通信原理教案(2016)

长春理工大学光电信息学院《通信原理》教案-1-通信原理教案2015-2016第二学期长春理工大学光电信息学院翟红艺2016.3.5长春理工大学光电信息学院《通信原理》教案-2-一、课程性质、目的和任务1.性质：本课程为是电子信息工程、电子科学与技术、通信工程等专业必修的专业基础课。2.目的和任务：通过本课程的学习使学生掌握通信系统基础理论知识，掌握典型通信系统的组成工作原理、性能特点、基本分析方法、工程计算方法和实验技能等。了解通信技术当期发展状况及未来发展方向。为学生学习后续专业课程提供必要的基础及时和理论背景，为学生形成良好的专业素质打好基础。二、课程教学基本要求1.课程的先修课程：高等数学、信号与系统2.课程教学方法：本课程以课堂教学、实验教学及电子CAD技术教学混合方式进行。理论部分采用课堂授课方式进行，课堂理论教学主要采取启发式和探索式教学方法。在教学手段上采用多媒体课件和板书相结合的方式，快速、准确、形象生动的演示复杂的电路图、波形图、抽象的基本理论和重要的结论。实验部分在实验室基于通信原理实验箱进行，通过实验仪器进行测试，也可以用计算机仿真形式进行。强调理论联系实际，学以致用。3.课程的学习方法：注意与先修课程知识点的衔接；注意培养自己的设计思维能力和动手能力。注重理论与实践相结合，在注重理论介绍的基础上，加强实验能力的培养，以理论教学促进学生对知识的掌握，以实验提高学生对知识的理解。三、课程授课内容及课时分配第1章绪论1.1通信和通信系统的概念1.2模拟通信与数字通信1.3通信发展史1.4信息及其度量41.5通信系统的质量指标第2章预备知识2.4.3高斯白噪声2.7信道4第3章模拟调制系统3.1引言3.2模拟线性调制系统常规调幅、抑制载波双边带调幅、单边带调幅、残留边带调幅4第3章模拟调制系统3.3线性调制系统的抗噪声性能3.3.1通信系统抗噪声性能的分析模型3.3.2线性调制相干解调的抗噪声性能3.3.3常规调幅包络检波的抗噪声性能43模拟调制系统3.4模拟非线性调制系统角调制的基本概念、调频信号、调频信号的产生与解调4长春理工大学光电信息学院《通信原理》教案-3-第3章模拟调制系统3.5调频系统的抗噪声性能3.6各种模拟调制系统的比较4第3章模拟调制系统3.7频分复用4.8模拟通信系统的应用举例第4章模拟信号的数字化4.1引言4.2模拟信号的抽样4第4章模拟信号的数字化4.3模拟信号的量化量化原理、均匀量化和线性PCM编码；非均匀量化4.4A律PCM编码常用的二进制码组、A律PCM编码规则4第4章模拟信号的数字化5.4.5脉冲编码调制系统4.6差分脉码调制4.7增量调制4.8时分复用4第5章数字信号的基带传输5.1引言5.2数字基带信号的码型5.3数字基带信号的功率谱4第5章数字信号的基带传输5.4无码间串扰的传输波形5.5部分相应基带传输系统4第5章数字信号的基带传输5.6数字信号基带传输的差错率5.7扰码与解扰5.8眼图5.9均衡4第6章数字信号的调制传输6.1二进制数字调制6.2二进制数字调制的抗噪声性能46.3数字信号的最佳接收6.4多进制数字调制第7章现代数字调制技术7.1偏移四相相移键控7.2π/4四相相移键控4长春理工大学光电信息学院《通信原理》教案-4-第7章现代数字调制技术7.3最小频移键控7.4高斯最小频移键控第8章差错控制编码8.1差错控制编码的基本概念4第8章差错控制编码8.2线性分组码8.3循环码总复习4四、实验1.实验项目一览表序号实验项目名称学时实验类别实验要求实验类型每组人数1脉冲幅度调制与解调系统实验2专业基础必做验证22脉冲编码调制PCM及系统试验2专业基础必做验证23FSK调制与解调系统实验2专业基础必做验证24二相PSK系统调制与解调实验2专业基础必做验证22.实验项目目的和要求：[1].[脉冲幅度调制与解调系统实验]：目的：熟悉PAM调制解调的工作原理。