调信号、调幅信号的边带、角度调制的偏移常数与调制指数、相干解调、包络检波、VCO等相关概念。对各种调制技术，掌握其时域表达式、功率谱密度、解调方法、解调的输入输出信噪比、信噪比增益。理解频分复用技术的含义。了解超外差接收机与噪声系数、等效噪声温度的相关内容。教学重点：1 幅度调制：DSB AM、AM、SSB AM的表达式、频谱、带宽、调制解调方法2 角度调制：调频、调相的表达式、频谱、带宽、调制解调方法3 幅度调制的抗噪声性能：输入信噪比、输出信噪比、信噪比增益4 角度调制的的抗噪声性能：输入信噪比、输出信噪比、信噪比增益教学难点：1 包络检波的近似分析2 VCO环路方程3 角度调制系统的近似分析4 调频与调相间的关系教学方法： 1 结合前两章内容进行严谨的数学分析，做到温故而知新 2 结合工程实践，讲解各种调制技术的特点和用途，培养学习兴趣 3 布置适当练习，使学生熟练掌握各种概念及其求解。 4 列表比较各种调制技术参数与性能备注：教案5课程名称：通信原理I, II授课日期：授课题目（教学章、节或主题）：第五章 数字信号的基带传输授课班级：教学目的及要求： 理解数字基带信号、数字调制、符号速率、比特速率、误符号率、误比特率的概念。熟练掌握数字脉冲幅度调制(PAM)的信号表达式以及常用的PAM信号波形与其频谱：NRZ、双极性不归零波形、RZ、双极性归零波形、差分编码以及MPAM。熟练掌握常用线路码型编译码方法及其频谱特性：AMI码、HDB3码、CMI码、数字双向码以及延迟调制码。熟练掌握加性高斯白噪声信道条件下数字基带信号的接收原理与误码特性，包括低通滤波器模型与匹配滤波器模型。熟练掌握数字PAM信号通过带限基带信道的传输的奈奎斯特准则与升余弦滤波器设计。熟练掌握在理想限带及加性白高斯噪声信道条件下数字PAM信号的最佳基带传输。理解眼图的含义。掌握均衡含义与用途，熟练掌握线性均衡器的设计。了解部分响应系统原理与常用部分响应系统。教学重点：1 数字脉冲幅度调制(PAM)的信号表达式以及常用的PAM信号波形与其频谱2 常用线路码型编译码方法及其频谱特性3 数字PAM信号通过带限基带信道的传输4 理想限带及加性白高斯噪声信道条件下数字PAM信号的最佳基带传输5 线性均衡器的设计教学难点：1 线路码型的编译码方法2 匹配滤波器原理3 奈奎斯特定理与升余弦滤波器设计4 线性均衡器与非线性均衡器设计教学方法： 1 结合前两章内容进行严谨的数学分析，做到温故而知新 2 结合工程实践，讲解各种技术的适用范围，培养学习兴趣 3 布置适当练习，使学生熟练掌握各种概念及其求解。 4 尽可能使用图形表示各种抽象概念备注：教案6课程名称：通信原理I, II授课日期：授课题目（教学章、节或主题）：第六章 数字信号的频带传输授课班级：教学目的及要求： 理解数字频带信号、正弦载波调制、数字键控、先验概率、似然函数、似然比、后验概率的概念。熟练掌握数二进制数字信号的正弦型载波调制OOK、2FSK、2PSK的信号表达式、产生与接收方式、功率谱密度以及误比特率。掌握2PSK载波同步DPSK信号的表示式、产生与接收方式、功率谱密度与误比特率。熟练掌握四相移相键控的信号表达式、产生与接收方式、功率谱密度以及误比特率。掌握差分移相键控与偏移移相键控的特点。理解M进制数字调制信号的矢量表示；掌握统计判决理论；熟练掌握最大后验概率与最大似然原理；掌握信号的最佳接收方式；掌握MPSK、MQAM的信号表达式、产生与接收方式、功率谱密度及误比特率。了解MFSK系统。理解MFSK信号表达式、产生与接收方式；了解GMSK。