2024级-通信专业《信号与系统》教学大纲

《信号与系统》教学大纲

课程英文名SignalandSystem课程代码03Mo005

学分3.5总学时56理论学时56实验/实践学时0

学科基高等数学、线性代数B、电路分析

课程类别课程性质限选先修课程

础课基础

适用专业通信工程开课学院信息工程学院

（一）推荐教材：

《信号与系统》（第三版），郑君里、应启玲，高等教育出版社，2011年。

（-）主要参考书：

教材及主要

参考书1.信号与系统（第二版），A.V.OPPENHEIM.刘树棠译，电子工业出版社，2013

年。

2.信号与线性系统分析（第5版），吴大正等，高等教育出版社，2019年。

注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课：课程性质是指必修/限选/任选。

一、课程地位与课程目标

（-）课程地位

《信号与系统》是通信工程专业的核心课程之•，是电子信息类专业的•门重要的学科平台

课程。本课程以微积分、复变函数与积分变换、电路基本定理等知识为基础，以通信工程的基本

问题为应用背景，研究信号经系统传输或处理的一般规律，主要讨论确定性信号经线性时不变系

统传输的基本理论和分析方法。通过本课程的学习，使学生掌握信号与线性系统分析的基本理论,

明晰其背后的数学基础，并且能够运用数学工具表达和辨析通信领域复杂工程问题，为进一步学

习数字信号处理、通信原理等后续课程奠定基础。

（二）课程目标

本课程应达到的预期学习成效（ILO»IntendedLearningOutcomes）如下：

1、课程目标1（IL0-1）：能够运用数学方法科学地表达、识别和判断信号与系统的基本问

题，包括：信号的属性、波形、频谱、带宽，系统的属性、模型、稳定性与频响特征。理解信号

分解与响应叠加的基本思想，能够运用傅里叶级数与傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等数学

工具分析信号经过系统的响应特性。

2、课程目标2（IL0-2）：能够综合运用时域、频域和复频域（S域和Z域）基本方法，分

析和辨识通信系统中信号传输的基本问题，如无失真传输条件、代通与带通滤波、调制与解调、

采样与恢复等，明晰工程应用的影响因素。

3、课程目标3（IL0-3）：能够针对信号与系统分析领域的某一复杂工程问题通过文献调研

等方式进行研究，综合运用多学科的方法与技术设计解决方案，得到有效结论。

（三）思政教育目标

本课程通过严谨的逻辑思维与数学运算训练，培养科学素养与钻研精神；通过信息科学发展

历程和科学家事迹分享，启迪科学的世界观和人生观；通过通信技术案例的导入，激发家国情怀

和社会责任，树立报效国家、服务社会的使命。

二、课程目标与毕业要求对应关系

本课程支撑的毕业要求如下：

毕业要求1:工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和通信工程专业知识应用于解决通

信领域复杂工程问题。

毕业要求L3：能够将数学、自然科学和工程科学方法应用丁•对通信信号和系统的数学模型进

行推演、分析和计算求解。

毕业要求2：问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过

文献研究分析通信领域复杂工程问题，以获得有效结论。

毕业要求2-4：能运用工程方法，借助文献研究，分析影响通信系统和通信工程活动过程的影响

因素，获得有效结论。

课程目标对毕业要求的支撵关系如表1所示。

表1词艮程目标对毕业要求的支撑关系

毕业要求1-3毕业要求2Y

课程目标

（支撑强度：H）（支撑强度：M）

毕业要求

ILO-I1/

ILO-2/0.7

ILO-3/0.3

注：表1中的系数说明本课程中的不同课程目标对相关毕业要求指标点支撑的权也，用于毕

业要求达成度分析。根据表1,本课程目标的达成度对相关毕业要求指标点的支撑情况如下：

•支掾毕业要求1-3的分值=ILO-I达成度*100%；

•支掾毕业要求2-4的分值=ILO-2达成度*70%+ILO-3达成度*30%.

