《通信原理》(第3版)教案

陸軍工程大學教案課程名稱：通信原理課程編號：XXXXXXX英文名稱：課程性質(zhì)：PrinciplesofCommunications英文名稱：課程性質(zhì)：總學時數(shù)：80（理論學時：70實驗學時：10）折算學分：4先修課程：《高等數(shù)學》、《概率論》、《信號與系統(tǒng)》、《高頻電路》選用教材：《通信原理》（第3版）高媛媛、魏以民、郭明喜、沈越泓編著，2020年適用專業(yè)：通信工程、電子工程、系統(tǒng)工程等本科專業(yè)AA-*第一章緒論主要知識點及教學用時安排掌握通信系統(tǒng)的組成，理解數(shù)字通信系統(tǒng)各部分的作用；了解信源的分類，掌握信息量、熵的概念與定義，熟練掌握通信系統(tǒng)主要性能指標的定義；了解本課程研究對象、研究目的及主要研究方法，了解本課程的內(nèi)容及實施方法。4課時備注（實 無驗、上機、課外學習等安排） 本章教學目標及對學生畢業(yè)要求的支撐性：通過這部分內(nèi)容的教學，使學員對數(shù)字通信系統(tǒng)的整體框架有基本的了解，對這種抽象化的系統(tǒng)結構的重要性及其與實際通信系統(tǒng)的關系有一定的認識。通過課后思考題及習題，考察學生對數(shù)字通信系統(tǒng)基本構成的認知程度，以及對通信系統(tǒng)主要性能指標的掌握程度。本章教學內(nèi)容摘要：.通信系統(tǒng)一般模型.模擬信號與數(shù)字信號.模擬通信系統(tǒng).數(shù)字通信系統(tǒng).數(shù)字通信的優(yōu)缺點.通信系統(tǒng)分類.信息及其度量.通信系統(tǒng)的性能指標.通信發(fā)簡史本章教學重點、難點及相應的教學方法、手段:重點：通信系統(tǒng)的組成、主要性能指標難點：通信系統(tǒng)各部分的作用、信息量的概念與計算采用課堂多媒體教學手段進行理論教學；通過課后思考題及習題，考察學員對數(shù)字通信系統(tǒng)基本構成的認知程度，以及對通信系統(tǒng)主要性能指標的掌握程度。教學反饋（作用、測試、答疑、交流等情況）通過作業(yè)、章節(jié)測試等環(huán)節(jié)觀察學生的學習情況和反應。課程教學小結:本次課講解了衡量模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)性能優(yōu)劣的指標，并由此引出了碼元速率、信息速率、頻帶利用率、誤碼率及誤信率等概念。最后對通信的發(fā)展與現(xiàn)狀進行了簡單的介紹。課程考核及教學目標達成情況：通過課堂提問、作業(yè)、章節(jié)測試來觀察學生的教學目標學習情況教學反思（存在的主要問題）:可以加強課堂的互動環(huán)節(jié)設計改進方案：在PPT中增加動畫，另外配合仿真軟件來展示授課內(nèi)容

g-*第二章隨機過程與數(shù)理統(tǒng)計主要知識點及教學用時安排了解隨機過程的概念，掌握隨機過程統(tǒng)計描述的方法，理解平穩(wěn)隨機過程的概念和各態(tài)歷經(jīng)性，熟練掌握高斯平穩(wěn)過程的定義、特點及對它的描述方法。理解平穩(wěn)隨機過程功率譜和自相關函數(shù)的定義，熟練掌握隨機信號的功率譜、相關函數(shù)的特點及兩者的關系；掌握平穩(wěn)隨機過程通過線性系統(tǒng)的分析方法。了解通信系統(tǒng)中的噪聲，熟練掌握白噪聲和高斯白噪聲的定義及特點，理解窄帶高斯噪聲的定義，掌握它們的特點；掌握正弦信號加窄帶高斯噪聲的統(tǒng)計特性。了解周期平穩(wěn)隨機過程概念，了解信號檢測基本準則。12課時備注（實驗、上機、課外學習等安排）實驗1個，2課時本章教學目標及對學生畢業(yè)要求的支撐性：通過對確知信號和隨機信號分析等內(nèi)容的學習，培養(yǎng)學員思維的靈活性，能運用有關數(shù)學知識分析通信系統(tǒng)中的信號與噪聲。