数字通信原理课程是电子信息工程专业学生必修的一门专业必修课,在专业课程体系中起着“承前启后”的作用,扮演着“桥梁”的角色。课程主要讲授数字通信系统的基本理论、主要技术与分析方法,阐述典型系统与工程应用。内容包括:导论、信道与噪声、数字基带传输、数字频带传输、信源编码、差错控制编码、同步技术等。同时,课程借助虚拟仿真平台,设计了与理论知识相对应的通信实验,帮助学生对通信系统的内涵和实质有个具象的认识。
课程注重简易性与启发性,强调理论与实际的有机结合。将理论教学和实验教学有机结合,将特定的通信理论和实际系统有机联系,力图循序渐进帮助学生掌握基础理论,运用基本知识,理解典型系统,进而发展分析问题与解决问题的能力,提升工程意识、辩证思维和创新素质。课程结束后,学生对现今数字通信系统的实现方法有了初步的认识,建立对通信系统的分析、设计、建模、仿真和工程实现的能力,为深入学习通信类各门专业课打下坚实的基础,使学生未来从事通信行业工作有立身之本。
本课程的视频内容:主要包括绪论、信道与噪声、数字基带传输、数字带通传输(数字调制)、信源编码(A/D转换、PCM等)、同步原理和差错控制编码等章节。每章的开篇为导学篇,意在梳理本章的内容主线、沟通知识点之间的内在逻辑关系,制定学习策略、引导学习方法,因此建议学习者先浏览各章的导学篇;每章有单元测试题,可供学习者作为平时成绩考核之用;提供有整章的电子课件,可方便学习者下载、课前预习或课后复习。
通过本课程的学习,学生能够达到以下目标:
目标1:学生能够理解并记忆通信系统的基本概念和基本模型,掌握信息及其度量方法并会进行计算,掌握通信系统的相关性能指标及相关运算,理解信道特性与噪声对信息传输的影响,能综合运用以上知识对通信系统的通信过程进行分析论述,比较典型通信系统的实现方案。同时,学生建立通信系统的概念,具备专业自信和发展视野,主动追踪现代通信技术发展趋势,领会开拓创新的科学精神。
目标2:学生能够掌握通信系统分析与设计所需的数学统计知识、信号与系统分析方法,识别信源编码、差错控制编码、同步等关键部分的技术原理和工程运用,并能够根据给定条件对通信系统进行有效性和可靠性分析和判断,建立辩证思维,培养学生自主探索和终身学习的意识。
目标3:学生能够掌握基带和频带传输的基本原理、过程及信号在时域和频域的变化,能够借助文献调查与研究现今各大通信企业数字传输系统及其典型工程应用实例,用于分析与设计通信系统中编码、调制等功能模块的实现方案,逐步建立对通信系统的设计、建模、仿真和工程实现的能力,树立严谨的科学态度、通信强国的责任。
目标4:学生通过完成的实验,熟练运用通信系统相关的软件和仪器。学生能够使用实验箱或e-Labsim虚拟仿真平台资源,使用MATALB/Simulink仿真工具,搭建特定要求的数字通信系统模型,比如PCM编码与解码、数字调制与解调,验证各组成部分的实现方法与性能;并运用数字示波器观测、分析通信过程中遇到的各种问题,思考对应问题发生的原因与相应的解决方法,培养发现问题、分析问题和解决问题的能力。
1.在规定时间内完成课程学习。
2.按时完成单元测验、作业、讨论与视频学习。
第1章 绪论
1.0 - 第0讲 导学篇│通信简介
1.1 - 第1讲 通信系统的组成
1.2 - 第2讲 系统分类和通信方式
1.3 - 第3讲 信息的度量
1.4 - 第4讲 通信系统的性能指标
本章思维导图
绪论测验
绪论作业
第2章 信道与噪声
第0讲 导学篇│信道简介
第1讲 狭义信道
第2讲 信道数学模型
第3讲 信道特性与影响
第4讲 信道噪声
第5讲 信道容量
本章思维导图
信道与噪声测验
第3章 信源编码( 模拟信号数字化 )
第0讲 导学篇│抽样定理
第1讲 PAM和实际抽样
第2讲 抽样信号的量化
第3讲 脉冲编码调制(PCM)
第4讲 差分PCM和增量调制
第5讲 时分复用
本章的思维导图
抽样-量化测验
PCM编码测验
模拟信号数字化作业
第4章 数字基带传输系统
6.0 - 第0讲 导学篇│数字基带概述
6.1 - 第1讲 数字基带信号 Ⅰ
6.2 - 第2讲 数字基带信号 Ⅱ
6.3 - 第3讲 无ISI基带传输特性 Ⅰ
6.4 - 第4讲 无ISI基带传输特性 Ⅱ
6.5 - 第5讲 基带系统抗噪声性能
6.6 - 第6讲 眼图
6.7 - 第7讲 改善系统性能的措施 Ⅰ
6.7 - 第7讲 改善系统性能的措施 Ⅱ
数字基带信号测验
无码间干扰测验
数字基带系统作业
第5章 数字频带传输系统
7.0 - 第0讲 导学篇│数字调制简介
7.1 - 第1讲 二进制数字调制原理 Ⅰ
7.1 - 第1讲 二进制数字调制原理 Ⅱ
7.2 - 第2讲 二进制数字已调信号功率谱密度
7.3 - 第3讲 二进制数字调制系统抗噪声性能
7.4 - 第4讲 二进制数字调制系统性能比较
7.5 - 第5讲 多进制数字调制原理
本章思维导图
测验(调制与解调)
数字频带传输作业
第6章 差错控制编码
6.1 第1讲 概述
6.2 第2讲 纠错编码基本原理
6.3 第3讲 纠错编码的性能
6.4 第4讲 常用简单实用码
6.5 第5讲 线性分组码
第7章 同步原理
13.0 - 第0讲 导学篇│同步简介
13.1 - 第1讲 载波同步
13.2 - 第2讲 码元(位)同步
13.3 - 第3讲 群(帧)同步
本章思维导图
同步-作业
同步-测验
课程思维导图
思维导图
数字通信系统仿真
实验指导书
实验一 PCM编码与解码实验
实验二 PSK调制与解调实验
信号与系统、通信电子线路等。
参考资料
教材:
[1] 樊昌信 曹丽娜.《通信原理(第7版)》.“十二五”普通高等教育国家级规划教材. 北京:国防工业出版社,2020.1(第18印次).
参考书目:
[1] 曹丽娜 樊昌信.《通信原理(第7版)学习辅导与考研指导》.北京:国防工业出版社,2019(第5印次).
[2] 曹丽娜.《简明通信原理》.“十一五”普通高等教育国家级规划教材. 北京:人民邮电出版社,2018年(第11印次).
[3] 曹丽那.《通信概论》.全国高等教育自学考试指定教材. 北京:机械工业出版社,2019.
[4] [美]Bemard Sklar.《数字通信——基础与应用(第二版)》.徐平平,宋铁成,叶芝慧等译. 北京:电子工业出版社,2002年.