spContent=飞速增长的互联网、多媒体等高速数据业务，促进了WiFi、5G等无线通信系统蓬勃发展，然而给集成电路设计带来了严峻挑战。为了培养兼具通信系统和集成电路设计能力的复合型微电子技术人才，本课程将通信原理基础和超大规模集成电路（VLSI）设计有机结合，在强化基础理论的同时突出工程实践。
飞速增长的互联网、多媒体等高速数据业务，促进了WiFi、5G等无线通信系统蓬勃发展，然而给集成电路设计带来了严峻挑战。为了培养兼具通信系统和集成电路设计能力的复合型微电子技术人才，本课程将通信原理基础和超大规模集成电路（VLSI）设计有机结合，在强化基础理论的同时突出工程实践。
—— 课程团队
课程概述
本门课是微电子专业的主要专业课，系统地阐述超大规模集成电路（Very Large Scale Integration，VLSI）数字信号处理技术的原理和设计方法，以及无线通信系统基本原理和电路设计方法。同样适合电子和计算机相关专业的学生，也适合需要重温专业基础知识的工程师。
课程内容分为两部分，第一部分阐述VLSI数字系统的基本概念，以及VLSI数字信号处理相关的技术，第二部分讨论数字通信中的调制解调、信道编解码技术以及相应的集成电路设计方法。课程着重基础原理与实践问题相结合，帮助同学立足于系统的层面去加深对所学理论基础的理解，通过搭建系统仿真平台，使学生熟练掌握通信系统的理论，培养学生综合运用数字通信领域的基础理论对典型的通信系统进行设计、仿真的能力；通过对系统中关键模块和关键算法进行VLSI设计，使学生掌握通信算法到硬件电路映射的技巧，浮点到定点运算的转化和硬件设计能力。
课程经过10年的发展与改革，在理论、实践内容建设上有良好的基础。本课程为上海市教委重点建设课程、上海交通大学优质课程和优秀特色实验课程。依托“VLSI数字通信原理与设计”课程，主讲老师先后获得第三届上海高校青年教师教学竞赛特等奖、上海市教学能手、第四届全国高校青年教师教学竞赛一等奖、上海交通大学教书育人一等奖，上海交通大学教学成果一等奖等荣誉。
授课目标
本课程培养学生能够综合运用VLSI数字通信领域的基础理论对典型的通信系统进行仿真和VLSI设计。通过本课程的学习，使学生
1. 可解释VLSI数字信号处理系统基本技术的原理以及作用，并运行流水线、并行处理、折叠、展开、重定时以及脉动阵列等技术进行VLSI设计。
2. 能够综合运用数字通信领域的基础理论对典型的通信系统进行设计、仿真，熟练掌握算法仿真、浮点到定点运算的转化以及电路设计方法，锻炼独立分析问题和解决问题的综合能力，提高工程实践能力和创新能力。
3. 获得必要的信息通信与传输方面的基础理论知识和基本技能，为后续专业课程的学习以及解决挑战性问题的能力提升打下坚实的基础。
4. 在VLSI数字信号处理和数字通信方面建立清晰的系统概念，能够运用通信系统的分析方法，并具备一定的通信系统设计能力。
5. 了解通信集成电路技术的最新发展方向，能根据技术发展的历程，了解微电子对社会发展的贡献和我国集成电路设计现状，从而增加对本专业的兴趣。
课程大纲
绪论
课时目标：1. 学生可以描述VLSI数字通信的基本概念、组成与分类2. 学生可以阐述VLSI数字通信的设计流程
1.1 课程介绍
1.2 VLSI数字信号处理技术
1.3 VLSI数字通信系统
1.4 无线通信系统
迭代边界
课时目标：1. 学生可以阐述DSP算法的表示方式2. 学生可以描述迭代边界的基本概念，阐述与关键路径的关系3. 学生可以分析电路中的关键路径，求解电路的迭代边界
2.1 DSP算法的表示方法
2.2 迭代边界的基本概念
流水线和并行处理
课时目标：1. 学生可以解释流水线和并行处理技术的原理及其作用，分析其优缺点2. 学生可以阐述流水线和并行处理降低功耗基本原理，掌握流水线和并行处理降低功耗的方法3. 学生可以运用流水线和并行处理技术降低CMOS电路动态功耗
3.1 并行处理技术
3.2 流水线技术
3.3 流水线技术降低功耗
3.4 并行处理技术降低功耗
重定时技术
课时目标：1. 学生可以描述重定时的基本概念和作用，区分割集重定时、节点重定时和流水线重定时2. 学生可以运用k倍降速的割集重定时方法，提升系统的处理能力
4.1 重定时的基本概念
4.2 重定时方法和数学求解
4.3 重定时的应用
展开技术
课时目标：1. 学生可以描述展开的基本概念和性质，阐述展开的设计流程2. 学生可以运用展开技术对FIR滤波器进行并行处理，并能够推广到其它应用中
折叠技术
课时目标：1. 学生可以描述折叠的基本概念和性质，阐述折叠的设计流程2. 学生可以运用折叠技术对FIR滤波器的面积进行优化，并能够推广到其它应用中
6.1 折叠的基本概念
6.2 折叠变换
6.3 寄存器最小化技术
6.4 折叠架构的寄存器最小化
脉动阵列
课时目标：1. 学生可以描述脉动架构的基本概念和特点，阐述脉动架构的设计方法2. 学生可以运用脉动架构技术对FIR滤波器进行设计，并能够推广到其它应用中
7.1 脉动阵列的基本概念
7.2 脉动架构的设计方法
7.3 脉动架构的应用
卷积硬件实现
课时目标：1. 学生可以描述二维卷积设计的基本方法2. 学生可以运用脉动阵列架构设计二维卷积运算，提高数据处理能力同时节省数据访问次数
VLSI设计关键问题
课时目标：1. 学生可以描述阐述浮点转定点设计流程2. 学生可以掌握RTL设计的关键要点
9.1 有限字长量化
9.2 浮点转定点量化
9.3 FIR滤波器设计
