实验课程

数字光通信系统

现代光通信系统已经进入了以数字调制编码和数字信号处理为核心技术的相干光通信时代，单波传输速率也正向着每秒T比特的速率迈进。与此同时，基于数字相干技术的灵活性和可编程性，光网络也正朝着弹性灵活和软件定义的方向发展。本课程主要讲授以数字通信系统、数字信号处理、光电子器件和光纤信道为基础的现代数字光通信系统，内容包括调制编码技术、光电子器件数学建模、光纤信道建模、数字损伤补偿算法和弹性光网络等。本课程将紧紧围绕行业最先进的光通信技术，介绍现代光通信系统的重要概念。学生将通过对数字通信、数字信号处理和物理光学等基础知识的融会贯通，以及搭建一套完整的数字光通信系统MATLAB仿真器，同时在理论和实践两方面掌握数字光通信系统的核心知识和应用。不仅如此，本课程还希望以光通信为例子，帮助学生了解学术研究和工程化实现的流程和方法论。

Modern optical communication systems have entered the era of coherent optical communication with digital modulation coding and digital signal processing as the core technology, and the data rate per wavelength is also moving toward the rate of T bits per second. At the same time, based on the flexibility and programmability of digital coherent technology, optical networks are becoming flexible, elastic and software-defined. This course teaches modern digital optical communication systems based on digital communication systems, digital signal processing, optoelectronic devices and fiber channel. The course’s content mainly includes modulation and coding techniques, mathematical modeling of optoelectronic devices, fiber channel modeling, digital impairment compensation algorithms and elastic optical networks, etc. This course will focus on the most advanced optical communication technologies in the industry and introduce the important concepts of modern optical communication systems. Through learning the basic knowledge of digital communication, digital signal processing and physical optics, and building a complete digital optical communication system simulator using MATLAB, students will master the core knowledge and application of digital optical communication system in both theory and practice. Furthermore, the course also hopes to use optical communication as an example to help students understand the process and methodology of academic research and engineering implementation.

1.掌握数字通信系统、数字信号处理、光电子器件和光纤信道相关内容的原理和它们在现代光通信系统中的应用。学会使用MATLAB搭建和使用光通信系统仿真器。了解和掌握光通信学术研究和工程化实现的流程和方法论。能够根据信息工程问题对象特征，选择对应研究路线，设计实验方案（4.2）。

2. 具备良好的表达能力与沟通能力（10.1）。

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
第一章	光通信发展历史、行业背景，课程内容简介	了解光通信发展历史、行业背景和课程内容	2	课堂教学	拓展阅读和读后感	通过介绍光纤通信历史发展，特别是光纤之父高琨博士的生平，培养学生科研使命感	课程目标1
第二章	调制格式	掌握光通信调制格式知识，实现相应的MATLAB编程	3	课堂教学，MATLAB编程实践	MATLAB程序结果与理论分析匹配	通过学习光通信前沿知识，培养学生独立思考、勇于创新的精神	课程目标1,2
第三章	脉冲成形	掌握光通信脉冲成形知识，实现相应的MATLAB编程	3	课堂教学，MATLAB编程实践	MATLAB程序结果与理论分析匹配	通过光通信单载波与多载波信号的发展历史，培养学生独立思考、勇于挑战权威的科研创新精神	课程目标1,2
第四章	光收发机器件与损伤	掌握光收发机器件与损伤知识，实现相应的MATLAB编程	3	课堂教学，MATLAB编程实践	MATLAB程序结果与理论分析匹配	通过学习光通信前沿知识，培养学生独立思考、勇于创新的精神	课程目标1,2
第五章	载波恢复算法	掌握光通信载波恢复算法，实现相应的MATLAB编程	3	课堂教学，MATLAB编程实践	MATLAB程序结果与理论分析匹配	展示课程教师的第一篇学术论文，鼓励学生探索学术之路	课程目标1,2
第六周	时钟恢复算法	掌握光通信时钟恢复算法，实现相应的MATLAB编程	3	课堂教学，MATLAB编程实践	MATLAB程序结果与理论分析匹配	通过学习光通信前沿知识，培养学生独立思考、勇于创新的精神	课程目标1,2
第七章	均衡算法	掌握光通信均衡算法，实现相应的MATLAB编程	3	课堂教学，MATLAB编程实践	MATLAB程序结果与理论分析匹配	通过学习光通信前沿知识，培养学生独立思考、勇于创新的精神	课程目标1,2
第八章	光纤偏振效应	掌握光纤偏振效应知识，实现相应的MATLAB编程	2	课堂教学，MATLAB编程实践	MATLAB程序结果与理论分析匹配	介绍光网络大范围受闪电影响导致失效的实际案例，引导学生思考科研创新与工程实践的紧密联系，培养学生工匠精神	课程目标1,2
第九章	光纤信道	掌握光纤信道知识，实现相应的MATLAB编程	8	课堂教学，MATLAB编程实践	MATLAB程序结果与理论分析匹配	介绍诺贝尔奖获得者Donna Strickland的科研经历，培养学生脚踏实地勇往直前的科研精神	课程目标1,2
	期末复习		2