《通信原理本科实验课程》教学大纲-2018级 - 20210228.doc

《通信原理》实验课程教学大纲

课程代码： TELE2104           课程学分：4学分

课程名称（中/英）：   通信原理/ Principles of communications 

课程学时： 72（63+9）           实验学时：9（课内）+27（课外）

适用专业：通信工程、电子信息工程、信息工程等电子与电气信息类专业

先修课程：高等数学、概率论与随机过程、信号与系统、数字信号处理等课程

开课单位：  电子信息学院              课程负责人：胡剑凌

实验室名称：通信原理实验室

一、课程简介：

《通信原理》是通信工程、电子信息工程、信息工程等电子与电气信息类专业最为重要的专业基础课之一。它从理论上建立了完整的通信系统架构以及对通信信号和系统性能的分析方法和系统模型，从基带传输和带通传输分析通信系统的基本原理、过程以及信号在时域和频域的特性，同时对通信系统中的编码、调制、信道、接收等功能模块给出分析和设计方案。通信原理是理论性和工程性都很强的学科， 该课程注重“信息传输”的理论与工程应用的紧密结合, 使学生深入理解通信系统的内涵和实质，了解通信相关的标准和协议，为深入学习研究各类现代通信技术打下坚实的理论基础。

通信原理侧重讲授信息传输原理。通过学习，学生要熟悉通信系统的信道模型，掌握各种模拟通信系统和数字通信系统的基本原理及抗噪声性能，掌握模拟信号数字化传输的基本原理及实现方法，熟悉新型数字带通调制技术及差错编码的基本原理。本课程的具体教学目标如下：

1、了解通信系统的基本架构及各环节的作用，掌握通信信号的时频域的特征，建立通信系统的基本理念；【1-4】

2、掌握基带和带通传输的基本原理、过程及信号的变化，能用于分析通信系统的传输方案；【2-3】

3、能对通信系统的过程和环节进行分析，能根据给定条件对通信系统进行有效性和可靠性分析；【2-3】

4、能根据通信系统的设计指标进行需求分析，设计通信系统的框图结构、过程、环节和信号；【3-2】

5、能对通信系统基本的编码和调制原理进行实验研究和验证。【4-1】

二、课程目标与毕业要求的对应关系

毕业要求

指标点

课程目标

1、工程知识

1-4理解系统的概念及其在通信领域的体现，能将专业知识用于描述和分析通信复杂工程问题的解决方案

教学目标1

2、问题分析

2-3能运用基本原理分析复杂工程问题，以获得有效结论

教学目标2，3

3、设计、开发解决方案

3-2 能根据设计目标进行需求分析，设计解决方案，分析与设计中能适当考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境因素