数字基带调制解调
课时目标：1. 学生可以解释基带调制和解调的原理，并分析基带调制和解调系统2. 学生可以设计最佳接收机
10.1 数字基带传输
10.2 基带信号解调与检测+信号与噪声
10.3 匹配滤波器
10.4 高斯噪声干扰下的二进制信号检测
10.5 码间串扰
衰落信道
课时目标：1. 学生可以解释无线信道存在多径衰落的原因，并引起频率选择性衰落2. 学生可以根据时延扩展计算相干带宽，从而判断信道类型3. 学生可以解释无线信道多普勒效应的原因和影响4. 学生可以根据多普勒频移计算相干时间，从而判断信道快衰落或慢衰落
11.1 信道的基本概念与电磁波的传播方式
11.2 无线信道的多径效应
11.3 无线信道的多普勒效应
带通调制与解调
课时目标：1. 学生可以描述常见的数字带通调制技术2. 学生可以阐述相干解调和非相干解调的基本概念，对比不同解调方式的抗噪声性能3. 学生可以描述采用高效带宽调制技术来提高频谱效率的方法，以及能区分MPSK和MQAM调制，分析其误码率特性4. 学生可以描述OFDM技术的基本原理，并阐述其优缺点5. 学生可以描述调制解调硬件设计的基本原理
12.1 基本概念
12.2 数字带通调制技术
12.3 相干解调与非相干解调
12.4 M进制信号及其性能
12.5 高阶调制与解调
12.6 OFDM调制与解调的原理
12.7 OFDM调制与解调的实现
12.8 调制解调硬件设计
信道编码与解码
课时目标：1. 学生可以阐述线性分组码基本原理，区分生成矩阵、监督矩阵和伴随式2. 学生可以运用线性分组码解码方法，进行数据纠错3. 学生可以阐述循环码编解码的基本原理4. 学生可以运用循环码编解码方法，进行数据纠错5. 学生可以描述卷积编码的原理，并举例说明卷积编码的应用场景6. 学生可以运用连接表示、多项式表示、状态图、树状图和网格图表示卷积编码过程7. 学生可以描述维特比译码原理，阐述维特比译码的具体步骤，设计维特比译码电路
13.1 信道编码的基本概念+线性分组码
13.2 循环码
13.3 卷积码的基本概念
13.4 卷积码的译码方法
13.5 卷积码的性能
13.6 线性分组码与循环码的编解码器设计
13.7 卷积码的编解码器设计
通信系统设计与仿真
课时目标：1. 学生可以运用Matlab、C++进行通信系统仿真
14.1 用MATLAB进行通信系统仿真
14.2 数字调制与解调系统的MATALAB仿真
调制与编码权衡
课时目标：1. 学生可以阐述带宽受限系统的特点，并可以运用调制和编码技术的权衡方法，根据带宽受限系统设计目标合理选取调制方式 2. 学生可以阐述功率受限系统的特点，并可以运用调制技术的权衡方法，根据功率受限系统设计目标合理选取调制方式 3. 学生可以描述带宽和功率均受限系统特点，并可以运用调制和编码技术的权衡方法，根据带宽与功率均受限系统设计目标合理选取调制和编码方式
15.1 调制与编码权衡1
15.2 调制与编码权衡2
15.3 调制与编码权衡3
多天线系统
课时目标：1. 学生可以解释多天线系统提高数据传输速率的原因，并可以阐述信号检测的作用2. 学生 可以应用线性检测方法在MIMO系统接收端恢复原始发送信号
16.1 多天线系统基本概念
16.2 多天线系统检测
16.3 大规模MIMO系统检测
展开全部
预备知识
数学知识：微积分，线性代数，概率论与数理统计
专业基础：数字逻辑、数字集成电路、信号与系统
证书要求
为积极响应国家低碳环保政策， 2021年秋季学期开始，中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书，仅提供电子版的认证证书服务，证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证，可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询，或者访问 https://www.icourse163.org/verify，通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核，成绩达到课程考核标准的学生（每门课程的考核标准不同，详见课程内的评分标准），具备申请认证证书资格，可在证书申请开放期间（以申请页面显示的时间为准），完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项：
1. 根据国家相关法律法规要求，认证证书申请时要求进行实名认证，请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后，系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
参考资料
教材：
1、VLSI数字信号处理系统——设计与实现，K.K.Parhi著，机械出版社，2004
2、数字通信—基础与应用, Bernard Skalar著，电子工业出版社，2015
参考书：
1、无线通信(Wireless Communications)，Andrea Goldsmith著，人民邮电出版社，2007
2、OFDM Baseband Receiver Design for Wireless Communications，Tzi-Dar Chiueh / Pei-Yun Tsai，Wiley，2007.
浙公网安备 33010802012594号