三、课程主要内容与基本要求

1、结论

教学内容：（1）信号与系统导论：（2）信号的描述与分类；（3）信号的运算：（4）单位

阶跃信号与单位冲激信号：（4）信号的分解；（5）系统的数学噗型和分类：（6）线性时不变

系统。

基本要求：掌握信号的特征、分类、表示，特别是单位阶跃信号、单位冲激信号、抽样信号

的定义与性质，掌握信号的常见分解方式。掌握系统的基本概念和描述方法，掌握线性时不变系

统的特性。能够用数学表达式和图形描述和表达信号及其基本运算，能够判别系统的线性、时不

变性、因果性、稳定性等性质。

本章的知识是信号与系统课程的基础。.重点：单位冲激信号的性质和运算、信号的冲激函数

分解、系统性质及其判别。

思政内容：介绍华为公司在通信系统研发方面取得主导权，增强学生的民族自豪感，坚信科

技报国的理想信念：在讲解信号分解时，将复杂信号表示为基本信号的线性组合，化繁为简，引

导学生掌握由简入难、逐步深入的学习思维。

2、连续时间系统的时域分析

教学内容：（1）微分方程的求解；（2）起始点的跳变；（3）冲激响应与阶跃响应；（4）

卷积及其性质：（5）利用卷积求解零状态响应。

基本要求：明晰线性时不变系统的数学模型一常系数微分方程的建立与求解方法，能够正确

计算系统的自由响应与强迫响应、暂态响应与稳态响应、零输入响应与零状态响应；掌握冲激响

应和阶跃响应的定义及其物理意义。理解卷积的物理含义，能够运用卷积方法获取系统的零状态

响应。

本章阐述信号与系统的时域分析法。重点：卷积的性质和运算、系统响应的分类和计算、冲

激响应和阶跃响应。

思政内容：在推导卷积公式时，引入我国魏晋时期著名数学家刘徽的“割圆术”中极限和无穷

小分割思想，增强文化自信。在讲授连续系统的零输入和零状态响应时，阐述内因和外因的辩证

统一。

3、傅里叶变换

教学内容：（1）周期信号的傅里叶级数分析：（2）典型周期信号的傅里叶级数：（3）傅

里叶变换：（4）典型非周期信号的傅里叶变换：（5）冲激函数和阶跃函数的傅里叶变换：（6）

傅里叶变换的基本性质：（7）卷积特性（定理）；（8）周期信号的傅里叶变换；（9）抽样信

号的频谱；（10）抽样定理。

基本要求：掌握周期信号的三角形式和指数形式的傅里叶级数表示，掌握傅里叶变换的定义，

明晰傅里叶级数和傅里叶变换的物理意义。能够熟练运用傅里叶变换的定义和性质计算和分析常

用信号的频谱，描绘频谱图，定义信号带宽。明晰实信号频谱的特点，理解信号时域和频域的对

应关系。掌握采样定理及其工程应用，能够运用信号频谱和采样定理，分析和判别信号无失真获

取问题。

本章阐述信号的频域表达和频谱分析。重点：傅里叶变换计算、两种形式频谱图、傅里叶变

换性质的运用、时域与频域的内在关系、采样定理

思政内容：介绍科学家傅里叶及其傅里叶级数理论的发展过程，阐述坚持不懈、严谨求实的

科学精神：在分析采样过程时，从时域过渡到频域，达到柳喑花明的效果，培养学生换个角度看

问题的辩证思维；讲解采样定理的工程应用，理论联系实践，引导学生学以致用。

4、拉普拉斯变换、连续时间系统的s域分析

教学内容：（1）拉普拉斯变换的定义和收敛域：（2）拉普拉斯变换的基本性质：（3）拉

普拉斯逆变换：（4）系统函数：（5）系统函数的零极点分布与系统时域特性；（6）系统函数

的零极点分布与系统频响特性：（7）全通函数与最小相移函数；（8）系统的稳定性。

基本要求：掌握单边拉普拉斯变换的定义、收敛于和性质，掌握用部分分式展开法求拉氏逆

变换，掌握系统函数的定义、物理含义和求解方法。能够运用更频域分析法计算系统的各类响应，

