《数据通信》课程教学大纲

《数据通信》教学大纲一、课程概述课程名称数据通信英文名称DataCommunication课程性质工程技术基础课程代码22125011总学时40学时/其中实验8学时学分2.5开课学期第四学期先修课程高等数学、概率论、信号与系统、数字信号处理适用专业网络工程开课单位计算机与电气工程学院二、课程简介《数据通信》主要介绍数据通信系统的基本构成、原理及相关技术以及常见的现代通信系统。主要内容包括：通信系统的基本概念、组成、系统分析基础、模拟信号的数字传输、信道传输有关理论和特性、数字信号的基带传输和频带传输、系统同步、多路复用、差错控制编码、标准接口及通信控制规程、现代电信交换的基本原理以及现代典型的通信系统介绍等。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。三、课程目标数据通信侧重讲授信息传输原理。通过学习，学生要熟悉通信系统的信道模型，掌握各种模拟通信系统和数字通信系统的基本原理及抗噪声性能，掌握模拟信号数字化传输的基本原理及实现方法，熟悉新型数字带通调制技术及差错编码的基本原理。本课程为如下课程目标提供支撑：课程目标1：掌握基带和带通传输的基本原理、过程及信号的变化，能用于分析通信系统的传输方案。（支撑毕业要求指标点1.2）课程目标2：能对通信系统的过程和环节进行分析，能根据给定条件对通信系统进行有效性和可靠性分析。（支撑毕业要求指标点5.2）课程目标3：能根据通信系统的设计指标进行需求分析，设计通信系统的框图结构、过程、环节和信号。（支撑毕业要求指标点10.2）四、课程目标对毕业要求指标点的支撑表4-1课程目标对毕业要求指标点的支撑毕业要求指标点（参照各专业培养方案要求）课程目标1.2能针对计算机网络应用领域复杂工程问题中的具体对象建立模型并求解。5.2在计算机网络应用领域复杂工程问题求解过程中能够正确选择与使用恰当的工具、信息资源、工程工具和专业模拟软件，对复杂工程问题进行分析、计算与设计。10.2了解并及时跟踪计算机网络工程技术行业的国际发展动态、研究热点，理解和尊重世界不同文化的差异性和多样性。五、教学内容及实施手段表5-1教学内容与进度要求教学章节小节内容要求具体要求学生成果课程目标学时一、绪论(1)通信系统模型的基本结构认知了解通信系统的模型理解模拟通信系统模型理解数字通信系统模型理解通信的基本概念、学习内容、学习目的、基础和主要特点课程目标11(2)数据传输方式；数据通信系统的主要性能指标理解重点把握通信系统（模拟通信系统和数字通信系统）模型、数字通信系统的特点掌握通信系统的基分类与通信方式课程目标21(3)信息及其度量；通信协议及其体系结构掌握正确理解信息及其度量以及衡量通信系统的主要性能指标掌握信息以及度量、衡量信息系统的指标课程目标22二、通信系统分析基础(1)信号的分类及特性认知把握能量确知信号和功率确知信号的判别方法掌握能量确知信号和功率确知信号的判别方法课程目标11(2)确知信号的时域与频域特性；确知信号的能量谱密度与功率谱密度掌握把握确知周期功率信号的频谱、能量信号的频谱密度、能量信号的能量谱密度及功率信号的功率谱密度的物理意义，各种谱的单位能够判断频域信号的功率谱和能量谱课程目标22(3)系统响应及分析；随机信号的描述及分析方法理解掌握单位冲激函数的原始定义及频谱密度、随机信号的描述能够理解并分析系统响应；理解随机信号的特点课程目标21三、信道(1)信道的基本概念及模型了解了解信道的定义、分类及数学模型能够理解信道的一般模型及常用分类课程目标11(2)信道容量理解掌握奈奎斯特定理及香农公式能够利用奎斯特定理及香农公式进行运算课程目标22(3)传输介质认知理解有线传输介质；无线传输介质掌握信号无失真传输的条件。