《物联网通信技术》教学大纲

1. 一、课程基本信息

1. 二、课程描述

中文：

  物联网工程专业作为2010年国家教育部公布的新增的专业，旨在培养能够系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能，具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广的专业知识的高级工程技术人才。

本课程为推动物联网专业应用型人才的培养，以物联网通信技术的基础知识为出发点，遵循“教中学、学中做、做中用”一体化的设计思路，注重实用性，弱化理论，让学生掌握物联网通信技术的基本概念、原理和关键技术，为物联网专业学生今后从事相关实际工作打下基础。

英文：The Internet of things engineering major, as a new major published by the Ministry of education in 2010, aims to cultivate the relevant theories, methods and skills that can systematically master the Internet of things, and has advanced engineering and technical talents with broad and wide knowledge in the fields of communication technology, network technology, sensing technology and so on.

    This course aims at the training of applied talents for the Internet of animal networking, starting from the basic knowledge of the communication technology of the Internet of things, following the integrated design idea of "teaching middle school, learning to do and doing medium", paying attention to practicality and weakening theory, so that students can master the basic concepts, principles and key technologies of the communication technology of the Internet of things. Lay a solid foundation for students of IOT to engage in relevant practical work in the future.

1. 三、课程内容

（一）  课程教学目标

本课程预计达到的教学目标包括：

本课程教学目标与毕业要求指标的支撑关系表：

（二）  基本教学内容

1、理论教学

绪论

导学：通信技术的发展历史及趋势；

学时分配：2学时

第一章、通信系统及其度量

教学目的与要求：掌握通信术语、了解通信系统的组成、分类和通信方式、理解传码率、传信率的定义、计算及其关系，误码率和误信率的定义及计算。

教学重点：（1）信息量的概念和如何度量。（2）信道容量的概念和计算。 （3）衡量通信系统好坏的指标 

教学难点： 信道复用的方式、信息熵和信道容量的计算。

教学内容： 通信系统的组成、系统模型及分类；信号、消息；信息及其度量，信息量和平均信息量；通信系统的性能度量。

学时分配：4学时

第二章、信道与天线

教学目的与要求：掌握信道的定义、分类和模型 。

教学重点：（1）无线电磁波的传播方式。（2）无线信道的特性。（3）天线的原理和分类

教学难点：无线信道的特性。

教学内容：信道的分类、典型传输介质的介绍、无线电磁波传播的原理、无线信道的特性、天线的原理和分类

学时分配：2学时

第三章、模拟信号数字化

教学目的与要求：掌握模拟信号数字化的三步骤；掌握低通信号和带通信号的抽样定理、理解均匀量化和非均匀量化的概念、掌握时分复用的概念。

教学重点：抽样定理的条件；均匀量化和非均匀量化的思想、时分复用、参量编码和混合编码。

教学难点：PCM编码。

教学内容：抽样定理、均匀量化和非均匀量化、PCM编码、增量调制编码、DPCM、ADPCM编码、时分复用、参量编码和混合编码。

学时分配：6学时

第四章   音视频业务基本知识

教学目的与要求：了解音视频信号的特点及其编码技术。

教学内容：听觉特性与音频信号、视觉特性与视频信号、音视频信息数字化与压缩编码技术、数据及多媒体通信业务

学时分配：2学时

第五章、数字基带传输系统

教学目的与要求：掌握6种基带信号波形和特点；掌握无码间串扰的思想和奈奎斯特第一准则；理解部分相应系统的基本思想；理解眼图的概念。

教学重点：单、双、单归零、双归零、差分、多电平的波形和主要特点；AMI、HDB3、双相码、CMI码对应基带波形和主要特点。

教学难点： HDB3码的画法和无码间串扰的时频域条件和奈奎斯特定理。

教学内容：主要传输码型差分码、AMI、HDB3的编码规则及特点；眼图的含义及作用。

学时分配：4学时

第六章、数字调制

教学目的与要求：掌握调制的原理和分类；掌握二进制数字调制原理、产生、表达式和解调方式；频分复用原理。

教学重点：二进制数字调制信号的产生和解调方法。

教学难点：2DPSK、4PSK信号的调制。

教学内容：ASK、FSK、PSK调制、解调原理。

学时分配：6学时

第七章、新型数字调制技术

教学目的与要求：理解QAM的星座图、调制原理、理解MSK的主要特点及调制原理、理解OFDM原理。

教学重点：QAM的星座图、16QAM的调制与解调；MSK的主要特点、正交条件。

教学难点：MSK的调制原理。

教学内容：QAM、MSK、OFDM新型调制技术原理。

学时分配：2学时

第八章、差错控制编码

教学目的与要求：掌握信道编码的概念、掌握差错控制方式和编码分类、掌握最小码距与检纠错能力的关系；掌握几种常用的简单编码、掌握线性分组码和循环码的生成、监督和纠错。

教学重点：差错控制的目的和基本原理、方式及特点；码重、汉明距离、最小码距的概念以及与检纠错能力的关系。

教学难点：汉明码、线性分组码、循环码的编码方法。

教学内容：线性分组码编码原理，一致性校验矩阵及生成矩阵的计算方法；汉明码、循环码的特点及编码方法；最小码距概念及其与检、纠错能力的关系；重复吗、奇偶校验码、方阵码、等比码和正反码，线性分组码生成和校验方法、检纠错能力。