采用課堂多媒體教學和軟件工具演示等手段進行理論教學。通過隨機過程等內(nèi)容的學習，培養(yǎng)學生思維的靈活性，能運用有關數(shù)學知識分析通信系統(tǒng)中的噪聲，提高他們的綜合素質(zhì)。同時，通過上機實驗使學生建立計算機輔助分析能力。本章教學內(nèi)容摘要：.引言.確知信號分析.隨機變量及其數(shù)字特征.隨機過程及其統(tǒng)計特性.平穩(wěn)隨機過程.高斯隨機過程.平穩(wěn)隨機過程通過線性系統(tǒng).窄帶隨機過程.通信系統(tǒng)中的噪聲本章教學重點、難點及相應的教學方法、手段：重點：傅立葉變換，隨機變量的常見概率分布，平穩(wěn)隨機過程，高斯平穩(wěn)過程，白噪聲，1隨機信號的功率譜與相關函數(shù)難點：隨機過程的概念與統(tǒng)計描述方法，平穩(wěn)隨機過程的定義與數(shù)字特征的計算，平穩(wěn)隨機過程通過線性系統(tǒng)本章采用課堂多媒體教學和軟件工具演示等手段進行理論教學;通過課堂演示實驗使學員建立計算機輔助分析能力。教學反饋（作業(yè)、測試、答疑、交流等情況）通過作業(yè)、章節(jié)測試等環(huán)節(jié)觀察學生的學習情況和反應。課程教學小結:本章主要復習了信號系統(tǒng)和概率論相關知識，學習了隨機過程及隨機過程通過線性系統(tǒng)，要求重點掌握高斯隨機過程的特性和一些結論，如平穩(wěn)隨機過程通過線性系統(tǒng)時，其輸出過程也是平穩(wěn)的；如果輸入過程是高斯分布的，則輸出隨機過程也是高斯分布的。另外掌握輸出過程的數(shù)學期望、功率譜密度與輸入過程的關系課程考核及教學目標達成情況：通過課堂提問、作業(yè)、章節(jié)測試來觀察學生的教學目標學習情況教學反思（存在的主要問題）:可以加強課堂的互動環(huán)節(jié)設計改進方案：在PPT中增加動畫，另外配合仿真軟件來展示授課內(nèi)容

g-**第三章信道主要知識點及教學用時安排.了解常用的恒參信道和隨參信道；.掌握理想恒參信道的特點，掌握恒參線性信道的常見失真和數(shù)學模型；.了解隨參信道的數(shù)學模型，了解信道衰落特點和多徑時延等基本概念；.掌握信道容量的概念，了解香農(nóng)公式的應用。4課時備注（實驗、上機、課外學習等安排）實驗1個，2課時本章教學目標及對學生畢業(yè)要求的支撐性：通過這部分內(nèi)容的教學，使學員了解各種實際信道的特點，培養(yǎng)學員把復雜問題抽象化的能力，掌握分析加性高斯信道的方法。本章教學內(nèi)容摘要：.信道的定義、分類和模型.恒參信道及其傳輸特性.隨參信道及其傳輸特性.隨參信道特性及其對信號傳輸?shù)挠绊?隨參信道特性的改善一分集接收.信道容量的概念本章教學重點、難點及相應的教學方法、手段：重點：各種實際信道的特點難點：隨參信道的特點和數(shù)學模型本章采用課堂多媒體教學和軟件工具演示等手段進行理論教學;通過課堂演示實驗使學員建立計算機輔助分析能力。教學反饋（作用、測試、答疑、交流等情況）通過作業(yè)、章節(jié)測試等環(huán)節(jié)觀察學生的學習情況和反應。課程教學小結：本章講解了各種常見信道及其特性，恒參信道的基本特性，隨參信道的基本特性、頻率選擇性衰落原理、相關帶寬等概念；介紹了分集接收的概念與方法及連續(xù)信道容量的含義及計算方法。重點掌握頻率選擇性衰落原理及相關帶寬等概念；連續(xù)信道容量的含義及計算方法。