教学重点：1 OOK、2FSK、2PSK、DPSK的信号表达式、产生与接收方式、功率谱密度以及误比特率2 QPSK的信号表达式、产生与接收方式、功率谱密度以及误比特率3 最大似然原理、最大后验概率原理4 M进制数字调制的最佳接收教学难点：1 各种调制方式的误比特率分析2 最大后验概率原理与误比特率最小的关系3 M进制数字调制信号的矢量表示与最佳接收4 MFSK信号的正交矢量表示与接收教学方法： 1 重点讲解部分调制方式，类比讲解相近调制方式 2 列表比较各种调制方式的收发、功率谱密度与误比特率 3 布置并讲解适当的练习题，通过练习提高学生对相关内容的理解程度 4 尽可能使用图形表示各种抽象概念备注：教案7课程名称：通信原理I, II授课日期：授课题目（教学章、节或主题）：第七章 信源编码授课班级：教学目的及要求： 理解离散信源、连续信源；有记忆信源、无记忆信源的概念，并掌握基于概率的信源描述。深刻理解信息熵的概念，熟练掌握离散无记忆信源信息熵与连续无记忆信源相对信息熵的计算，熟练掌握二进制无记忆信源的信源熵与高斯分布随机信源相对熵的计算。掌握多信源联合熵与条件熵的计算。掌握互信息的概念，理解其在通信系统中的含义，熟练掌握无记忆信道的互信息计算。了解无失真信源编码定理。理解低通采样定理与带通采样定理。掌握离散无记忆信源的信源编码，熟练掌握哈夫曼编码，了解PCM编码、ADPCM编码、预测编码以及变换编码。教学重点：1 基于概率的信源描述方法2 信息熵的概念与计算3 二进制无记忆信源信源熵与高斯分布随机信源相对熵3 互信息的含义与计算4 哈夫曼码的编码与译码教学难点：1 多信源联合熵与条件熵的计算2 互信息的理解与计算3 带通采样定理4 哈夫曼编码与译码教学方法： 1 运用示例的方法将复杂的概率描述转换为常见实例，增强学生对抽象概念的理解与掌握 2 采用图示法直观演示信源编译码的具体流程 3 布置并讲解适当的练习题，通过练习提高学生对相关内容的理解程度备注：教案8课程名称：通信原理I, II授课日期：授课题目（教学章、节或主题）：第八章 信道授课班级：教学目的及要求： 了解信道的定义与基本分类，掌握恒参信道、随参信道、离散信道、连续信道的概念，并熟练掌握采用概率模型描述离散无记忆信道、连续无记忆信道的方法。理解恒参信道特性及其对通信系统的影响，理解随参信道特性及其对通信系统的影响，掌握恒参信道无失真传输条件、多径时延扩展、多普勒频移、相干带宽、相干时间、慢衰落与快衰落、平坦衰落与频率选择性衰落的概念。理解分集接收的主要方式及其作用。掌握信道容量的概念与计算，熟练掌握二进制对称信道(BSC)与限功率、限时、限频条件下加性高斯白噪声(AWGN)信道的信道容量计算。了解信道编码定理。教学重点：1 采用概率模型描述信道的方法2 恒参信道无失真传输条件3 随参信道多径时延扩展、相干带宽、平坦衰落与频率选择性衰落的概念4 随参信道多普勒频移、相干时间、慢衰落与快衰落的概念5 分集的作用与方式6 信道容量的计算7 BSC信道信道容量与仙农公式教学难点：1 平坦衰落与频率选择性衰落的区别2 慢衰落与快衰落的区别3 信道容量计算教学方法： 1 结合实际无线通信系统与传播环境，增强学生对实际问题的理解 2 结合仙农发展信息理论的过程，激发学生的学习兴趣3 采用问题与解决方式对比学习的方法，提高学生系统掌握理解所学内容的能力备注：教案9课程名称：通信原理I, II授课日期：授课题目（教学章、节或主题）：第九章 信道编码授课班级：教学目的及要求： 了解信道编码的基本分类，理解分组码与卷积码的区别与联系。掌握线性分组码的概念，理解码率、码字的汉明距离、码组的最小汉明距离、码字的汉明重量的概念，并熟练掌握采用线性分组码时码组的最小汉明距离与码的纠错、检错以及纠检错能力之间的关系。理解生成矩阵、奇偶校验与监督矩阵、系统码与非系统码、伴随式与错误图样的概念，熟练掌握采用生成矩阵进行分组码编码以及由生成矩阵推导校验矩阵的方法，熟练掌握伴随式译码算法，了解汉明码，了解BCH码与RS码。理解卷积码的概念，掌握卷积码的各种表示方法，掌握树图、状态图与网格图以及BSC信道条件下的Viterbi译码算法。了解纠突发错误码原理。教学重点：1 线性分组