《通信原理(3)》課程教學(xué)大綱

《通信原理》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱通信原理CommunicationPrinciple課程編碼OSI222911040開課院部海洋與空間信息學(xué)院課程團(tuán)隊通信系統(tǒng)組學(xué)分4.0課內(nèi)學(xué)時64講授64實驗0上機(jī)0實踐0課外學(xué)時64適用專業(yè)通信工程授課語言中文先修課程概率論與數(shù)理統(tǒng)計、信號與系統(tǒng)課程簡介（必修）（課程簡介...）本課程是通信工程專業(yè)的專業(yè)必修課程，通過對此課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握信號傳輸?shù)幕纠碚摵退季S方法，掌握分析通信系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)知識，并能運用這些理論和方法，對經(jīng)典的模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)進(jìn)行描述、建模、計算和性能分析，為學(xué)生分析和設(shè)計通信系統(tǒng)奠定必備基礎(chǔ)。主要內(nèi)容如下：通信系統(tǒng)的組成與分類、信息及度量方法、通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)；隨機(jī)過程、平穩(wěn)隨機(jī)過程、高斯過程、窄帶隨機(jī)過程、隨機(jī)過程通過線性系統(tǒng)；信道定義與模型、恒參信道和隨參信道、加性噪聲、信道容量；模擬調(diào)制概念與分類、線性與非線性調(diào)制、頻分復(fù)用；數(shù)字基帶信號及頻譜分析、數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的傳輸特性及其抗噪聲性能、碼間干擾、時域均衡原理、部分響應(yīng)系統(tǒng)原理、眼圖的概念；各種經(jīng)典的二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)原理及性能分析、多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)原理、OQPSK調(diào)制、π/4-QPSK調(diào)制；正交振幅調(diào)制，MSK，GMSK，OFDM原理及應(yīng)用；抽樣定理、模擬信號的量化、脈沖編碼調(diào)制、增量調(diào)制、時分復(fù)用；數(shù)字信號接收的統(tǒng)計描述、最佳接收準(zhǔn)則、確知信號的最佳接收機(jī)、隨相信號的最佳接收、基帶系統(tǒng)的最佳化；載波同步、位同步、群同步。(Courseintroduction...)Thiscourseisaprofessionalcompulsorycourseforcommunicationengineeringmajor.Throughthestudyofthiscourse,studentscanmasterthebasictheoryandthinkingmethodofsignaltransmission,masterthebasicknowledgeofanalyzingtheperformanceofcommunicationsystems,andbeabletousethesetheoriesandmethodstodescribe,model,calculateandanalyzetheperformanceofclassicalanalogcommunicationsystemsanddigitalcommunicationsystems,itlaysanecessaryfoundationforstudentstoanalyzeanddesigncommunicationsystems.Themaincontentsareasfollows:Thecompositionandclassificationofcommunicationsystem,informationandmeasurementmethods,andthemainperformanceindexesofcommunicationsystem;Stochasticprocess,stationarystochasticprocess,Gaussianprocess,narrow-bandstochasticprocessandstochasticprocesspassthroughlinearsystem;channelDefinitionandmodel,constantreferencechannelandaccompanyingChannel,additivenoise,channelcapacity;Analogmodulationconceptandclassification,linearandnonlinearmodulation,frequencydivisionmultiplexing;digitalbasebandsignalandspectrumanalysis,transmissioncharacteristicsofdigitalbasebandtransmissionsystemanditsanti-noiseperformance,intersymbolinterference,timedomainequalizationprinciple,partialresponsesystemprinciple,EyeDiagramconcept;theprincipleandperformanceanalysisofvariousclassicalbinarydigitalmodulationsystems,theprincipleofmulti-binarydigitalmodulationsystems,OQPSKmodulation