课程目标31四、模拟信号的数字传输(1)模拟信号的抽样掌握掌握低通信号的抽样定理；带通信号的抽样定理掌握低通与带通信号的抽样定理课程目标11(2)量化掌握掌握量化的定义；均匀量化；非均匀量化能够对模拟信号进行均匀和非均匀量化课程目标22(3)脉冲编码调制理解理解PCM通信系统；二进制码组；编码/译码原理及方法能够对给定的信号进行编码/译码课程目标22(4)差分脉冲编码调制；增量调制熟悉熟悉差分脉冲编码调制和增量调制的实现方法能够分析差分脉冲编码调制和增量调制的结果课程目标11五、多路复用技术(1)引言认知共享点到点信道；共享广播信道学习和了解共享信道的目的和意义课程目标31(2)频分多路复用掌握FDM基本原理；FDM系统工作方式；波分多路复用掌握FDM的工作原理和实现方式以及波分多路复用课程目标22(3)时分多路复用了解TDM基本原理；TDM系统工作方式；模拟和数字信号源的TDM掌握TDM的工作原理和实现方式课程目标22(4)码分多路复用；同步数字系列理解码分多路复用；准同步数字系列；同步数字系列理解码分多路复用；同步和准同步数字序列课程目标11六、数字基带传输(1)基带传输系统组成及特点认知基带传输系统组成；常用数字基带信号的码型及特点熟悉基带传输系统组成及特点课程目标11(2)数字基带信号功率密度谱掌握单极性不归零、归零脉冲信号的频谱；数字基带信号的功率密度谱掌握单极性归零和不归零信号的频谱以及数字基带信号的功率谱课程目标21(3)数字基带信号的传输理解基带脉冲传输与码间干扰；升余弦频谱传输特性理解影响数字基带信号的传输的因素课程目标21(4)眼图与均衡理解眼图；频域均衡；时域均衡理解眼图的作用及原理；会分析时域和频域均衡课程目标31七、数字频带传输(1)二进制振幅键控掌握数学表示、波形和频谱；信号的产生与解调；单边带调制；残留边带调制掌握二进制振幅键控的原理和实现课程目标11(2)二进制频移键控掌握信号的波形；FSK信号的功率密度谱；信号的产生与解调掌握二进制频移键控的原理和实现课程目标22(3)二进制相移键控掌握二进制绝对相移键控调制；二进制相对相移键控调制掌握二进制相移键控的原理和实现课程目标22(4)多进制数字调制与解调理解多进制振幅、频率、相位调制与解调掌握多进制数字调制与解调的原理和应用课程目标11八、差错控制编码(1)纠错编码的分类理解纠错编码的分类；差错控制方式；纠检错编码的基本原理掌握纠错编码的分类及方法课程目标12(2)码重、码距及纠检错能力掌握码重、码距及纠检错能力；常用的简单差错控制编码掌握码重、码距及纠检错能力课程目标32(3)线性分组码掌握基本概念及原理；线性分组码的检错和纠错掌握线性纠错码概念、原理及实现课程目标21(4)循环码掌握循环码的生成矩阵；生成多项式g(x)；循环系统码的编码与译码掌握循环码的生成矩阵、生成多项式、编码和译码课程目标21表5-2实验/上机部分教学内容与进度要求序号实验/上机项目实验内容与方法实验类型学时必做/选做课程目标1PCM编译码系统实验掌握PCM编译码原理验证型2必做12基带信号常见码型编译码实验掌握基带信号常见码型的特点和变换规则以及编译码原理验证型2必做23ASK、FSK、PSK、DPSK调制解调及眼图观察测量实验掌握ASK/FSK/PSK/DPSK调制解调原理和眼图的特征验证型2必做24通信系统仿真运用Matlab/Simulink进行通信系统仿真，要求分别通过Matlab代码、Simulink模块实现模拟通信系统和数字通信系统的设计、仿真、分析设计型2必做3表5-3课程实施手段序号课程目标采用手段具体目标1课程目标1多媒体课件、课前预习、课堂启发式教学方法和课堂测试、课后作业能够根据给出的实际工程案例发现问题、提出问题及解决问题2课程目标2多媒体课件、案例教学、任务驱动与课堂测试、课后作业能够基于计算机工程领域相关背景知识进行合理分析，思考和评价3课程目标3案例教学、案列演示吸引学生的兴趣、让学生自主查阅资料、研究分析问题、撰写实验报告，培养学生解决问题的能力理解从事网络工程实践活动所需的经济与管理因素，掌握工程管理原理与经济决策方法。六、课程思政案例表6-1课程思政内容课程思政教学内容=1\*GB3①培养学生热爱祖国，明确学习的根本目标，努力学习为祖国的信息产业建设贡献力量=2\*GB3②引导学生认真仔细、踏实不浮躁的工匠精神，团队协作的能力=3\*GB3③教育学生重视节约成本，不要造成资源浪费表6-2课程思政具体案例序号所属章节/案例名称案例教学目标思政元素1第一章绪论通过对我国目前通信技术的发展现状及应用前景对学生进行思想政治引导，掌握核心技术是国家大计。自强不息、自立自强的中国精神2第三章信道掌握网络测试和故障诊断工具，培养学生的团队协作精神、踏实认真的工作作风。