教学目标4

4、研究

4-1能对通信领域的相关原理进行研究和实验验证

教学目标5

三、实验项目及学时分配

序号

实验项目名称

目的要求

课内学时

课外学时

实验类型

每组人数

必开、选开

1

PCM编译码系统实验

掌握PCM编译码原理

3

3

验证型

2

选开

2

基带信号常见码型、AMI/HDB3编译码实验

掌握基带信号常见码型的特点和变换规则以及AMI/HDB3编译码原理

3

3

验证型

2

选开

3

ASK、FSK、PSK、DPSK调制解调及眼图观察测量实验

掌握ASK/FSK/PSK/DPSK调制解调原理和眼图的特征

3

3

验证型

2

选开

4

4.1数字带通通信系统设计

设计一基于有线传输的数字带通通信系统，假设信道带宽为300-3400Hz，传输率为4800bps，使用软件编程实现；要求完成系统设计、代码编写和调试

9

27

设计型

2

必开。（其中实验4.1针对通信工程专业开设，4.2针对其他专业开设）

4.2通信系统仿真

运用Matlab/Simulink进行通信系统仿真，要求分别通过Matlab代码、Simulink模块实现模拟通信系统和数字通信系统的设计、仿真、分析

四、实验内容及教学要求

实验项目1：PCM编译码系统实验（支撑课程目标5）

1.教学内容

对模拟信号进行PCM编译码

2.教学目标

（1）了解PCM编译码专用集成芯片的功能；

（2）熟悉PCM编译码原理与系统性能测试；

（3）学习PCM编译码器的实现过程，掌握其调整测试方法。

实验项目2：基带信号常见码型、AMI/HDB3编译码实验（支撑课程目标5）

1.教学内容

观察基带信号常见码型，进行AMI/HDB3编译码

2.教学目标

（1）熟悉RZ、NRZ、CMI、曼切斯特、密勒码等基带信号常见码型变换原理

（2）观察数字基带信号的码型变换测量点波形

（3）熟悉AMI/HDB3码编译码规则

（4）学习AMI/HDB3编译码实现方法，观察AMI/HDB3码的波形。

实验项目3：ASK、FSK、PSK、DPSK调制解调及眼图观察测量实验（支撑课程目标5）

1.教学内容

实现ASK、FSK、PSK、DPSK调制/解调，观察眼图

2.教学目标

（1）熟悉ASK、FSK、PSK、DPSK调制解调器工作原理；

（2）学习ASK、FSK、PSK、DPSK调制解调实现过程，掌握其调整测试方法；

（3）学习并掌握眼图观察方法及传输滤波器调整和测试。

实验项目4.1：语音通信系统设计（支撑课程目标4和5）

1.教学内容

根据理论课教学内容，要求学生学会根据所学通信系统基本原理自行设计、编写、调试完成一数字带通传输系统，信道带宽为300-3400Hz，传输率不低于4800bps。

2.教学目标

（1）要求学生根据所学通信系统原理，通过查找资料，设计一基于有线传输的数字带通传输系统；

（2）给定有线信道带宽为300-3400Hz，要求实现的传输率不低于4800bps，要求根据给定条件给出数字传输系统的方案设计，包括调制方式、进制数、载波频率等；

（3）要求根据所设计的系统方案完成代码编写和调试，培养学生独立思考、分析问题和设计解决问题的能力；

（4）任课教师可根据具体情况安排系统的实现，建议根据课程教学进度，将系统设计拆分成模块的方式逐步推进，最终完成数字通信系统的设计，模块可包括：平方根升余弦滚降滤波器设计（低通和带通，同相滤波器和正交滤波器）、调制、均衡器、载波跟踪、码元同步、解调等。

实验项目4.2：通信系统仿真（支撑课程目标4和5）

1.教学内容

根据所学通信系统基本原理自行设计、编程、调试完成模拟通信系统和数字通信系统。

2.教学目标

（1）要求学生根据所学通信系统原理，通过查找资料，设计模拟通信系统和数字通信系统；

（2）要求运用Matlab和Simulink进行模拟通信系统和数字通信系统的仿真分析；

（3）要求完成系统设计、编程、调试，培养学生独立思考、分析问题和设计解决问题的能力。

五、考核方式及要求

要求：

（1）  实验前认真做好预习/调研工作，查找相关参考文献，准备好预习报告/开题报告。

（2）  实验报告要如实记录实验过程、数据及问题，并结合通信基本原理进行分析，设计型实验按要求完成中期检查、结题检查和结题报告。

（3）  实验报告在上交时应该在上面有实验指导教师的签名，否则报告无效。

成绩评定方式：

课程实验成绩占课程总成绩的30%，其中设计型实验成绩包括：开题答辩（占实验成绩20%）、开题报告（占实验成绩10%）、中期检查（占实验成绩20%）、结题检查（占实验成绩30%）和结题报告（占实验成绩20%），开题答辩、开题报告、结题报告支撑课程教学目标4，中期检查和结题检查支撑课程教学目标5。

课程目标达成情况及实验成绩评定占比（%）

课程教学目标

支撑毕业要求

占实验成绩比例（%）

成绩比例（%）

开题答辩

开题报告

中期检查

结题检查

结题报告

教学目标4

支撑毕业要求3-2

20

10

20

50

教学目标5

支撑毕业要求4-1

20

30

50

20

10

20

30

20

100

实验成绩评价标准：

基本要求

评价标准

成绩比例（%）

优秀

良好

合格

不合格

实验1

能根据所学PCM编译码原理进行实验（支撑毕业要求4-1）

熟悉PCM编译码原理，能独立进行模拟信号、PCM编码信号、译码恢复信号的观察记录，正确分析PCM编译码规律

了解PCM编译码原理，能进行模拟信号、PCM编码信号、译码恢复信号的观察记录，能分析得到PCM编译码规律

具有PCM编译码的基本概念，能进行模拟信号、PCM编码信号、译码恢复信号的观察记录，对PCM编译码规律分析不够

对PCM编译码的概念不清楚，不能完成模拟信号、PCM编码信号、译码恢复信号的观察记录，不能分析得到PCM编译码规律

可根据选开实验进行比例调整

实验2

能根据所学基带信号常见码型和AMI/HDB3编译码原理进行实验（支撑毕业要求4-1）

熟悉基带信号常见码型和AMI/HDB3编译码原理，能独立进行基带信号常见码型、AMI码和HDB3码的观察记录，正确分析基带信号编译码规律

了解基带信号常见码型和AMI/HDB3编译码原理，能进行基带信号常见码型、AMI码和HDB3码的观察记录，能分析得到基带信号编译码规律

具有基带信号码型和AMI/HDB3编译码的基本概念，能进行基带信号常见码型、AMI码和HDB3码的观察记录，对基带信号编译码规律的分析不够

对基带信号码型和AMI/HDB3编译码的概念不清楚，不能完成基带信号常见码型、AMI码和HDB3码的观察记录，不能分析得到基带信号编译码规律

可根据选开实验进行比例调整

实验3

能根据所学ASK、FSK、PSK、DPSK调制解调原理和眼图的特征进行实验（支撑毕业要求4-1）

熟悉ASK、FSK、PSK、DPSK调制解调原理和眼图的特征，能独立进行ASK、FSK、PSK、DPSK信号和眼图的观察记录，正确分析数字带通调制解调和眼图信号

了解ASK、FSK、PSK、DPSK调制解调原理和眼图的特征，能进行ASK、FSK、PSK、DPSK信号和眼图的观察记录，能分析数字带通调制解调和眼图信号

具有ASK、FSK、PSK、DPSK调制解调原理和眼图的基本概念，能进行ASK、FSK、PSK、DPSK信号和眼图的观察记录，能对数字带通调制解调和眼图信号做简单分析