要求：通过示波器观察，总结PAM调制的特点。[2].[脉冲编码调制PCM及系统试验]:目的：熟悉PCM编、译码专用集成芯片的功能和使用方法。要求：通过数字电路实现PCM调制和解调。观察各个测试点波形情况，理解PCM的编码过程。掌握PCM调制工作原理及实现方法。[3].[FSK调制与解调系统实验]:目的：理解利用锁相环解调FSK的原理和实现方法。要求：通过数字电路实现PSK调制和解调，观察各个测试点波形情况，掌握FSK调制工作原理及实现方法。[4].[二相PSK系统调制与解调实验]：目的：了解载波信号的产生方法，掌握PSK（2PSK、2DPSK）调制解调原理。要求：通过数字电路实现PSK调制和解调，通过观察各个测量点的波形情况，掌握PSK（2PSK、2DPSK）调制解调工作原理及电路组成。3.考核方式：按实际完成的实验情况和实验报告评定成绩，并入课程总成绩20%。长春理工大学光电信息学院《通信原理》教案-5-五、课程总学时分配课程总学时为72，其中理论学时64，实验学时8。六、推荐教材及参考书教材：南利平通信原理简明教程（第3版）北京清华大学出版社实验指导书：通信原理实验指导书翟红艺七、课程考核方式课程成绩考试成绩占70%，平时成绩占30%（实验占20%，平时占10%）。八.教学授课班级电子信息工程专业133111331213313电子信息科学与技术专业13351长春理工大学光电信息学院《通信原理》教案-1-教案次数第1次课课题第1章绪论授课类型理论课（√）、实践课（）、实习（）教学时数2学时教学目的要求1.熟悉本课程主要内容、学习方法及成绩评定方法；2.了解通信的基本概念3.掌握通信系统的组成及分类教学内容提要时间设计本学期所授课程的主要内容及要求1.1.内容（共八章）1.2.要求：平时作业按时全交。1.3.考勤：课堂点名；作业登记。1.4.实验：人人动手完成每一个实验项目，独立完成实验报告成绩评定方法：总分=期末（70%）+平时（10%）+实验（20%）其中平时成绩=作业70%+考勤30%1.5.手机：[phone]Email：[e-mail]第一章绪论1.1通信和通信系统的概念1.通信的定义2.通信系统的模型3.通信的方式1.2模拟通信与数字通信1.通信系统的分类2.模拟通信系统模型3.数字通信系统模型4.数字通信的主要优点1.3通信发展简史1.通信发展简史2.通信技术的发展历程5min15min25min30min15min教学重点难点重点：1）通信的基本概念2）通信系统的组成讨论思考作业讨论：模拟信号与数字信号之间的区别是什么？试述数字通信有那些优点，为什么?思考：通信系统模型及各组成部分的作用是什么？教学后记通过学习掌握通信系统的基本概念、通信系统的组成及分类长春理工大学光电信息学院《通信原理》教案-2-教案次数第2次课课题第1章绪论(1.4-1.5)授课类型理论课（√）、实践课（）、实习（）教学时数2学时教学目的要求1.掌握信息的度量与平均信息量的计算2.教学内容提要时间设计1.4信息及其度量1.4.1信息量1.定义1)等概率出现的离散信息信息量：2.信息量的单位1.4.2平均信息量：)(iiNixPnIlog1)()()(iiNixPxPxHlog1总信息量nxHI)(信源熵的最大值max111loglogNiHNNN45min5min20min20min教学重点难点重点：1）信息的度量2）通信系统性能评价指标。讨论思考作业讨论：衡量通信系统的主要性能指标是什么？数字通信系统具体用什么指标来表述？作业：1.1、1.2、1.4教学后记通过学习掌握信息的度量与平均信息量的计算，RB与Rb，频带利用率计算MxPxPxPIMaa/1)(,2log)(log)(1log长春理工大学光电信息学院《通信原理》教案-3-教案次数第3次课课题1.5通信系统的质量指标第2章预备知识授课类型理论课（√）、实践课（）、实习（）教学时数2学时教学目的要求1.