A5V-j-*Vr.第五章數(shù)字基帶信號傳輸主要知識點及教學用時安排.熟練掌握數(shù)字基帶信號傳輸系統(tǒng)的方框圖，掌握基帶信號常用碼型及其編譯碼方法；.掌握常用隨機二進制波形序列的功率譜的特點及運用；.熟練掌握無碼間串擾的傳輸特性，并會判斷系統(tǒng)是否為無碼間串擾傳輸系統(tǒng)；掌握無碼間串擾傳輸條件下碼兀速率、信道帶寬和頻帶利用率之間的關系；.掌握二元確知信號最佳接收的概念。熟練掌握匹配濾波器的特點及傳輸特性；.掌握在加性高斯白噪聲信道下基帶傳輸系統(tǒng)的最佳接收機結構，了解其抗噪性能分析方法并掌握其結論；.了解最佳基帶傳輸系統(tǒng)的概念；.理解眼圖的意義、功用；.了解均衡技術和評價指標。12課時備注（實驗、上機、課外學習等安排）實驗1個，2課時本章教學目標及對學生畢業(yè)要求的支撐性：通過這部分內(nèi)容的教學，使學員全面認識一個基本的通信系統(tǒng)的結構，了解信息在系統(tǒng)內(nèi)的傳輸過程，對噪聲和碼間串擾給信息傳輸帶來的不利影響有深刻的理解，從而掌握解決問題的相關原理、技術和方法，培養(yǎng)辨證的思維方法和理解能力。通過對基帶信號波形和功率譜、碼間串擾和最佳接收等內(nèi)容的講解，鞏固前面章節(jié)的隨機過程和信號系統(tǒng)等基礎知識，培養(yǎng)學員縝密的數(shù)學思維能力和基礎理論的綜合應用能力。本章教學內(nèi)容摘要：.數(shù)字基帶信號的碼型和波形.數(shù)字基帶信號的功率譜分析.數(shù)字基帶信號的傳輸及碼間干擾.基帶系統(tǒng)的無碼間干擾傳輸特性.無碼間干擾時噪聲對傳輸性能的影響.多進制數(shù)字基帶信號的傳輸.眼圖.部分響應系統(tǒng).時域均衡技術本章教學重點、難點及相應的教學方法、手段：重點：數(shù)字基帶信號傳輸系統(tǒng)框圖，碼型與功率譜，無碼間串擾系統(tǒng)傳輸特性，匹配濾波器難點：功率譜分析，碼間串擾，無碼間串擾系統(tǒng)傳輸特性，二元確知信號的最佳接收采用課堂多媒體教學手段進行理論教學；采用可視化仿真軟件SystemView進行相關內(nèi)容的仿真實驗教學反饋（作用、測試、答疑、交流等情況）通過作業(yè)、章節(jié)測試等環(huán)節(jié)觀察學生的學習情況和反應。課程教學小結：本章講解了數(shù)字基帶信號中常用的碼型和波形；對數(shù)字基帶信號的功率譜進行了分析，并介紹了分析結果的運用；講解了數(shù)字基帶信號的傳輸及碼間干擾形成的原理以及碼間干擾的影響；介紹了基帶系統(tǒng)的無碼間干擾傳輸特性及應用；講解了無碼間干擾時噪聲對傳輸性能的影響及誤碼率公式推導；講解了多進制數(shù)字基帶信號的傳輸，眼圖以及均衡。課程考核及教學目標達成情況：通過課堂提問、作業(yè)、章節(jié)測試來觀察學生的教學目標學習情況教學反思（存在的主要問題）:可以加強課堂的互動環(huán)節(jié)設計改進方案：在PPT中增加動畫，另外配合仿真軟件來展示授課內(nèi)容任第八章正弦載波數(shù)字調(diào)制（包括課本的第六章和第七章內(nèi)容）主要知識點及教學用時安排.熟練掌握2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信號的調(diào)制解調(diào)方框圖；.了解對它們性能的分析方法，掌握誤碼率分析結論和已調(diào)信號的頻譜結構；.掌握QPSK和QDPSK的調(diào)制解調(diào)原理；.了解其它多進制調(diào)制和恒包絡調(diào)制的原理及已調(diào)信號功率譜的特點。14課時備注（實驗、上機、課外學習等安排）實驗2個，4課時本章教學目標及對學生畢業(yè)要求的支撐性:通過這部分內(nèi)容的教學，使學員首先掌握2ASK、2FSK和2PSK/2DPSK這三種最基本的調(diào)制技術，進而掌握其它重要的調(diào)制原理，學會綜合評價一個通信系統(tǒng)，領會技術發(fā)展無止境的道理，從而培養(yǎng)學員主動掌握新知識的意識和能力。通過對多種改進型調(diào)制方式的講解，培養(yǎng)學員舉一反三、演繹推理的能力，使學員能根據(jù)實際使用的要求，正確選擇合適的調(diào)制方法。