,π/4-QPSKmodulation;Quadratureamplitudemodulation,MSK,GMSK,principleandapplicationofOFDM;Samplingtheorem,quantizationofanalogsignals,pulsecodemodulation,incrementalmodulationandtimedivisionmultiplexing;Statisticaldescriptionofdigitalsignalreception,optimalreceptioncriteria,optimalreceiverfordefinitesignals,optimalreceptionofphase-dependentsignalsandoptimizationofbasebandsystem;Carriersynchronization,bitsynchronizationandgroupsynchronization.負(fù)責(zé)人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：能運用隨機(jī)信號分析、信道、模擬調(diào)制等知識，對經(jīng)典通信系統(tǒng)的原理、組成及性能進(jìn)行分析計算，對其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和關(guān)鍵因素進(jìn)行識別、推理和判斷。是2.12M2目標(biāo)2：能運用數(shù)字基帶傳輸、數(shù)字頻帶傳輸?shù)戎R，對涉及數(shù)字傳輸、模擬信號數(shù)字傳輸?shù)墓こ虇栴}進(jìn)行分析和抽象，對該特定要求的數(shù)字通信系統(tǒng)進(jìn)行建模。是2.23M3目標(biāo)3：在學(xué)習(xí)隨機(jī)信號分析、信道、數(shù)字調(diào)制、模擬信號數(shù)字化傳輸?shù)戎R的過程中，獲得獨立檢索文獻(xiàn)的能力，能借助文獻(xiàn)研究，尋求涉及數(shù)字調(diào)制、傳輸碼及信源編碼的工程問題的可行方案，并能在學(xué)習(xí)過程中體會到民族自豪感和責(zé)任感。是2.34M4目標(biāo)4：能運用模擬調(diào)制和數(shù)字傳輸?shù)戎R，對經(jīng)典的模擬及數(shù)字通信問題的解決方案進(jìn)行論證，并基于具體問題，對相關(guān)因素和指標(biāo)進(jìn)行權(quán)衡，綜合得出有效結(jié)論。是2.4三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第1章第一章緒論本章重點難點：通信系統(tǒng)的組成、信息及度量方法。////21.11.1通信的基本概念、通信系統(tǒng)的組成與分類、信息及度量方法。動畫演示：電話通信網(wǎng)的發(fā)展歷程通信系統(tǒng)案例：油井遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（石油領(lǐng)域結(jié)合點）通信定義，一般通信系統(tǒng)組成，模擬通信系統(tǒng)組成，數(shù)字通信系統(tǒng)組成，信息，信息量，信源熵。討論：一般通信系統(tǒng)組成案例：信息概念在視頻壓縮中的運用M1,M33講授、動畫演示、案例教學(xué)1文獻(xiàn)檢索31.21.2通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)一般性能指標(biāo)，模擬通信系統(tǒng)性能指標(biāo)，數(shù)字通信系統(tǒng)性能指標(biāo)。M1,M31講授、舉例2作業(yè)，文獻(xiàn)檢索，網(wǎng)站研討4第2章第二章隨機(jī)信號分析本章重點難點：平穩(wěn)隨機(jī)過程、高斯過程、窄帶隨機(jī)過程原理及分析方法，隨機(jī)過程通過線性系統(tǒng)的分析方法。////52.12.1隨機(jī)過程基本概念隨機(jī)過程的分布函數(shù)，隨機(jī)過程的數(shù)字特征。M1,M31講授1預(yù)習(xí)62.22.2平穩(wěn)隨機(jī)過程定義，各態(tài)歷經(jīng)性，自相關(guān)函數(shù)，功率譜密度函數(shù)。M1,M32講授2查閱資料72.32.3高斯隨機(jī)過程、隨機(jī)過程通過線性系統(tǒng)高斯過程定義及重要性質(zhì)，高斯隨機(jī)變量，誤差函數(shù)，Q函數(shù)，隨機(jī)過程通過線性系統(tǒng)M1,M31講授3作業(yè)82.42.4窄帶隨機(jī)過程（思政結(jié)合點：提倡學(xué)術(shù)研究耐心）討論、仿真：窄帶的特點及在通信系統(tǒng)中的位置。同相分量和正交分量的統(tǒng)計特性，包絡(luò)和相位的統(tǒng)計特性。M1,M32講授、討論、仿真1文獻(xiàn)檢索、網(wǎng)站研討92.52.5正弦波加窄帶隨機(jī)過程、高斯白噪聲和帶限白噪聲正弦波加窄帶隨機(jī)過程包絡(luò)及相位統(tǒng)計特性，白噪聲，低通白噪聲，帶通白噪聲。討論：何為高斯、白？一個噪聲信號同時具備這兩個屬性是不是矛盾？M1,M32講授、討論3作業(yè)，文獻(xiàn)檢索，網(wǎng)站研討10第3章第三章信道本章重點難點：恒參信道和隨參信道的基本特性及對信號傳輸?shù)挠绊?、信道容量?///113.13.1信道定義與模型、恒參信道和隨參信道舉例信道定義、模型及分類，恒參信道舉例，隨參信道舉例。M1,M31講授1預(yù)習(xí)123.23.2恒參信道和隨參信道的基本特性及對信號傳輸?shù)挠绊?思政結(jié)合點）恒參信道無失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件，幅度頻率畸變，相位頻率畸變，隨參信道特性，多徑傳播，頻率選擇性衰落，相關(guān)帶寬。