实验课程

通信原理实验

本课程主要讲述模拟和数字通信系统的工作原理，分析信息进行有效和可靠传输的性能指标。课程阐述了通信的基本理论，包括：随机信号和噪声、模拟调制、模拟信号数字化、数字基带传输、自适应均衡、数字调制和最佳接收机，信息论基础与信道编码等。内容涵盖现代通信系统的基本理论，以及分析和设计通信系统的基本方法。此外，该课程还包含实验部分，内容包括LabVIEW程序设计基础知识，以及关于频率调制解调、量化编码、最佳判决等问题的专题实验，帮助学生巩固对理论知识的掌握。

This course focuses on the working principle of analog and digital communication systems and analyzes the performance metrics for effective and reliable information transmission. The course elaborates the basic theories of communication, including random signal and noise, analog modulation, analog signal digitization, digital baseband transmission, adaptive equalization, digital modulation and optimal receivers, information theory basics and channel coding. The content covers the basic theories of modern communication systems and methods for analyzing and designing communication systems. In addition, the course includes experimental sections, covering the basics of LabVIEW programming, as well as special experimental projects on topics such as frequency modulation and demodulation, quantization coding, and optimal judgments. These sections are designed to help students consolidate their mastery of theoretical knowledge.

课程目标与内容

1.系统掌握通信的基本原理和关键技术，了解通信系统的发展历程和前沿动态。

2.具备基本通信系统的分析、设计与优化能力，具备面向通信理论与技术国际前沿的文献检索和批判创新能力。

3.具备通信系统链路综合开发能力，学习通信原理实验设计、仿真和应用。

4.开展基于LabVIEW程序设计基础知识，以及关于频率调制解调、量化编码、最佳判决等问题的专题实验

5.具有终身学习与自主学习能力，具有跨学科融合的学术视野；树立信息科学领域平视世界的勇气和决心，推动中华民族伟大复兴的使命感和责任感；追求卓越、求真务实的科学品质。

章节	教学内容（要点）	教学目标	学时	教学形式	作业及考核要求	课程思政融入点	对应课程目标
通信系统概论	通信系统的基本模型，信道系统的质量指标，传输信道，信息的度量与信道容量	掌握通信发展历史和通信系统的基本模型/理论	4	课堂教学和讨论	1.3，1.5，1.7，1.9	介绍通信的发展史和当前通信技术的现状，培养学生担当民族伟大复兴的使命感和责任感	课程目标1 课程目标5
随机信号和噪声	随机过程基本概念，广义平稳过程与各态遍历性，功率谱密度，线性系统对随机过程的响应，窄带随机过程	掌握随机信号的基本理论和数学分析方法	6	课堂教学和讨论	2.3，2.5，2.6，2.15，2.17，2.26，2.41，2.42	掌握信息传输的数学基础，引导学生夯实基础知识，树立专业目标，修炼专业素养	课程目标1 课程目标2
实验1：LabVIEW程序设计基础知识	Labview基本概念、操作方法和信号产生方法	掌握LabVIEW环境下程序设计和调试的基本技巧；虚拟仿真随机信号和噪声的发生和波形观测	4	实验	实验代码，实验报告		课程目标3 课程目标4
模拟调制系统	幅度调制，幅度调制系统的抗噪声性能，角度调制，角度调制系统的抗噪声性能	掌握模拟调制基本原理和性能分析方法	8	课堂教学和讨论	3.4，3.7，3.10，3.15，3.18，3.24	通过分析信息传输的原理和性能指标，培养学生严谨求实的科学精神和分析解决问题的科学方法	课程目标1 课程目标2
实验2：频率调制与解调	频率调制实现	通过实验加深对频率调制的基本原理、调频信号频域特性的认识和理解	4	实验	实验代码，实验报告		课程目标3 课程目标4
模拟信号的数字传输	采样、量化、编码，PCM通信系统，增量调制，差值脉冲编码调制	掌握模拟信号数字化的方法和特性	6	课堂教学和讨论	4.2，4.5，4.9，4.10，4.14，4.15		课程目标1 课程目标2
实验3：均匀量化与非均匀量化	量化和编码实验	通过实验加深对量化与编码过程及性能特点的认识和理解	5	实验	实验代码，实验报告		课程目标3 课程目标4
数字基带传输	基带传输码型，奈奎斯特第一准则，部分响应系统，时域均衡及最佳准则。	掌握数字基带通信的理论以及时域均衡的方法	8	课堂教学和讨论	5.2，5.3，5.6，5.8，5.9，5.14，5.15		课程目标1 课程目标2
实验4：实验能力测试	测试	通过现场操作和编程解题，测试和评价实验能力	2	实验现场操作考查	实验代码	通过理论与实验相结合，引导学生勇于实践，敢于创新，培养学生团队协作能力和大国工匠精神	课程目标3 课程目标4
匹配滤波	匹配滤波器及性质	掌握匹配滤波技术	2	课堂教学和讨论	6.2，6.4，6.5		课程目标1 课程目标2
最佳接收	判决理论，二元已知信号检测，随机相位检测	掌握最佳接收的原理和实现方法	6	课堂教学和讨论	7.2，7.3，7.8		课程目标1 课程目标2
实验5：统计试验法求解最佳判决问题	最佳接收实验	通过实验加深对最佳判决理论的认识和理解	5	实验	实验代码，实验报告		课程目标3 课程目标4
数字信号带通传输	ASK，FSK，PSK，DPSK，QPSK，QAM，FSK等调制格式	掌握数字带通信号传输的基本原理及其性能分析的方法	10	课堂教学和讨论	8.2，8.6，8.7，8.15，8.20	比较各种数字调制方式的优劣，培养学生辩证批判的思维能力；介绍当前数字通信的关键技术，激发学生科技报国的家国情怀	课程目标1 课程目标2 课程目标4
同步	锁相环基本知识，载波同步，位同步，帧同步	掌握包括锁相环在内的同步技术的基本原理	2	课堂教学和讨论	9.1，9.4		课程目标1 课程目标2
差错控制编码	差错控制编码基本概念，常用检错码，线性分组码	掌握差错控制的原理和几种主要的差错控制编码的编、译码方法	4	课堂教学和讨论	10.1，10.3		课程目标1 课程目标2
实验6：汉明码译码器设计	线性分组码实验	通过实验加深对线性分组码基本概念及原理的掌握	4	实验	实验代码，实验报告		课程目标3 课程目标4