通信原理本科教学大纲56课时

西京学院本科课程教学大纲PAGE1PAGE《通信原理》课程教学大纲课程基本信息（一）课程代码：08070140081（二）课程中文名称：通信原理（三）课程英文名称：PrincipleofCommunication（四）课程性质：专业基础课程（五）适用专业：电子信息工程（六）开课单位：信息工程学院（七）教学时间安排：第6学期（八）先修课程：电路分析、模拟电子技术、概率论与数理统计、高频电子线路（九）后续课程：软件无线电、随机信号分析（十）学时、学分安排：总学时理论学时实验学时学分备注5646103.5课程教学目标及教学任务（一）课程所支撑的培养规格及程度课程与培养规格关联度矩阵培养规格名称培养规格内容支撑程度培养规格6H培养规格7L培养规格9M培养规格10M（二）课程目标摘要本课程主要讨论通信系统的基本原理与基本技术。通过本课程的教学，使学生较系统地了解通信系统的基本理论和分析方法，掌握典型通信系统的组成、工作原理、质量指标、基本分析方法。培养学生对通信系统进行理论分析和系统设计的初步能力，为后续专业课学习打好理论基础。（三）教学任务本课程要完成绪论、信道、模拟调制系统、数字信号的基带传输、基本的数字调制系统、模拟信号的数字传输、同步原理内容，以及完成AMI编译码实验、HDB3编译码实验、BPSK传输系统实验、PCM编译码实验及数字锁相环实验等5个课内实验。实验报告内容包括：实验目的、实验设备、实验原理、实验步骤、实验结果及实验分析。各单元教学内容及基本要求1.理论教学第1章：绪论章节学时：（总学时：4学时；理论学时：4学时；实验学时：0学时）具体内容：本章主要介绍通信的发展，通信系统的组成，通信系统的分类及通信方式，信息及其度量，通信系统的主要性能指标，以及通信系统仿真工具。教学方法：理论讲授、举例、讨论基本要求：了解通信系统组成，掌握信息量及其度量，熟练掌握通信系统的性能指标。重点难点：重点：通信系统的性能指标难点：信息及其度量说明：设计及评价一个通信系统时，必然涉及通信系统的性能指标问题；通信的目的在于传输信息，而信息的度量可以考察通信系统的性能。第2章：信道章节学时：（总学时：4学时；理论学时：4学时；实验学时：0学时）具体内容：本章主要介绍信道的类型，信道模型，信道的加性噪声，恒参信道及其传输特性，随参信道及其传输特性，信道容量。教学方法：理论讲授、举例、讨论基本要求：了解信道的类型及模型，熟悉信道的加性噪声，掌握连续信道的信道容量公式。重点难点：连续信道的信道容量公式。说明：连续信道的信道容量公式阐述了连续信道容量与信噪比、信道带宽的关系，是扩频通信的理论基础。第3章：模拟调制系统章节学时：（总学时：8学时；理论学时：8学时；实验学时：0学时）具体内容：本章主要介绍线性调制的基本原理及其抗噪声性能，非线性调制的基本原理及其抗噪声性能，频分复用原理，模拟调制方式性能比较及仿真实例。教学方法：理论讲授、举例、讨论基本要求：了解线性调制与非线性调制的区别，熟悉常用线性调制的基本原理及调频原理，掌握模拟调制方式的性能。重点难点：常用线性调制的基本原理及调频原理。说明：模拟调制系统主要是常用线性调制系统和非线性调制系统。第4章：数字信号的基带传输章节学时：（总学时：14学时；理论学时：10学时；实验学时：4学时）具体内容：本章主要介绍各种数字基带信号的波形及各种传输码型，数字基带信号的功率谱特点及分析，数字基带信号传输的码间干扰问题及实验室性能分析方法，时域均衡原理，以及基带通信系统仿真实例。教学方法：理论讲授、举例、讨论基本要求：了解数字基带传输系统的模型及数字基带信号的功率谱特点，熟悉数字基带信号的波形及各种传输码型，掌握奈奎斯特第一准则以及眼图的分析方法。重点难点：奈奎斯特第一准则及其应用。说明：奈奎斯特第一准则是判断数字基带传输系统有无码间串扰的依据，做为初学者比较难掌握。