我軍電離層散射通信裝備發(fā)展現(xiàn)狀（激發(fā)民族自豪感和使命感）。動畫：電離層反射通信討論、仿真：頻率選擇性衰落多徑信道模型的組成。案例：水聲通信技術(shù)（海洋結(jié)合點）M1,M32講授、動畫、討論、仿真、案例2查閱資料，網(wǎng)站研討133.33.3加性噪聲的統(tǒng)計特性、信道容量加性噪聲分類，起伏噪聲成因及特性，連續(xù)信道容量，香農(nóng)公式。案例：干擾對齊技術(shù)（前沿領(lǐng)域結(jié)合點）M1,M31講授、案例1作業(yè)，文獻(xiàn)檢索，網(wǎng)站研討14第4章第四章模擬調(diào)制系統(tǒng)本章重點難點：模擬調(diào)制系統(tǒng)的概念、分類、原理和性能分析。////154.14.1模擬調(diào)制系統(tǒng)的原理調(diào)制概念，調(diào)制分類，模擬調(diào)制概念，幅度調(diào)制原理，AM、DSB、SSB、VSB的調(diào)制、解調(diào)及特性。討論、仿真：DSB系統(tǒng)的組成及特性。案例：全波段廣播及美國之音的工作頻段（思政結(jié)合點）M1,M43動畫、討論、仿真、案例3預(yù)習(xí)164.24.2線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能AM、DSB、SSB、VSB系統(tǒng)的抗噪聲性能。M1,M41講授2查閱資料174.34.3角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制定義、分類，卡森公式，寬帶調(diào)頻性能分析。中國神舟飛船語音通信。（思政結(jié)合點）（前沿領(lǐng)域結(jié)合點）。討論：各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的優(yōu)缺點M1,M41講授、討論、案例2網(wǎng)站討論184.44.4頻分復(fù)用頻分復(fù)用的概念、特性及系統(tǒng)組成。多級調(diào)制、復(fù)合調(diào)制、預(yù)加重去加重技術(shù)。討論、仿真：FDM系統(tǒng)的組成M1,M41講授、討論、仿真3作業(yè)19第5章第五章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)本章重點難點：數(shù)字基帶信號頻譜分析、奈奎斯特準(zhǔn)則、部分響應(yīng)系統(tǒng)原理、時域均衡原理。////205.15.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性數(shù)字基帶信號波形，數(shù)字基帶信號傳輸特性，數(shù)字基帶信號頻譜特性。討論、仿真：單極性歸零波形的功率譜特性。M1,M43講授、討論、仿真3預(yù)習(xí)215.25.2基帶信號的常用碼型、碼間串?dāng)_傳輸碼型的選擇原則，常用傳輸碼型，數(shù)字基帶信號傳輸系統(tǒng)的組成，數(shù)字基帶信號傳輸?shù)亩糠治?。M2,M41講授1自學(xué)225.35.3無碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性消除碼間串?dāng)_的基本思想，無碼間串?dāng)_的條件，無碼間串?dāng)_傳輸特性的設(shè)計。討論：如何消除碼間串?dāng)_。M2,M42講授、討論1建模作業(yè)訓(xùn)練235.45.4基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能、眼圖二進(jìn)制雙極性基帶系統(tǒng)抗噪聲性能，二進(jìn)制單極性基帶系統(tǒng)抗噪聲性能，眼圖。討論、仿真：眼圖的解讀及生成。M2,M42講授、討論、仿真2作業(yè)245.55.5部分響應(yīng)與時域均衡部分響應(yīng)系統(tǒng)的工作原理、分類、組成、性能，時域均衡器工作原理、分類、組成及性能。M2,M42講授3建模作業(yè)訓(xùn)練25第6章第六章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)本章重點難點：二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)原理及抗噪聲性能。////266.16.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理二進(jìn)制振幅鍵控動畫：2ASK信號的產(chǎn)生討論、仿真：2ASK系統(tǒng)的組成及性能二級制頻移鍵控動畫：2FSK信號的產(chǎn)生討論、仿真：2FSK系統(tǒng)的組成及性能案例：隨鉆通信技術(shù)（與石油領(lǐng)域結(jié)合點）（前沿領(lǐng)域結(jié)合點）二級制相移鍵控，二進(jìn)制差分相移鍵控，藍(lán)牙技術(shù)的中外發(fā)展現(xiàn)狀對比（思政結(jié)合點）（前沿領(lǐng)域結(jié)合點）（激發(fā)民族自豪感和使命感）。討論、仿真：2PSK系統(tǒng)的組成及性能數(shù)字調(diào)頻與高鐵信號（思政結(jié)合點）（前沿領(lǐng)域結(jié)合點）M2,M44講授、動畫、討論、仿真、案例2建模作業(yè)訓(xùn)練276.26.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2ASK系統(tǒng)的抗噪聲性能，2FSK系統(tǒng)的抗噪聲性能，2PSK和2DPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能。軟件無線電思想（前沿領(lǐng)域結(jié)合點）M1,M42講授2資料檢索，網(wǎng)站討論286.36.3多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理多進(jìn)制振幅鍵控，多級制頻移鍵控，多級制相移鍵控，多進(jìn)制差分相移鍵控。