本章教學內(nèi)容摘要：.二進制數(shù)字調(diào)制原理.二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能.二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較.多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng).恒包絡調(diào)制本章教學重點、難點及相應的教學方法、手段：重點：2ASK、2FSK、2PSK（2DPSK）m種基本調(diào)制的調(diào)制解調(diào)原理難點：基本調(diào)制的實現(xiàn)方法，多進制調(diào)制解調(diào)原理采用課堂多媒體教學手段進行理論教學；通過計算機仿真實驗，考察學員對調(diào)制理論的掌握程度和對頻帶傳輸各要素的理解。教學反饋（作用、測試、答疑、交流等情況）通過作業(yè)、章節(jié)測試等環(huán)節(jié)觀察學生的學習情況和反應。課程教學小結:本章講解了二進制調(diào)制和解調(diào)的方法，有效性和可靠性分析及結果，討論了QPSK、OQPSK、DQPSK及QAM等多進制調(diào)制技術的調(diào)制及解調(diào)原理，講解了DQPSK和QAM信號波形特點、帶寬及抗噪聲性能，介紹了恒包絡調(diào)制的基本原理。課程考核及教學目標達成情況:通過課堂提問、作業(yè)、章節(jié)測試來觀察學生的教學目標學習情況教學反思（存在的主要問題）:可以加強課堂的互動環(huán)節(jié)設計改進方案：在PPT中增加動畫，另外配合仿真軟件來展示授課內(nèi)容第八章模擬信號的數(shù)字傳輸主要知識點及教學用時安排.理解抽樣的作用，熟練掌握低通信號的抽樣定理，了解帶通信號抽樣定理；.掌握均勻量化和非均勻量化的定義、特點，理解它們的聯(lián)系與區(qū)別，理解量化信噪比的概念；.掌握脈沖編碼調(diào)制(PCM)原理、系統(tǒng)組成框圖，掌握PCM系統(tǒng)的特點，了解系統(tǒng)抗噪聲性能，了解ADPCM；.掌握增量調(diào)制(AM)原理、系統(tǒng)框圖，掌握AM系統(tǒng)的特點，了解系統(tǒng)抗噪聲性能；.理解時分復用的概念，掌握時分復用系統(tǒng)帶寬估算方法。8課時備注(實驗、上機、課外學習等安排)無本章教學目標及對學生畢業(yè)要求的支撐性:通過對這部分內(nèi)容的教學，使學員充分認識到通信系統(tǒng)數(shù)字化的發(fā)展趨勢，掌握模擬信號數(shù)字化的理論基礎和兩種基本的實現(xiàn)手段，了解日常生活中使用的電話等實際通信系統(tǒng)，提高學員學習通信原理的積極性，培養(yǎng)學員應用理論知識分析解決實際問題的能力，為今后學習更深的內(nèi)容如語音編碼、圖像編碼打好基礎。本章教學內(nèi)容摘要：.抽樣定理.PCM原理.增量調(diào)制.時分復用及多路電話系統(tǒng)本章教學重點、難點及相應的教學方法、手段：重點：抽樣定理，均勻量化和非均勻量化的定義與特點，常見編碼方法，PCM原理與系統(tǒng)框圖，AM原理與系統(tǒng)框圖，時分復用原理難點：抽樣定理，非均勻量化編碼，AM系統(tǒng)特點，時分復用系統(tǒng)帶寬估算方法采用課堂多媒體教學手段進行理論教學；通過閱讀專業(yè)文獻和撰寫閱讀筆記的形式，擴大學員的視野，加強學員對當前通信專業(yè)發(fā)展狀況的了解。教學反饋(作用、測試、答疑、交流等情況)通過作業(yè)、章節(jié)測試等環(huán)節(jié)觀察學生的學習情況和反應。