第5章：基本的数字调制系统章节学时：（总学时：12学时；理论学时：10学时；实验学时：2学时）具体内容：本章主要介绍二进制及多进制数字调制方式，各种数字调制方式的原理及性能，二进制数字调制系统的仿真实例。教学方法：理论讲授、举例、讨论基本要求：了解二进制及多进制数字调制方式，熟悉二进制数字调制信号的功率谱密度，掌握二进制数字调制方式的解调方法与误码率计算，熟练掌握二进制数字调制信号的时域波形。重点难点：二进制数字调制方式的原理。说明：二进制数字调制是初学者学习数字调制方式的基础，也是数字频带传输系统的关键部分。第6章：模拟信号的数字传输章节学时：（总学时：10学时；理论学时：8学时；实验学时：2学时）具体内容：本章主要介绍模拟信号数字传输的模型，脉冲编码调制的基本原理，增量调制的基本原理，时分复用的基本原理以及PCM编解码仿真实例。教学方法：理论讲授、举例、讨论基本要求：了解时分复用的基本原理以及增量调制系统中的量化噪声，熟悉增量调制的原理，掌握脉冲编码调制中抽样、量化及编码等各个环节。重点难点：脉冲编码调制原理。说明：脉冲编码调制是模拟信号数字化的重要调制方式，也是掌握增量调制的基础。第7章：同步原理章节学时：（总学时：4学时；理论学时：2学时；实验学时：2学时）具体内容：本章主要介绍载波同步、位同步、群同步及网同步的基本原理以及载波同步的仿真实例。教学方法：理论讲授、举例、讨论基本要求：了解通信系统的同步分类及网同步的原理，熟悉群同步的原理，掌握载波同步及位同步的基本原理。重点难点：载波同步与位同步。说明：载波同步是所有同步的基础。2.实践教学实践一：ＡＭＩ编译码实验实践任务：掌握二进制单极性码变换为AMI码的编码规则；熟悉AMI码的基本特征；掌握AMI码的编译码器工作原理和实现方法；根据测量和分析结果，画出关键部位的波形。实践学时：2学时实践场所：通信原理实验室实践内容：（1）不同基带信号的AMI码编码规则验证；（2）不同基带信号的AMI码译码验证；（3）AMI编译码的时延测量。教学方法：演示、讲解基本要求：（1）掌握示波器、信号发生器、万用表等常规仪器的使用；（2）了解AMI码的编译码芯片（CD22103）；（3）掌握实测波形与理论波形的区别；（4）掌握信号速率、信号时延的测量方法；（5）完成实验报告1份。重点难点：信号速率、信号时延的测量方法。说明：因为实测信号与理论信号不同，信号速率与信号时延的测量存在一定难度。实践二：HDB3编译码实验实践任务：掌握二进制单极性码变换为HDB3码的编码规则；熟悉HDB3码的基本特征；掌握HDB3码的编译码器工作原理和实现方法；根据测量和分析结果，画出关键部位的波形。实践学时：2学时实践场所：通信原理实验室实践内容：（1）不同基带信号的HDB3码编码规则验证；（2）不同基带信号的HDB3码译码验证；（3）HDB3编译码的时延测量。教学方法：演示、讲解基本要求：（1）掌握示波器、信号发生器、万用表等常规仪器的使用；（2）了解HDB3码的编译码芯片（CD22103）；（3）掌握实测波形与理论波形的区别；（4）掌握信号速率、信号时延的测量方法；（5）完成实验报告1份。重点难点：信号速率、信号时延的测量方法。说明：因为实测信号与理论信号不同，信号速率与信号时延的测量存在一定难度。实践三：BPSK传输系统实验实践任务：学习观察BPSK信号；掌握BPSK传输系统的实现方法；熟悉BPSK调制载波包络的变化；掌握BPSK解调的基本原理；观察BPSK解调数据反相的现象；掌握BPSK数据传输过程，熟悉典型电路。实践学时：2学时实践场所：通信原理实验室实践内容：（1）BPSK信号眼图观测；（2）BPSK调制信号0/π相位测量；（3）I路和Q路调制信号的相平面（矢量图）信号观察；（4）BPSK调制信号包络观察；（5）BPSK调制信号频谱测量；（6）解调器失锁时的眼图信号观测；（7）解调器相干载波相位模糊度观测；（8）解调器位定时信号相位抖动观测。