对ASK、FSK、PSK、DPSK调制解调原理和眼图的概念不清楚，不能完成ASK、FSK、PSK、DPSK信号和眼图的观察记录，不能分析数字带通调制解调和眼图信号

可根据选开实验进行比例调整

实验4.1

具备根据要求进行通信系统设计的基本能力，能分析不同参数选择对所设计的数字带通传输系统的影响（支撑毕业要求3-2）

能合理选择参数设计通信系统，能分析不同参数选择对系统的影响；对获得的结果能进行有效分析；实验报告撰写规范，内容完整，条理清晰；自己努力完成，没有抄袭；有核心问题的心得体会、有创意，有自己的个人见解和想法。

能选择参数设计通信系统，能对系统性能进行分析；实验报告撰写规范，内容比较完整；自己努力完成，没有抄袭。有核心问题的心得体会，但自己的个人见解和想法较少。

能理解不同参数对通信系统的影响；实验报告撰写尚规范，内容基本完整；自己努力完成，没有抄袭。核心问题的心得体会较少，无创意和个人想法。

不理解不同参数对通信系统的影响；没有交实验报告；或者基本上是抄袭；或者内容太空泛，太简单。

50

能运用所学通信原理，根据通信系统设计方案进行代码编写调试，实现不低于4800bps传输率的数字有线带通传输系统（支撑毕业要求4-1）

能独立完成自身负责部分系统的搭建与调试，结果正确；熟悉数字带通传输系统的工作原理，能合理实现不低于4800bps传输率传输系统

具备系统搭建调试的能力，结果大部分正确；了解数字带通传输系统的工作原理，能实现数字带通传输系统大部分功能

具备系统搭建调试的一定能力；具有一定的数字带通传输系统的概念，能实现数字带通传输系统的部分功能

不能进行系统的搭建调试；数字带通传输系统的概念不清晰；不能实现数字带通传输系统的功能

50

实验4.2

具备根据要求进行通信系统设计的基本能力，能分析不同参数选择对所设计的模拟和数字通信系统的影响（支撑毕业要求3-2）

能合理选择参数设计通信系统，能分析不同参数选择对系统的影响；对获得的结果能进行有效分析；实验报告撰写规范，内容完整，条理清晰；自己努力完成，没有抄袭；有核心问题的心得体会、有创意，有自己的个人见解和想法。

能选择参数设计通信系统，能对系统性能进行分析；实验报告撰写规范，内容比较完整；自己努力完成，没有抄袭。有核心问题的心得体会，但自己的个人见解和想法较少。

能理解不同参数对通信系统的影响；实验报告撰写尚规范，内容基本完整；自己努力完成，没有抄袭。核心问题的心得体会较少，无创意和个人想法。

不理解不同参数对通信系统的影响；没有交实验报告；或者基本上是抄袭；或者内容太空泛，太简单。

50

能运用所学通信原理，根据通信系统设计方案进行仿真分析，实现符合要求的模拟通信系统和数字通信系统（支撑毕业要求4-1）

能独立完成系统的搭建调试，结果正确；熟悉模拟通信系统和数字通信系统的工作原理，能合理实现符合要求的模拟通信和数字通信实验系统

具备系统搭建调试的能力，结果大部分正确；了解模拟通信系统和数字通信系统的工作原理，能实现模拟通信和数字通信系统的大部分功能

具备系统搭建调试的一定；具有一定的模拟通信系统和数字通信系统的概念，能实现模拟通信和数字通信系统的部分功能

不能进行系统的搭建调试；模拟通信和数字通信的概念不清晰；不能实现符合要求的模拟通信和数字通信实验系统

50

注：该表格中比例为各个实验占实验总成绩的比例。

六、主要仪器设备及现有台套数

（1）RZ8641型现代通信技术实验平台

（2）信号发生器

（3）双踪示波器

共30套             

七、教材及参考书

教材：

1、《通信原理》（第7版）樊昌信/曹丽娜著，国防工业出版社，2013年9月

参考书：

1、《现代通信原理》曹志刚著，清华大学出版社，1992年8月

2、《数字通信》第5版，J. G. Proakis，电子工业出版社，2011年

执笔人：

游善红

审批人：

刘学观

完成时间:

2017年1月