友善、敬业、一丝不苟、精益求精的工匠精神3第七章数字频带传输通过数字频带传输系统的设计，教育学生要增强节约资源、杜绝铺张浪费。坚定为国家为人民节约资源、杜绝浪费的精神七、考核及成绩评定（1）考核方法本课程考核采用平时成绩+实验成绩+期末考试的综合考核方式，即：总成绩=平时成绩*30%+实验成绩*20%+期末考试成绩*50%平时成绩分为3部分：课后作业（10%）、课堂测试（10%）、平时表现（10%）。表7-1考核环节及权重表课程目标支撑毕业要求评价方式及成绩比例（%)成绩比例（%）课堂测试课后作业平时表现实验成绩期末考试课程目标1指标点1.254452038课程目标2指标点5.254452038课程目标3指标点10.2022101024合计1010102050100（2）考核内容及评价标准①实验成绩：占总成绩的20%。分为四次实验；每次评分施行百分制，评分内容包括到课、课堂表现、实际操作和实验报告，评分标准如表7-2所示。表7-2实验考核方案及评价标准课程目标考核内容优秀良好中等及格不及格课程目标1PCM编译码系统实验设计方案通过并实现，能解决实验过程中出现的问题；能够独立完成报告的撰写，内容全面；能够详细记录实验过程，对实验数据进行正确分析、讨论，并能得到有效结论。设计方案通过并实现，并能解决实验过程中出现的部分问题；能够独立完成报告的撰写，内容比较全面；实验过程记录比较详细，分析、讨论比较得当，并能得到有效结论。在同学、老师的帮助下设计方案通过并实现；能够独立完成报告的撰写，内容基本全面；实验过程记录基本详细，分析、讨论基本得当，能够得到部分有效结论。在同学、老师的帮助下程序部分设计方案通过并实现；能够独立完成报告的撰写，内容不够全面；实验过程记录不够详细，分析、讨论不够得当，实验结论不够合理。未做实验或未交实验报告课程目标2基带信号常见码型编译码实验；ASK、FSK、PSK、DPSK调制解调及眼图观察测量实验课程目标3通信系统仿真②期末考试：占总成绩50%。闭卷考试，考试时间120分钟，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分，考试范围包括所有课程目标。具体考试时间安排在期末考试周由教务处统一通知。③课堂测试：占总成绩的10%。通过课堂提问、上台演算方式进行。回答或者演算正确一次2分，错误1分，上限10%。④平时表现：占总成绩10%。每缺一次扣2%，迟到或者早退扣1%，扣完10%为止，无故缺勤、迟到或者早退5次以上者取消本门课程的考核资格。⑤课后作业：占总成绩的10%。课后定期的布置作业，布置次数不低于3次，每次作业的占比均分，根据学生作业是否按时上交、是否独立完成以及作业完成准确性与可读性评分。作业考核方案和评价标准如表7-3所示。表7-3作业考核方案和评价标准课程目标考核内容评价标准优秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（60分以下）课程目标1各种模拟调制系统解调器输出端信噪比估算，已调信号带宽的估算

按时足量提交，90%以上的概念与计算正确，方案合理，书写清晰、规范按时足量提交，80%以上的概念与计算正确，方案较合理，书写比较清晰、规范缺量提交，70%以上的概念与计算正确，方案基本合理，书写基本清晰、规范补交，60%以上的概念与计算正确，方案不够合理，书写不够清晰、规范不交作业课程目标2数字基带信号码型波形图、无码间串扰的计算和判断、误码率的计算课程目标3脉冲编码调制A律13折线编译码（3）按照工程教育认证标准和学校人才培养要求，考核以学生能力是否有效达成为基准。为保障学生课程培养能力的达成，规定期末考试卷面成绩低于45分（不含45分）总评成绩一律为不及格。（4）考核周期为一个学年。为使评价结果尽快反馈给各个教学环节，促使各个教学环节尽快改进，保证教学效果的快速提升，课程考核成绩评价每学年进行1次。（5）考核依据《计算机与电气工程学院课程目标达成评价实施办法》文件进行。八、课程质量评价和持续改进课程结束后由课程责任人以定量和定性评价方法，针对具体课程目标形成文字或图表形式的报告，针对学生个体和整体的学习成果评价并对相关问题进行分析；课程目标达成与课程在培养学生解决复杂工程问题能力的具体环节任务的达成相关性分析；对以上各薄弱环节进行原因分析，提供持续改进建议