课程介绍
通信原理是光电信息科学与工程专业必修的一门专业课。
本课程旨在使学生获得信息传输的基本概念、基础理论、基本结构和典型技术，涉及通信系统的组成与基本工作原理，信息论基础与随机过程基础，信道模型与特性，模拟调制与解调理论，数字基带传输理论，数字频带传输理论，模拟信号数字化理论，明确通信在信息技术领域的地位。使学生能够正确理解信道的分析模型以及平衡信道的有效性和可靠性的性能指标，理解模拟调制系统、数字基带系统和数字频带系统的基本调制原理或编码原则，并能够依据模型分析其主要性能指标，学习模拟信号的数字化技术，融合模拟调制、数字基带和数字频带的体制，设计并比较分析复杂通信系统的不同方案，并同时能够考虑社会责任、职业规范、行业标准、经济成本等因素，树立信息强国的家国情怀，以及持续发展与提升的终身学习理念。
课程大纲
1、绪论（支撑课程目标1，建议学时4学时）
（1）教学内容
介绍本课程的教学任务、性质及学习方法，主要阐述本课程的一些重要概念、基本参数，主要阐述本课程涉及到的通信系统的组成、分类，信息及其度量，通信系统的主要性能指标等基础知识。通过教学使学生了解通信系统的基本构成，模拟通信和数字通信系统模型的差异，理解通信系统的分类及其方式，学习信息的描述及度量模型，理解信息的内在含义，理解现代通信系统的构成及其核心的有效性与可靠性的指标体系，了解我国2G至5G的发展历程及现状，树立正确的工程信息观。
（2）对课程目标的支撑情况
该部分内容主要支撑课程目标1，主要学习通信系统基本理论与知识，理解信息的数学表示形式。
（3）教学环节
①课堂教学
②课后作业：信息论相关的4~5题，误码率相关的1~2题。
③课外学习：查阅通信标准与专利的区别与联系，了解标准及专利对通信工程师的意义。
（4）课程思政教学内容及教学方式
通过古代军事中“击鼓鸣金”的特殊含义，以及通过旗语控制队列阵型的变化，烽火传递敌情等都是原始的通信系统，可增强学生的民族自豪感以及培养家国情怀。
2、随机过程（支撑课程目标1，建议学时6学时）
（1）教学内容
主要讲授随机过程的基本概念，主要涉及平稳随机过程、自相关函数与功率谱密度、高斯随机过程、高斯白噪声等。通过教学使学生了解随机过程的一般描述，理解平稳随机过程的各态历经性，能够分析平稳随机过程自相关函数与功率谱密度之间的傅里叶变换关系，理解高斯随机过程的定义及其性质，学习正弦波加窄带高斯噪声的统计特性，理解高斯白噪声和带限白噪声，培养学生分析信息理论中的基本建模方法。
（2）对课程目标的支撑情况
该部分内容主要支撑课程目标1，主要学习随机过程的基本理论与知识，能够分析平稳随机过程的相关性质，理解信息在系统中传输的特性。
（3）教学环节
①课堂教学
②课后作业：平稳随机过程相关的3~5题，噪声相关的3~5题。
③课外学习：查阅噪声相关来源及形式。
（4）课程思政教学内容及教学方式
通过平稳随机过程的自相关函数与功率谱密度之间的傅里叶变换关系，类比确知性信号的幅值与频谱的关系，透过现象看本质，理解傅里叶变换的本质。
3、信道与噪声（支撑课程目标1，建议学时4学时）
（1）教学内容
主要讲授了解常见的无线和有线信道，理解调制信道和编码信道的数学模型，学习信道对信号传输的影响，以及信道中的噪声，理解信道容量的数学模型。通过教学使学生了解通信系统中物理信道的分析模型，能够正确计算和分析实际信道的特性对信号传输的影响，理解数学表达式的物理内涵，对实际信号的噪声进行估计和建模，并进而分析信道容量，培养学生对通信信道建模并分析的能力，以及平衡信道的有效性与可靠性进行参数设计与分析的能力。
（2）对课程目标的支撑情况
该部分内容主要支撑课程目标1，主要学习物理通信信道的种类，理解信道分析模型和信道对信号传输的影响，尤其是信道容量的直观表示的深刻物理含义。
（3）教学环节
①课堂教学
②课后作业：信道容量相关的3~5题。
③课外学习：查阅无线信道和有线信道的物理形式，连续信道容量的物理内涵。
（4）课程思政教学内容及教学方式