能够利用系统函数的零、极点分布分析系统的时域特性和频响特性。明晰系统稳定性的含义，能

够基于系统模型判别系统的稳定性。

本章阐述信号与系统的复频域分析法。重点：系统函数的物理意义、复频域分析法求解系统

响应、系统稳定性判据。

思政内容：引入科学家拉普拉斯的事迹，鼓励学生努力学习、勇攀科技高峰；通过引入衰减

因子，从傅里叶变换推导出拉普拉斯变换，引导学生学会从特殊到一般的思维方式；通过拉普拉

斯变换，由连续系统响应的时域求解转换到复频域求解，引导学生多视角地解决问题。

5、傅里叶变换应用于通信系统一滤波、调制与抽样

教学内容：（1）频域系统了数的物理意义：（2）无失真传输；（3）理想低通滤波器：（4）

带通信号与带通滤波器：（5）调制与解调；（6）从抽样信号恢旦连续时间信号：（7）频分复

用、时分复用；（8）脉冲编码调制（PCM）o

基本要求；掌握系统频域传输函数的概念；掌握信号抽样、无失真传输、调制解调、理想滤

波、抽样信号恢复等基本原理。能够综合运用时域和频域方法，表达、分析和辨识通信系统中信

号传输的基本问题，如信号失真、群时延、信道均衡、频谱混叠与抗混叠等，能够针对信号处理

要求正确选择不同类型的滤波器。理解佩利-维纳准则，了解希尔伯特滤波器、全通系统与最小

相移系统，了解频分复用和时分复用技术在通信工程中的应用和发展。

本章阐述傅里叶变换法（频域分析法）在通信中的应用，侧重基于频谱变换的原理分析通信

系统中的若干基本问题，介绍其工程应用及影响因素•。重点：无失真传输条件、频谱搬移、滤波

器特性、抽样信号恢复。

思政内容:讲解傅里叶变换在通信系统的工程应用，引导学生理解数学公式蕴含的物理含义，

进而理论联系实践。

7、离散时间系统的时域分析

教学内容：（I）离散时间信号一序列；（2）离散时间系统的数学模型一差分方程；（3）

常系数线性差分方程的求解；（4）离散时间系统的单位样值响应；（5）卷积和。

基本要求：掌握离散时间信号的表示和特点，熟练掌握序列的运算;，特别是卷积和计算：掌

握离散时间系统的特性和表示，掌握离散时间系统的差分方程描述、系统的单位样值响应。能够

判别离散时间系统的特性，计算离散时间系统的各类响应：能够运用卷枳和计算离散时间系统的

零状态响应。

本章阐述离散时间信号与系统的表示与时域分析法。重点：序列的表示与运算、差分方程的

求解、卷积和的运算、离散时间系统响应的分解和计算。

思政内容：在推导卷积和公式时，将复杂序列分解为单位样值序列的线性组合，进而复杂序

列引起的零状态响应由单位样值响应线性组合而成，阐述大道至彷、化繁为简的哲学思辨。在讲

授离散系统的零输入和零状态响应时，阐述内因和外因的辩证统一。

8、Z变换、离散时间系统的Z域分析

教学内容：（1）Z变换及其收敛域：（2）逆Z变换；（3）Z变换的基本性质；（4）用Z

变换解差分方程；（5）离散系统的系统函数；（6）序列的傅里叶变换；（7）离散系统的频率

响应。

基本要求：掌握Z变换的定义、收敛域及基本性质，掌握逆z变换的计算方法（长除法和部

分分式展开法）；掌握离散时间系统的系统函数的定义。能够应用系统函数的零极点分析离散系

统的时域特性和频域特性，能够运用时域和z域方法判别离散系统的稳定性；掌握离散时间傅里

叶变换的定义，明晰物理意义，能够利用离散时间傅里叶变换分析序列的频谱和离散时间系统的

频率特性。理解傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换的区别和联系，明晰四种变换的应用范围和

