《通信原理与通信技术》课程教学大纲

1、通信原理与通信技术课程教学大纲一、课程基本信息课程名称（中文）通信原理与通信技术课程名称（英文）Principlesof communication课程类别主业主干课课程性质必修授课语言双语授课学期5学分2课程学时及分配总学时讲课实验课外32248适用专业信息安全教材樊昌信，通信原理（英文版），电子工业出版社，2010先修课程高等数学，概率统计，信号与系统后续课程信息论基础课程简介课程定位：本课程是高校信息安全专业本科生的专业主干课，主要培养本专业学生掌握通信系统的基础概念、基本数学模型和理论、经典调制和编码方法。通过该课程的学习，激发学生学习通信系统的兴趣，提高学生分析和解决通信系统及关键元

2、部件复杂工程问题的能力，为后续从事相关行业的复杂理论研究和工程应用奠定基础。课程内容：通信系统中各种通信信号的产生、传输和调制解调的基本理论和方法；在数学模型和数学工具的基础上，涉及模拟调制系统、数字基带/频带系统、模拟信号的数字传输系统等内容，其中包括常用的调制解调、编码译码方法、经典的定理和准则等。核心学习结果：掌握数学工具处理通信系统的基本思路和常用方法，掌握通信系统的基本专业知识：包括系统模型、数学模型、相关原理/定理及结论，具备对复杂通信系统进行分析、研究和中英文沟通交流的能力，为以后深入研究相关的通信系统奠定基础；能够具备阅读通信领域外文文献的能力，并了解其未来发展趋势及当前研究热

3、点。主要教学方法：通过以问题向导、教学案例/习题、PPT、板书、软件仿真/硬件测试、学生讨论、思维导图和中英文视频等多种手段相结合的方法，深入浅出剖析教学中的重点和难点，并在教学过程中引导和培养学生的自主学习能力。大纲更新时间2020.8二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑序号支撑毕业要求指标点课程目标达成途径1课程目标1：掌握模拟通信系统、数字通信系统（基带/频带）的基本知识，研究数学模型的建立过程，了解数学分析及推导的机理，关联并比较相关的知识点，掌握重要的定理：香农定理、奈奎斯特准则、采样定理等，并理解其推演过程，为指导工程应用提供理论分析依据。指标点1.4：系统掌握信息安全基础理论及专

4、业知识，包括硬件、软件及系统等方面的安全内容，具备理解复杂安全工程问题的能力，能够运用所学知识进行安全问题求解。讲课作业辅导演示教学2课程目标2：在掌握通信系统基本专业知识的基础上，设计通信系统中的核心或关键处理模块，包括其建模、计算、仿真，对结果或数据进行分析，指导工程设计和实现。指标点2.2：应用信息安全领域专业知识，能够根据给出的实际工程案例，运用图表等工程方法发现问题、提出问题及分析问题；讲课上机实验作业辅导演示教学3课程目标3：开展通信系统经典和最新中英文文献的检索和阅读，了解通信系统中的热点技术：MIMO技术、超宽带、4GLTE以及5G、稀疏采样等理论和应用概况，掌握并对比世界知名

5、大学和主要研究机构的最近研究热点和研究动态。指标点 4.1：能够针对计算机领域信息安全问题，选择合适的仿真实验或者测试方案；讲课文献阅读及讨论视频三、理论课程教学内容章标题教学内容学时思政融入点学生学习教学课程预期成果方式目标第一章绪论1、通信系统的基本概念和模型；通信系统的分类2引入国内外为通信原理发展做出贡献的科学家及相关事迹，激发学生的科研热情和爱国情怀。对通信系统、模型及分类有初步的认识，通过简单通信实例能够归纳其通信模型。理解信息量的计算公式，掌握算码元速率、信息速率定义与计算；掌握通信系统的性能指标：频带利用率、误码率和误信率，理解其对通信系统质量的影响。以典型通信系统为案例，归纳