电离层大气对航天领域的重要意义，以及通过电离层的金属离子观测大气温度廓线的激光雷达技术等，培养学生求真务实的科学精神；针对连续信道容量的表达式，体会哲学透过现象看本质，以及抓主要矛盾的思想。
4、模拟调制系统（支撑课程目标2和3，建议学时6学时）
（1）教学内容
主要讲授调幅、双边带调制、单边带调制等幅度调制的原理，相干解调与包络检波的解调原理，理解线性调制系统的分析模型，理解DSB、SSB相干解调以及AM包络检波的抗噪声性能，学习频率调制和相位调制的非线性调制的原理，分析调频信号的产生与解调，理解调频系统的抗噪声性能。通过教学使学生理解线性调制与角度调制的原理，能够分析和比较相干解调与非相干解调的性能差异，培养学生分析调制与解调系统性能的能力。
（2）对课程目标的支撑情况
该部分内容主要支撑课程目标2，主要学习模拟调制系统的线性调制与角度调制的原理，相干解调与非相干解调的方法，并能够分析不同调制解调机制的抗噪声性能；同时，支撑课程目标3，培养学生深刻理解调制与解调内涵，考虑光电信息专业的社会责任、职业规范、行业标准、经济成本等因素，构建并分析现代通信系统的能力。
（3）教学环节
①课堂教学
②课后作业：调制相关的2~3题，解调相关的2~3题。
③课外学习：查阅收音机中调频和调幅的应用场合，并比较它们的优缺点。
（4）课程思政教学内容及教学方式
线性调制的窄带特性与频率调制的宽谱特征，理解模拟信道容量的参数间均衡的思想，培养学生抓主要矛盾，平衡不同参数优化系统性能的工程思维模式。
5．数字基带传输系统（支撑课程教学目标2，建议学时8学时，其中：课堂讲授6学时；实验2学时）
（1）教学内容
本章主要讲授数字基带传输的基本概念，涉及数字基带信号及其频谱特性、基带传输的常用码型、基带脉冲传输与码间串扰、无码间干扰的基带传输特性。通过教学使学生能够理解数字基带传输的常见码型的编码方式，能够分析和评价数字基带传输中的码间串扰，理解无码间干扰的基带传输条件，培养学生分析数字基带传输系统性能的能力。
（2）对课程目标的支撑情况
该部分内容主要支撑课程目标2，主要学习数字基带传输系统的编码与解码原则，以及无码间串扰的基带传输条件分析方法。
（3）作业及课外学习要求
①课堂教学
②课后作业：码型变化相关的2~3题，无码间串扰分析相关的1~2题。
③课外学习：查阅计算机网络的当前发展现状，了解基带传输的优劣。
④课程实验：线路码AMI、HDB3、CMI的编码译码实验（2学时）（教学内容和教学目标见实验教学大纲）
（4）课程思政育人要素
通过我国智能物联网技术发展的重大机遇，以及对人工智能领域的影响，培养学生的家国情怀以及精益求精的工匠精神。
6．数字频带传输系统（支撑课程教学目标2和3，建议学时7学时，，其中：课堂讲授5学时；实验2学时）
（1）教学内容
本章主要讲授数字频带传输的基本概念，涉及二进制振幅、移频、移相键控的调制原理，及其解调原理，二进制调制系统的抗噪声性能及其比较分析。通过教学使学生能够理解数字频带传输的不同调制方式的原理、解调方式以及抗噪声性能分析模型，培养学生比较不同体制频带传输方案的能力。
（2）对课程目标的支撑情况
该部分内容主要支撑课程目标2，主要学习数字频带传输的调制与解调原理，并能够比较分析不同调制机制的抗噪声性能；同时支撑课程目标3，培养学生深刻理解数字调制与解调内涵，考虑光电信息专业的社会责任、职业规范、行业标准、经济成本等因素，构建并分析现代通信系统的能力。
（3）作业及课外学习要求
①课堂教学
②课后作业：数字调制相关的2~3题，抗噪声性能分析相关的2~3题。
③课程实验：二进制ASK调制与解调实验（2学时）（教学内容和教学目标见实验教学大纲）
（4）课程思政育人要素
2DPSK信号的相干解调与非相干解调的对比分析，深刻理解差分相位键控的解调优势，启发学生的发散思维方式。
7、模拟信号的数字传输（支撑课程教学目标3，建议学时5学时）
（1）教学内容