条件。

本章阐述Z变换与离散时间信号与系统的Z域分析法。重点：Z变换与逆Z变换、离散系

统的系统函数及其应用、离散时间傅里叶变换、离散系统的频率响应特性。

思政内容：通过抽样定理，将连续系统和离散系统的知识点连续起来，引导学生善于■运用类

比、总结的学习方法，达到事半功倍的效果；通过z变换，由离散系统响应的时域求解转换到z

域求解•，引导学生多视角地解决问题。

四、学时安排及对课程目标的支撑（56学时）

本课程的教学模块、学时安排、教学方式、学生任务及对课程目标的支撑等如表2所示。

表2教学内容模块、学时安排及对课程目标的支撑

章节支撑的课程目

教学内容学时数教学方法与学生任务

号标

（1）讲授、课堂测试

1绪论6IL0-1

（2）课后作业

（1）讲授、课堂测试、讨论

2连续时间系统的时域分析6IL0-1

<2）课后作业

（1）讲授、课堂测试、案例

3傅里叶变换10ILO-KIL0-2

（2）课后作业

拉普拉斯变换、连续时间（1）讲授、课堂测试、讨论

48II.0-1

系统的s域分析（2）课后作业

傅里叶变换应用于通信系（1）讲授、研讨、案例

56IL0-2

统一滤波、调制与抽样（2）课后作业

（1）讲授、课堂测试

7离散时间系统的时域分析8IL0-1

（2）课后作业

/变换和离散时间系统的（1）讲授、课堂测试

8611.0-1

Z分析（2）课后作业

（1）讲授、课堂测试

9离散时间傅里叶变换2IL0-1

（2）课后作业

10离散时间系统的频域分析2（1）讲授、提问、作业IL0-2

专题研究任务，如文献调研、

11专题研究2+课外IL0-3

仿真分析等。

五、课程考核和评价标准

本课程考核由平时表现考核、闭卷考试和专题研究三部分组成。其中，平时成绩占20%,

考试成绩占70%（包含过程考试、期末考试等形式），专题研究占10%。

课程目标达成考核与评价方式及成绩评定如表3所示。

表3课程目标达成考核与评价方式及成绩评定

考核与评价方式及成绩比例（/）成绩比例

课程目标

平时成绩考试成绩（%）

IL0-1144963

IL0-262127

IL0-310（专题研究）10

合计/100

注：在平时成绩和考试成绩中，ILO-1和ILO-2占比分别为70%和30%,与学时比例基本一

致。

1、平时考核评分标准

平时考核评价考察学生的课后作业和课堂表现，课后作业评价标准如表4所示，课堂表现

评价采用课堂提问或课堂测试，建议用雨课堂或其它课堂管理软件来记录学生的答题情况和答

题成绩。

表4课后作业成绩评价标准

评分评价标准

90分以上（优秀）完整杪录题目，作答过程详细完整，图形描绘准确完整，模型表述和运

算过程正确，结果有效，按时提交。

80-89分（良好）完整抄录题目，作答过程详细完整，图形描绘准确完整，模型表述和运

算过程基木正确，结果有效，按时提交.

70-79分（中等）缺少座目信息，作答过程基本完整，图形描绘基本准确但不够完整，模

型表述和运算过程基本正确，结果有效,按时提交。

60-69分（合格）缺少题目信息，作答过程不完整，图形描绘不够准确不完整，模型表述

和运算过程基本正确，结果有效，按时提交。

60分以下（不合格）缺少逸目信息，作答过程不完整，模型选择错误，图形描绘大部分不准

确不完整，模型表述和运算过程有错误,结果有误，未按时提交。

基本要求：完整抄录题目，作答过程详细完整，图形描绘准确完整，公式表述正确，模型表

述和运算过程正确，结果有效，按时提交。

2、考试试卷要求

本课程根据实际教学情况，可以安排过程考试和期末考试，考试形式建议采用闭卷。

表5考试试题对应课程目标的分值

考试试题分值折和成考试成绩分值（与表3-

课程目标

（试卷满分100）致）

（考试成绩占总成绩的70%）

IL0-17049

IL0-23021

•考题须覆盖大纲中的知识和能力目标要求，以能力目标为主要考核内容；

•给出详细的评分标准，严格按照评分标准来批阅试卷。

3、专题研讨评分标准

专•题研究的题目，可以是与专业相关的专•题技术文献查阅与调研，也可以是针对某一问题

进行探究，通过实验设计解决方案。与考察学生的自主学习能力和专题报告的撰写质量，评分

标准如表6所示。

表6专题研究评分标准

对应课程

考核依据与标准成绩评价

目标

针对选题，进行了有深度的文献研究和有效的调

研。能灵活运用信号与系统分析的基本方法，理

解、分析、辨识所涉及的问题或设计解决方案，根90~100优秀

据需要进行仿真，展示研究结果。积极钻研，能独

立思考解决问题，撰写的专题报告质量较高；

针对选题，进行了文献研究和其它形式的调研。能

运用信号与系统分析的基本方法，理解问题或提出

80-89

解决方案，根据需要进行仿真，展示研究结果,能良好

够积极思考，独立解决问题，撰写的专题报告质量

良好。

11.0-3针对选题，进行了文献研究和调研。能够理解研究

的专题，或提出了解决方案，有基本的研究结果。70-79

中等

能理解或解决问题，完成了专题研究任务，撰写的

专题报告质量一般。

针对选题，进行了一定的文献研究和调研。基本能

够理解研究的专题，或提出了解决方案，方案不够

60-69

理想或有缺陷，有基本的研究结果，但不够完整。合格

经过讨论能理解或解决问题，基本完成专题研究任

务，撰写的专题报告质量一般。

对专题研究的认识模糊不清，文献研究欠缺，不能

运用信号与系统的基本方法去分析和解决问题，没小于60不合格

有完成专题研究任务，撰写的专题报告质量较差。

六、课程目标达成情况评价方法

课程结束后，根据学生的学习表现和考核成绩，采用定量和定性相结合的方式，定量分析

按表7对三个课程目标的达成情况评价值进行计算，定性分析可以采用与学生座谈或问卷调查

等形式，综合定量计算结果和定性反馈信息对学生的学习效果进夕亍分析，依据分析结果提出教

学改进措施。

表7课程目标达成情况定量评价

课程目标达成情况计算方法

课程

课程目标达成情况评价值计算方法课程目标达成情况评

目标

学生个体学生整年价结果

个体达成90~100分：优秀

ILO-）平时成绩+ILO-）考试成绩

情况评汾75~89分：良好

IL0-163（满分）

值的平均60分及以上：合格

X100值<60：不合格

个体达成90700分:优秀