学时分配：4学时

第九章、正交编码和扩频

教学目的与要求：了解沃尔什码及其性质；掌握正交码及PN码的基本应用，掌握扩频的种类和原理。

教学难点：扩频通信的原理。

教学内容：DSSS、FH、TH扩频通信的原理

学时分配：2学时

第十章、移动通信系统

教学目的与要求：了解目前几大移动通信系统的发展与演进过程；了解第三代移动通信技术、WCDMA技术、CDMA2000技术、TD-CDMA技术特点与基本结构；了解NB-IOT技术。

教学重点：无线通信概述与电波传播特性、调制编码与抗衰落抗干扰技术、无线通信中的多址技术，区域覆盖以及网络结构；移动通信系统的多址技术。

学时分配：4学时

第十一章、无线局域网

教学目的与要求： 了解并掌握无线局域网WLAN的概念、原理及网络组成；掌握无线局域网MAC协议原理。

教学重点：无线局域网MAC层CSMA/CA原理

教学难点： CSMA/CA原理

教学内容：无线局域网WLAN的概念、原理及网络组成；无线局域网标准与协议WIFI（802.11）

教学难点： GSM系统、CDMA移动通信系统的结构与主要特点。

教学内容：移动通信系统的发展与演进、信道配置与频率管理、 第三代移动通信技术、WCDMA技术、CDMA2000技术、TD-CDMA技术特点与基本结构、窄带物联网NBIOT技术。

学时分配：2学时

第十二章、短距离无线通信技术

教学目的与要求：熟悉自动识别技术的概念和组成，熟悉自动识别技术的类型，掌握射频识别系统的组成，熟悉射频识别系统类型，掌握射频识别工作原理，理解电子标签和读写器，了解射频识别标准体系和发展趋势。理解无限传感器网络的组成，掌握无线传感器网络的特点、通信技术及协议。

教学重点：Bluetooth（802.15.1）、NFC、UWB、ZigBee（802.15.4）、RFID工作原理(因为后续会有专门这门课，省略)

教学难点： ZigBee、蓝牙、RFID、UWB各自的特点

教学内容： ZigBee、蓝牙、RFID\RFC近场通信、UWB工作原理

学时分配：2学时

1. 四、         考核方式

考核方式：考试（闭卷）

成绩评定：百分制

记分标准：

总评成绩＝平时成绩占30%＋期中成绩占20%＋期末考试成绩占50%

1. 五、         教材及参考书

教材：

《通信原理（第7版）》，樊昌信、曹丽娜编著，国防工业出版社，第7版，2012

《物联网通信技术》十二五规划教材，吕慧、徐武平、牛晓光编著，机械工业出版社，2019

参考书：

《大话通信：通信基础知识读本》，杨波，人民邮电出版社，2009

《大话无线通信》，丁齐，人民邮电出版社，2010

《通信原理（普通高等教育“十一五”国家级规划教材）第2版》，李晓峰等，清华大学出版社，2014

《Fundamentals of Digital Communication，Upamanyu Madhow著，人民邮电出版社，2010

《通信原理（第7版）学习辅导与考研指导》曹丽娜、樊昌信，国防工业出版社，2015

1. 六、         授课手段

课堂讲授

慕课资源:

1、通信原理 电子科大李晓峰团队http://training.eeworld.com.cn/course/3888

2、现代通信技术 北邮纪红团队  http://training.eeworld.com.cn/course/5030

授课学期：2022-2023学年第二学期，授课班级：物联2001 授课教师：孙鹏

授课时间、地点: 1-11周，星期一：三四节，星期四：一二节（教学中楼114）

教学 11 周，授课 11 周完成；

授课 22 次，每次 90 分钟。

教学进程表注：灰色阴影部分表示已完成，黄色阴影部分表示进行中，无阴影部分表示待完成

教学 11 周，授课 11 周完成；

• 教材：

1. 《通信原理（第7版）》，樊昌信、曹丽娜编著，国防工业出版社，第7版，2012

2. 《物联网通信技术》十二五规划教材，吕慧、徐武平、牛晓光编著，机械工业出版社，2019

• 参考书：

1. 《大话通信:通信基础知识读本》，杨波，人民邮电出版社，2009

2. 《大话无线通信》，丁齐，人民邮电出版社，2010

3. 《通信原理（普通高等教育“十一五”国家级规划教材）第2版》，李晓峰等，清华大学出版社，2014

4. 《Fundamentals of Digital Communication，Upamanyu Madhow著，人民邮电出版社，2010

5. 《通信原理（第7版）学习辅导与考研指导》曹丽娜、樊昌信，国防工业出版社，2015

• 慕课资源

1. 通信原理 电子科大李晓峰团队 （http://training.eeworld.com.cn/course/3888）

2. 现代通信技术 北邮纪红团队  （http://training.eeworld.com.cn/course/5030）

   
   

1. 第0章：绪论

2. 第一章：通信系统及信息度量

3. 第二章：信道

4. 第三章：音视频业务

5. 第四章：模拟信号数字化

6. 第五章：数字基带传输

7. 第六章：数字调制技术

8. 第七章：新型数字调制

9. 第八章：差错控制编码

10. 第九章：移动通信

11. 第十章：扩频通信

12. 第十一章：近距离无线通信技术

13. 第十二章：中远距离无线通信技术

14. 第十三章：自组织网络

15. 第十四章：无线传感器网络