教学方法：演示、讲解基本要求：（1）掌握示波器、频谱仪、万用表等常规仪器的使用；（2）掌握BPSK传输系统的实现方法；（3）掌握眼图、矢量图的观测方法；（4）掌握相位模糊度的观测方法；（5）掌握位定时信号相位抖动的观测方法；（6）完成实验报告1份。重点难点：眼图、矢量图的观测。说明：眼图是判断数字传输系统性能好坏的有效检测手段；矢量图是判断数字频带传输系统性能优劣的检测方法。实践四：PCM编译码实验实践任务：了解语音编码的工作原理，验证PCM编译码原理；掌握PCM抽样时钟、编码数据和输入/输出时钟之间的关系；了解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用；掌握语音数字化技术的主要指标及测量方法。实践学时：2学时实践场所：通信原理实验室实践内容：（1）PCM串行接口输出时钟和帧同步时隙信号观测；（2）抽样时钟信号与PCM编码数据测量；（3）PCM译码器输出模拟信号观测；（4）PCM频率响应测量；（5）PCM动态范围测量。教学方法：演示、讲解基本要求：（1）掌握示波器、信号发生器、万用表等常规仪器的使用；（2）掌握PCM串行接口输出时钟和帧同步时隙信号测量；（3）掌握抽样时钟信号与PCM编码数据测量；（4）掌握PCM译码器输出模拟信号测量；（5）掌握PCM频率响应测量；（6）掌握PCM动态范围测量；（7）完成实验报告1份。重点难点：抽样时钟信号与PCM编码数据测量以及PCM译码器输出模拟信号测量。说明：PCM编码数据以及PCM译码器输出模拟信号的测量是掌握PCM编译码原理的关键。实践五：数字锁相环实验实践任务：了解数字锁相环的基本概念；熟悉数字锁相环的指标测量；掌握全数字锁相环的设计方法。实践学时：2学时实践场所：通信原理实验室实践内容：（1）VCO自由振荡频率测量；（2）失锁状态观察；（3）环路锁定过程观测；（4）锁定状态观测；（5）解调器位定时信号相位抖动与输入数据关系观测。教学方法：演示、讲解基本要求：（1）掌握示波器、信号发生器、万用表等常规仪器的使用；（2）掌握VCO自由振荡频率测量；（3）掌握失锁状态测量；（4）掌握环路锁定过程观测方法；（5）掌握锁定状态观测；（6）掌握解调器位定时信号相位抖动与输入数据关系测量方法；（7）完成实验报告1份。重点难点：失锁状态测量以及环路锁定过程观测方法。说明：数字锁相环的失锁状态及锁定过程是环路是否正常工作的关键环节。教学资源（一）教材及参考资料教材：《现代通信原理教程》，黄文准,杨亚东.西安：西安电子科技大学出版社，2016年3月。参考资料：《通信原理》,羊梅君.武汉:华中科技大学出版社,2013年8月。遴选原则和方法：选择适用于应用型本科教学的教材，通过适当简化理论数学推导、增加丰富的仿真实训项目，使得学生能够在一定程度上摆脱过于强调严谨理论的数学推导带来的困扰，便于加深对通信理论的理解，同时参照本教材仿真方法，通过自己动手拓展相关通信系统的模块级和系统级的仿真实验，锻炼学生设计分析现代通信系统的能力。（二）其他教学资源（1）参考书《通信原理》，周炯槃等.北京：北京邮电大学出版社,2002.《现代通信原理与技术》，张辉等.西安：西安电子科技大学出版社,2002.《通信原理学习指导》，张辉等.西安：西安电子科技大学出版社,2003.《通信原理实验与课程设计》，邬春明.北京：北京大学出版社，2013.（2）网络资源武汉科技大学通信原理网站：/ec/C69/Index.htm西安电子科技大学通信原理网站：9/txgc/东南大学通信原理网站：/jpkc/declare/2006txyl/old/1.htm北京交通大学通信原理网站：/course/xnjp/dzxy/txxtyl南京邮电大学通信原理网站：85/tongxin/index.aspx研学论坛