課程教學小結:本章講解了抽樣定理，脈沖編碼調(diào)制（PCM）的抗噪聲性能；講解了增量編碼調(diào)制技術（AM）的特性及其抗噪聲性能分析，并與前面學習過的PCM系統(tǒng)進行了全面對比，分析了各自的應用場合。最后對基于PCM的時分復用多路數(shù)字電話系統(tǒng)進行了簡要介紹，重點講解了復用和分接的一些基本概念。課程考核及教學目標達成情況:通過課堂提問、作業(yè)、章節(jié)測試來觀察學生的教學目標學習情況教學反思（存在的主要問題）:可以加強課堂的互動環(huán)節(jié)設計改進方案：在PPT中增加動畫，另外配合仿真軟件來展示授課內(nèi)容

第九章差錯控制編碼主要知識點及教學用時安排.掌握糾錯碼的基本概念，如：碼的分類、碼長、碼距、碼重及碼距與糾錯能力的關系等；.理解檢錯碼檢錯的原理；.掌握線性分組碼的定義和編譯碼原理，掌握漢明碼的特點；.掌握循環(huán)碼的定義、特點及其編譯碼原理，了解循環(huán)碼編譯碼電路；.理解m序列的特點，了解其產(chǎn)生方法和用途；.了解卷積碼的概念和編碼與譯碼原理。8課時備注（實驗、上機、課外學習等安排）無本章教學目標及對學生畢業(yè)要求的支撐性：通過這部分內(nèi)容的教學，使學員學會運用代數(shù)和數(shù)字電路等基礎知識分析各種編碼方法，掌握糾錯編碼的基本原理和常用技術，理解在通信系統(tǒng)中有所得與有所失的辯證關系，拓寬學員的知識面，為今后進一步學習打下基礎。本章教學內(nèi)容摘要：.檢錯、糾錯的基本原理.常用的簡單編碼.線性分組碼.循環(huán)碼.卷積碼.偽隨機序列本章教學重點、難點及相應的教學方法、手段：重點：差錯控制編碼的基本概念，線性分組碼的編譯碼原理，漢明碼，循環(huán)碼難點：差錯控制與差錯控制編碼的區(qū)別與聯(lián)系，線性分組碼的編譯碼原理，循環(huán)碼編譯碼電路，卷積碼的概念和編碼與譯碼原理采用課堂板書和多媒體教學相結合的方式進行理論教學；通過課后作業(yè)的形式，考察學員對糾錯編碼理論中各概念的掌握，考察學員運用代數(shù)知識分析線性分組碼的能力。教學反饋（作用、測試、答疑、交流等情況）通過作業(yè)、章節(jié)測試等環(huán)節(jié)觀察學生的學習情況和反應。課程教學小結：本章講解了檢錯、糾錯的基本原理，最小碼距的原理和應用；介紹了常用的簡單編碼；講解了線性分組碼的常用編譯碼方法；講解了循環(huán)碼的編譯碼方法；講解了卷積碼的三種表示方式和維特比譯碼方法；介紹了偽隨機序列的生成方法和基本特性。

第十章同步原理主要知識點及教學用時安排.掌握通信系統(tǒng)中同步的概念、分類及評價同步系統(tǒng)性能的主要指標；.掌握載波同步方法中的直接法、插入導頻法的典型框圖，了解其性能；.了解位同步的常用方法，掌握數(shù)字鎖相環(huán)提取位同步信號的原理、框圖及其性能估算；.了解群同步的常用方法，掌握巴克碼提取群同步信號的原理、框圖及其性能估算，了解改善群同步性能的方法。8課時備注（實驗、上機、課外學習等安排）無本章教學目標及對學生畢業(yè)要求的支撐性:同步技術是通信系統(tǒng)中的一個重要的實際問題。通過這部分內(nèi)容的教學，使學員認識同步在整個系統(tǒng)中的重要性，掌握載波同步、位同步和群同步的工作原理和技術，掌握對同步電路性能指標的分析，培養(yǎng)學員掌握設計、分析通信系統(tǒng)中各種同步的能力，提高學員科學思維的系統(tǒng)性和全面性。本章教學內(nèi)容摘要：.同步概述.載波同步.位同步.幀同步本章教學重點、難點及相應的教學方法、手段:重點：同步的概念，載波同步、位同步與群同步的工作原理、典型框圖、性能評價指標。難點：載波同步、位同步與群同步的性能估算。采用課堂多媒體教學手段進行理論教學；通過課后討論的形式，考察學員對電路知識和同步理論的掌握情況，并通過課后作業(yè)考察學員對評價同步電路的主要指標的理解程度。教學反饋（作