中國神舟飛船圖像通信（思政結(jié)合點）（前沿領(lǐng)域結(jié)合點）。討論、仿真：4FSK多峰頻譜。M2,M42講授、討論、案例2作業(yè)29第7章第七章新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)本章重點難點：正交振幅調(diào)制、MSK////307.17.1正交振幅調(diào)制正交振幅調(diào)制的原理、分類、組成與性能。討論：16QAM信號點的分布規(guī)律對性能的影響仿真：16QAM信道的星座圖。M2,M31講授、討論、仿真2作業(yè)317.27.2 最小移頻鍵控和高斯最小移頻鍵控，OFDM正交2FSK信號的最小頻率間隔，MSK信號的基本原理，MSK信號解調(diào)，MSK信號的功率譜，高斯最小移頻鍵控，OFDM原理及應(yīng)用，5G通信技術(shù)（思政結(jié)合點）（前沿領(lǐng)域結(jié)合點）案例：5G與青島無人港（思政結(jié)合點）（前沿領(lǐng)域結(jié)合點）（與海洋背景結(jié)合點）。M2,M33講授2查閱資料，網(wǎng)站研討32第8章第八章模擬信號的數(shù)字傳輸本章重點難點：抽樣定理、PCM、增量調(diào)制。////338.18.1模擬信號的抽樣、模擬脈沖調(diào)制低通模擬信號的抽樣定理，帶通模擬信號的抽樣定理，模擬脈沖調(diào)制。M1,M42講授1預(yù)習(xí)348.28.2抽樣信號的量化量化原理，均勻量化，非均勻量化。討論：均勻量化與非均勻量化。動畫演示：均勻量化過程。M3,M42講授、討論、動畫2查閱資料，網(wǎng)站研討358.38.3脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制的基本原理，常用二進(jìn)制碼，電信信號中的編譯碼器，PCM系統(tǒng)中的噪聲的影響。M3,M42講授4作業(yè)368.48.4增量調(diào)制、時分復(fù)用增量調(diào)制、時分復(fù)用M3,M42講授2資料檢索，網(wǎng)站討論37第9章第九章數(shù)字信號最佳接收本章重點難點：數(shù)字信號的最佳接收機(jī)、匹配濾波器。////389.19.1數(shù)字信號的統(tǒng)計特性、最佳接收、確知數(shù)字信號的最佳接收機(jī)數(shù)字信號統(tǒng)計特性，最佳接收原理，確知數(shù)字信號最佳接收機(jī)的組成及性能。M2,M42講授2預(yù)習(xí)399.29.2隨相數(shù)字信號的最佳接收、最佳接收機(jī)與實際接收性能比較隨相數(shù)字信號最佳接收機(jī)原理和組成，最佳接收機(jī)與實際接收性能比較。M1,M42講授2作業(yè)409.39.3匹配濾波器、最佳基帶傳輸系統(tǒng)匹配濾波器原理、組成和應(yīng)用，理想信道下最佳基帶傳輸系統(tǒng)。討論、仿真：匹配濾波器的性能。M2,M44講授、討論、仿真2建模作業(yè)訓(xùn)練41第10章第十章同步本章重點難點：載波同步、碼元同步、群同步、網(wǎng)同步及北斗導(dǎo)航系統(tǒng)（思政結(jié)合點）。討論、仿真：綜合通信系統(tǒng)的組成。M2,M42講授、討論、仿真2查閱資料，結(jié)合通信工程問題綜合性建模作業(yè)訓(xùn)練，四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1平時作業(yè)1、每周布置4~6道題目，平均每次課2道題以上。2、成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3、考核學(xué)生運用通信原理知識分析通信問題的能力、抽象描述和系統(tǒng)建模能力、論證解決方案的能力，題型主要有分析、計算題以及設(shè)計建模題目。20%2雨課堂測驗考核對隨機(jī)信號分析、信道、數(shù)字調(diào)制、信源編碼等知識以及課外文獻(xiàn)查閱知識的掌握情況，題型為客觀題。10%3平時測驗1考核對隨機(jī)信號分析、模擬調(diào)制、數(shù)字通信理論的掌握情況，對通信系統(tǒng)的分析能力，題型是客觀題、簡答題及其它必要題型。10%4平時測驗2考核對模擬調(diào)制和數(shù)字傳輸知識的掌握情況，對解決方案的論證能力，題型是客觀題、簡答題及其它必要題型。10%5期末考試1、閉卷考試，成績采用百分制，卷面總分100分。2、主要考核學(xué)生對通信系統(tǒng)基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡答題、分析計算題、綜合設(shè)計題等。50%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)20%[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]A-獨立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確.B-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確.C-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確.D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂.2M2平時作業(yè)40%[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]A-獨立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確.B-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確.C-獨立思考、按時完成，作