通信系统的有效指标传输速率RB与Rb，频带利用率计算2.掌握信号的分类、理解周期信号与非周期信号的频谱分析方法3.掌握信号的能量谱密度和功率谱密度计算教学内容提要时间设计1.5通信系统的质量指标1.5.1模拟通信系统的质量指标1.有效性：有效传输带宽2.可靠性：输出信噪比1.5.2数字通信系统的质量指标有效性1．码元传输速率Rs2.信息传输速率Rb3.Rb与Rs关系4.频带利用率η可靠性1.误码率2.误信率(也称误比特率)2.1信号和系统的分类2.1.1信号的主要分类：1.确知信号、随机信号2.周期信号、非周期信号3.能量信号、功率信号2.1.2系统的分类20min25min30min15min教学重点难点重（难）点：通信系统质量指标信号的能量谱密度、功率谱密度讨论思考作业讨论：什么是能量信号，功率信号？思考：自相关函数与谱密度之间的关系教学后记通过学习掌握基本信号的主要分类、了解各种信号的频谱密度函数的计算长春理工大学光电信息学院《通信原理》教案-4-教案次数第4次课课题2.4高斯随机过程2.7通信中常见的几种噪声授课类型理论课（√）、实践课（）、实习（）教学时数2学时教学目的要求1.掌握随机变量的基本概念2.理解随机过程的统计特性3.掌握白噪声的特点教学内容提要时间设计2.4.1高斯随机过程的定义和性质2.4.2一维高斯分布Q函数、误差函数、互补误差函数2.4.3高斯白噪声1.加性高斯白噪声：2.带限噪声2.7信道2.7.1信道的定义和分类调制信道、编码信道2.7.2信道数学模型1.调制信道模型2.编码信道模型2.7.3恒参信道和随参信道2.7.4信道容量1）香农公式sbitBnSBNSBC0221log1log2）结论：任何一个连续信道都具有确定的信道容量；只要信源的信息速率小于或等于信道容量（无差错传输极限信息速率）则理论上可以实现无差错传输，即实现理想通信系统；反之则不能实现无差错传输。5min20min20min15min30min教学重点难点重点：高斯噪声的特性重（难）点：信道容量的计算。讨论思考作业思考：2.12、2.13教学后记通过学习掌握随机信号的相关概念、噪声的基本特性、信道容量计算长春理工大学光电信息学院《通信原理》教案-5-教案次数第5次课课题第3章模拟线性调制授课类型理论课（√）、实践课（）、实习（）教学时数2学时教学目的要求1.理解调制的概念和物理本质2.掌握幅度调制的工作原理教学内容提要时间设计第3章模拟线性调制引言调制的概念和调制的目的3.1双边带调幅3.1.1常规调幅表达式频谱调幅指数调制效率3.1.2抑制载波的双边带调幅3.1.3调制与解调1.调制双边带调制模型、常规调幅调制模型2.解调相干解调原理包络检波10min35min15min30min教学重点难点重点：1.掌握双边带调制的工作原理、表达式、频谱图2.掌握双边带幅度调制的调制与解调原理讨论思考作业作业：3.1、3.2、3.3教学后记通过学习掌握双边带调制的工作原理、表达式、频谱图、调幅指数、调制效率，掌握双边带幅度调制的调制与解调原理。)cos()()(cc0AMttfAtsfcfAMfAMPPPPP)(cos)()(cDSBttfts1DSB长春理工大学光电信息学院《通信原理》教案-6-教案次数第6次课课题第3章模拟线性调制（3.2）授课类型理论课（√）、实践课（）、实习（）教学时数2学时教学目的要求1.理解调制的概念和物理本质2.掌握幅度调制的工作原理，会分析其抗噪声性能3.熟悉AMDSBSSBVSB的信号形式教学内容提要时间设计3.2单边带调制(SSB)3.2.1用滤波法形成单边带信号滤波法的原理级多级滤波法，方案设计3.2.2用相移法形成单边带信号相移法的原理希尔伯特变换及其物理意义3.2.3单边带信号的解调相干解调30min15min25min10min10min教学重点难点重（难）点：1.单边带信号的调制方法2.多级滤波