6、通信系统模型，对不同通信系统的性能指标进行分析，使学生理解其影响。对公式进行讨论、归纳和计算。目标12、信息量及其计算；通信系统的性能指标；第二章1、随机过程的概念及平稳随机过程3通过理论分析及工程应用，认识及理解随机过程；结合原理与工程实际，能够分析和处理简单的窄带随机过程，能够系统的对随机过程通过线性系统进行分析和计算；初步认识高斯噪声的特点、波形，并了解其在通信系统中的广泛应用。通过对随机过程的理论讲授，使学生掌握其原理、特点、分类以及对不同通信系统的影响。对随机噪声仿真波形进行讨论，让学生能够针对不同实例进行分析，并体会噪声对通信系统的影响。目标1随机过程2、随机过程通过线性系统目标2

7、3窄带随机过程4 高斯随机过程以及高斯噪声第三章信道1、信道分类及数学模型2讲授经典的同步问题时，引导学生寻找生活中的同步问题，并采用所学方法去解决，帮助学生理解进程同步基本理论的同时，激发学生创新的科研精神。充分认识信道在通信系统中的重要地位，掌握基本的信道传输特性，并了解当前通信系统中常用的信道模型。掌握信道容量公式和计算，能够结合实际应用对该公式进行有效分析和计算。结合实际通信系统，对信道进行分类和建模。阅读香农撰写的经典信道容量文献，使学生感受科学发现的伟大意义。通过实例和作业，让学生熟练掌握该公式的计算。目标12、信道的传输特性目标3 3、信道容量第四章连续波调制1、线性调制及其抗噪

8、声性能4对线性调制和非线性调制（重点是AM/FM）进行分析和对比。掌握使用软件对AM/FM进行系统设计的方法，从而深入理解AM/FM调制解调的过程，以及二者实际应用和优缺点。能够结合实际广播通信，在理论讲解的基础上，通过视频、分析引导和讨论，并结合AM/FM的软件模拟仿真结果，进行深入分析和对比。目标22、非线性调制及其抗噪声性能3、频分复用技术第五章1、采样及采样定理3引导学生开动脑筋，讨论存储器管理的各种有效方法，让学生参与课堂，体现“以生为本”的同时，激发了学生的学习兴趣和科研热情。从时域和频域掌握采样定理的推导过程，分析比较均匀量化和非均匀量化，掌握PCM编码的原理及应用，了解时分复用

9、和复接的原理及应用。结合语音信号，对采样定理和PCM编码的基本理论进行讲授，并给出仿真实例和测试波形，增加理解和记忆。通过前后章节对比，让学生理解时分复用和频分复用的区别和应用。并以作业和实验进行辅助理解。目标1脉冲调制2、量化原理及分类目标23、PCM编码原理4、时分复用技术第六章数字基带系统1、数字基带信号波形、时域/频域分析4掌握数字基带信号及其频谱特性、基带传输的常用码型，掌握匹配滤波器的设计原则；掌握数字基础信号传输模型与码间串扰的产生和消除方法，掌握基带传输系统的抗噪声性能的计算；理解并分析奈奎斯特第一、第二准则的内容；熟悉眼图及各指标含义。让学生自主学习数字基带信号及其频谱特性，

10、并对所得结果进行深入思考。重点讲授匹配滤波器和奈奎斯特第一、第二准则，并给出它们在通信系统中的工程应用实例。通过观看短视频、做作业加强理解。目标12、匹配滤波器目标23、单极性和双极性误码率4、奈奎斯特准则：第一和第二准则5、眼图第七章数字频带系统1、常用的数字调制方法的原理和实现4掌握数字调制的基本原理，并和模拟调制系统作比较；通过阅读和讨论，让学生归纳出几种数字调制的区别和联系。并与模拟通信的进行对比，绘制思维导图。2、几种数字调制方法的误码率推导及对比分析对比2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK的表达式和时域波形、频谱特性和传输带宽、抗噪声性能；理解QPSK、QAM调制和OFDM系统

11、的基本原理；给出几种含噪声的数字调制系统的仿真波形和测试波形，加深理解。并辅以作业和实验，增强工程实践能力。目标23、QAM调制及OFDM系统目标3第八章通信系统新技术超宽带、MIMO和压缩感知、5G等新概念和技术应用、前沿发展2理解压缩感知的基本概念及信号处理过程；掌握超宽带的定义及调制方法；掌握MIMO系统模型；综合了解通信系统新技术及其应用；介绍通信系统最新研究成果，让学生查找、阅读相关文献，撰写报告。四、实验教学内容序号项目名称实验内容学时类型学生学习预期成果课程目标1AMI/HDB3编译码(1) AMI编码译码的软件模拟及硬件平台实现(2)HDB编码译码的软件模拟及硬件平台实现2专业