本章主要讲授模拟信号的数字传输的基本概念，涉及低通和带通型信号的抽样定理、脉冲振幅调制的方法、模拟信号的均匀量化和非均匀量化方式、脉冲编码调制的原理及抗噪声性能。通过教学使学生能够理解模拟信号数字化的基本原理和方法，分析模拟信号量化的误差，以及PCM的编码原理，培养学生分析模拟信号的数字化的能力。
（2）对课程目标的支撑情况
该部分内容主要支撑课程目标3，能够综合模拟和数字通信系统相关知识，考虑光电信息专业的社会责任、职业规范、行业标准、经济成本等因素，构建并分析现代通信系统，并进行有效性和可靠性的性能比较研究。
（3）作业及课外学习要求
①课堂教学
②课后作业：PCM编码与解码相关的2~3题。
③课外学习： 电话语音信号的传输编码规则以及解码方法。
（4）课程思政育人要素
均匀量化和非均匀量化的对比分析，理解非均匀量化的量化误差一致性的优势，启发学生的思维方式。
学习目标
（1）学习通信系统及随机过程的基本理论与知识，能够分析平稳随机过程的相关性质，理解信息在系统中传输的特性，以及分析信道模型和信道对信号传输的影响；
（2）能够理解并分析模拟调制、数字基带和频带传输系统的调制解调原理，并能比较分析不同调制机制的抗噪声性能；
（3）能够综合通信系统相关基础知识，考虑光电信息专业的社会责任、职业规范、行业标准、经济成本等因素，构建并分析现代通信系统，并进行有效性和可靠性的性能比较研究。
（4）通信原理课程培养学生“数学理论-调制解调-编码解码-性能分析”的信息传输工程理念，智能革命中信息技术的重要地位，塑造执着专注和精益求精的工匠精神。
学习要求
1、课堂教学方法
课程教学采用多媒体和传统教学相结合的方式，以课堂讲授为主，通过作业及随堂测验等多环节训练和督促检查，巩固学习成果。本课程安排6次作业，3~5次随堂测验。
课堂讲授以理论分析—调制解调—编码解码—性能分析为主线，以模拟信号、数字信号、基带传输、频带传输为核心内容，通过问题提出、职业规范、成本分析、有效性与可靠性等多种因素分析，结合实际通信系统案例，实现教学目标。
2、 实验教学方法
实验教学包含2个实验，均为验证性实验。实验为分组实验，并按3-4人分组实施，小组成员分工协作，共同完成实验设备的操作、数据的采集与记录、数据的分析。实验教学中通过小组方案竞争、现场操作、实验报告等考核手段，评价学生能力的达成效果，以实现实验教学目标。
3、课程思政教学方法
课程思政内容采用多媒体授课、案例分析、实验教学、课堂研讨以及课后查阅资料等形式贯穿全部教学内容，着重培养学生“数学理论-调制解调-编码解码-性能分析”的信息传输工程理念，塑造执着专注和精益求精的工匠精神，兼顾家国情怀以及发散的创新意识培养。
考核标准
通过平时作业、出勤及研讨、实验成绩和期末考试等考核方式对学生的通信基础知识以及系统分析能力进行考核，综合考虑职业规范、社会责任、经济成本、行业标准等多种因素的影响，分析通信系统的性能参数，能够依据具体物理信道的限制，合理分析及选择通信系统结构、调制与解调方案，编码与解码原则等；通过课程实验现场操作、实验报告等对学生综合考虑调制解调理论和编码解码算法，优化设计通信系统的性能参数的能力进行考核，形成对课程目标的全面评价。
课程成绩由平时成绩、实验成绩、期终考试三个环节的成绩综合评定产生，平时成绩占30%、实验成绩占10%、期终考试成绩占60%。其中，平时成绩一般由作业、小测验、学生参与课堂活动、教学过程管理软件的记录等多个环节组成，对课程思政效果的考核通过案例分析、课堂研讨以及课后查阅资料等方式进行，考核结果计入课程平时成绩。期终考试采取开卷形式，主要涉及通信系统的建模与分析的工程问题，题型涉及判断题、选择题、填空题等客观题，比例不大于30%，而简答题、计算题等主观题，比例不少于70%，试卷设计要求覆盖课程的基础理论，兼顾行业规范、职业道德等非技术因素的考查。
教材教参
1、《简明通信原理》，曹丽娜主编，北京：人民邮电出版社，2011
2、《现代通信原理与技术》第3版，张辉, 曹丽娜主编，西安：西安电子科技大学出版社，2013
3、《通信原理》（第7版），樊昌信、曹丽娜主编，北京：国防工业出版社，2013