12、类掌握AMI/HDB3的各自原理、特点及异同；对两种编码进行分析和设计，通过示波器对波形进行观察、测试和分析，并得出有效结论。目标1目标22脉冲编码调制（PCM）(1)PCM编码的步骤及软件和硬件平台的实现(2)采样的simulink实现2专业类掌握PCM编码和译码原理，理解硬件实现的原理，设计采样过程，并进行仿真和硬件测试，得到有效结论。目标1目标23FSK调制解调(1)FSK的调制和解调的matlab仿真；(2) FSK的调制和解调的硬件平台的实现；2专业类掌握FSK系统的原理及硬件实现的方法，对其进行软件模拟和硬件搭建，对测试的波形进行分析和判断。目标2目标34通信系统综合实验基于语音信

13、号，建立单工/双工通信系统2综合类掌握单工/双工通信系统的编译码、调制解调信号处理流程，并得到有效正确的通信波形。理解模数、数模转换以及采样定理。目标2目标3五、课程评价 （一）考核内容与考核方式与课程目标对应关系课程目标（指标点）考核内容考核环节及占比（%）成绩课后作业期末考试实验总比课程目标1（指标点1.3）模拟通信和数字通信常用的调制方式原理、计算和性能分析，通信系统的常用编码方式、经典定理。5%35%5%45%课程目标2（指标点3.2）通信系统中核心和关键处理模块的计算、仿真和分析，常见通信系统的分析与设计。5%20%5%30%课程目标3（指标点10.2）通信系统中的前沿技术10%5%

14、10%25%合计20%60%20%100%（二）考核方式评分标准评分标准总体说明：（a）课后作业、实验报告需要按时提交，晚交一周在原评分标准基础上扣除10分（b）课后作业抄袭、实验报告作假或抄袭以及期末考试作弊，相关考核环节记0分(1)课后作业评分标准教学目标要求评分标准权重（%）90-10080-8960-790-59目标1（指标点1.4）按时完成教师布置的等数量作业题目答题，字迹清楚、答题或计算过程的思路清晰，结论正确。按时完成教师布置的等数量作业题目答题，有答题或计算过程，结论正确。按时完成教师布置的等数量作业题目答题，有答题或计算过程和结论，但部分存在错误问题。未能全部完成教师布置的作

15、业题目答题或答题过程及答案均错误。未交作业为0分。5%目标2（指标点2.2）按时完成教师布置的等数量作业题目答题，英文书写规范、正确，字迹清楚、答题设计过程和思路清晰，体现出一定的分析和设计能力。按时完成教师布置的等数量作业题目答题，英文答题或设计的过程和思路清晰，设计结果符合要求。按时完成教师布置的等数量作业题目答题，有答题或设计流程，但结果不符合要求。未能全部完成教师布置的作业题目答题或答题过程及结果均存在错误。未交作业为0分。5%课程目标3（指标点4.1）能够很好地检索和阅读通信系统的前沿技术，对其中感兴趣部分进行分析、归纳和总结，并能够提出新的方法和技术。能够检索和阅读通信系统的新技术

16、，理解其数学模型及方法，并有效地总结。基本能够完成英文文献的阅读和检索，初步理解其理论和应用。不能够完成英文文献的阅读和检索，不理解其理论和应用。10%(2)课内实验评分标准教学目标要求评分标准总权重（%）实验操作（50%）实验报告（50%）60-1000-5960-1000-59目标1（指标点1.4）能够正确使用matlab软件和通信原理实验系统平台，实现符合要求的设计结果或验证结果。对matlab仿真软件操作不了解，没能实现符合要求的设计结果或验证结果。报告中能正确描述实验设计或验证原理，仿真或验证结果正确，对结果有合理分析。报告中描述元件设计或验证原理错误，仅有仿真或验证结果，缺乏结果分析。5%目标2(指标点2.2)能够熟练地使用matlab软件和硬件平台，实验仿真设计和测试结果正确。对仿真软件和示波器等测量仪器使用不了解，不会使用其对通信系统及其核心部件进行设计或测试。利用matlab仿真软件所设计系统符合设计要求或验证性实验结果