通信与电子信息工程专业导论

在高等教育的人才培养体系中，课程是人才培养中基本的概念，它包括静态“科目”与动态“进程”两层意义。在传统的工科课程架构中，学科导向成为专业课程体系构建的基本原则，教材的编写主要是在教学内容的调整方面。但是在工程教育领域，工程师的工作显著的特征在工程综合能力方面。现代工程问题“不仅与一门学科有关，而且往往要涉及多门学科的综合知识，还要涉及政治、经济、社会、法律、地域、资源、水文、气象、心理和生理等因素”，并且人才培养的目标定位是具有工程实践能力的工程人才，而其中非技术因素起到了不可或缺的作用，但传统工科教育的课程架构和教材却难以满足这一要求。在通信工程专业认证的基础上诞生的“通信与电子信息工程专业导论”课程显然需要满足上述要求。
河北大学通信工程专业于2014年通过了工程教育专业认证，是河北省个通过专业认证的工科专业，在全国也属于较早开展该项认证的专业。在进行专业认证的过程中，已经建立了针对工程教育专业认证的核心理念：以产出为导向、以学生为中心、持续改进等相关配套政策和制度，并形成了以学生为中心的工程教育培养体系。随着我国工科教育的不断发展，尤其是专业认证和新工科的兴起，对教材的形式及内容也有了新的要求。为了建设新工科和支撑专业认证中的毕业要求，增强学生的非技术能力，我们编写了这本教材。
本教材所讲述课程是一门系统讲授通信工程专业培养方式、通信工程基本概念和基本理论，以及通信工程专业个人发展和职业规划的课程，是通信工程、电子信息工程专业的核心课程。该课程主要介绍学科分类、通信工程专业培养方案和培养目标及课程设计、通信工程相关领域基础理论和基本方法、通信工程领域研究方向及国际发展趋势和研究热点，以及个人和职业发展需求等内容，注重培养学生通过文献检索的方法了解通信工程技术领域的国际发展趋势和研究热点，以及经过文献研究对日常复杂通信工程问题进行分析而获得有效结论的能力。本教材还强调学生可以针对个人或职业发展需求，掌握相关的自主学习方法，了解拓展知识和能力的途径，以适应社会的发展。
本书特色
? 以新工科建设作为基本指导思想，以工程教育专业认证为基本要求，侧重于知识单元化，并对毕业要求形成强有力的支撑。
? 突出工程教育专业认证的特色。书中选编的知识可以提升学生的自学能力、文献检索能力和对通信工程专业热点的研究能力，并对复杂工程问题中的非技术因素进行支撑，从而提高学生对复杂工程问题的分析能力。
? 让学生能真正地了解通信工程和电子信息工程专业的定位和内容，并对未来考研和就业有所了解，也能让他们掌握考研和就业所必须具备的一些技能。
? 方便读者使用。本教材既是一本真正面向学生的教材，又是一本适合教师教学的教材。本教材在保证内容完整性和理论严谨的同时，力争用通俗的语言向初学者进行解释，对新知识的阐述由浅入深、由简到繁地逐层展开。
? 内容重新优化整合。本教材舍弃了传统教材中的大量公式和计算内容，增加了通信工程专业热点内容，并对复杂工程问题以一条知识线进行展开，这无论对本课程的学习，还是对后续课程的学习，都很有意义。
? 提供教学配套服务与支持。作者为本书制作了专业的高品质教学PPT，并在每章后安排了相关习题，以方便老师教学。
本书内容
本书共7章，首先从通信工程和电子信息工程专业讲起，然后剖析两个专业的培养方案和电子信息与通信工程一级学科的研究内容，后介绍了考研和就业及自主学习的重要性。
第1章对通信工程与电子信息工程专业进行介绍，并对通信的发展史进行介绍，解释了通信的地位和作用，以及通信在各行各业中的应用。
第2章介绍了通信工程与电子信息工程专业的培养方案，深度解析了我国的学科体系和工程教育专业认证的基本概念和要求。
第3章对通信与信息系统的研究内容进行了概述，分析了通信的任务、通信系统的基本架构和基本理论，并对常见的通信系统进行了简单介绍。
第4章对信号与信息处理研究内容进行了概述，介绍了信号的基本概念、信息的获取和存储方法，并深入介绍了信息与信号处理的基本原理，详细地给出了信号与信息处理常见的应用领域。
第5章对考研和就业进行了分析，对国内知名高校和相应的专业进行了分析和介绍，还对国内知名企业进行了介绍，并对企业的需求进行了分析。
第6章从软件开发工具、硬件开发平台、仪器设备、文献检索等方面对专业技能进行了介绍，并强调了自主学习的重要性。
第7章从学习方法、素质培养和工程实践能力等方面分析如何成为一名合格的毕业生。
本书读者对象
本书可作为高等院校通信工程、电子信息工程及信息工程等专业的本科生和研究生的教材或教学参考书，亦可作为相关研究人员的参考资料，还可为高考以后选报志愿的考生提供参考。
本书教学PPT获取方式
本书教学PPT需要读者自行下载。请在清华大学出版社的网站www.tup.com.cn上搜索到本书页面，在页面上找到“资源下载”栏目，然后单击“课件下载”按钮即可下载。
本书作者与致谢
本书主要由河北大学刘帅奇、赵杰、郑伟和田晓燕主持编写。在教材的编写过程中，受到了河北大学通信工程专业认证组成员的大力支持和配合。另外河北大学的安彦玲、郎相龙、扈琪、飞、王洁、赵传庆、高乐乐、赵玲和马健，以及北京交通大学的马晓乐和辛琪也参与了部分内容的编写。
感谢在写作和出版过程中给予作者大量帮助的相关老师及各位编辑！
由于作者水平所限，加之写作时间有限，书中可能还存在一些疏漏和不足之处，敬请各位老师和读者批评指正。联系邮箱：627173439@qq.com。
后祝读书快乐！

作者

《通信与电子信息工程专业导论》以新工科建设作为基本指导思想，以工程教育专业认证为基本要求，侧重于知识单元化，并对学生毕业的要求形成强有力的支撑。本书突出工程教育专业认证的特色，书中选编的知识可以对学生的自学能力、文献检索能力和通信工程专业热点研究能力有极大的提升。为了方便教学，作者为本书专门制作了高品质教学PPT，相关授课老师可以下载使用。另外，《通信与电子信息工程专业导论》各章后都提供了必要的习题供教学参考。 《通信与电子信息工程专业导论》共7章，涵盖的主要内容有通信与电子信息工程专业简介、通信工程专业培养方案解读、通信与信息系统研究内容概述、信号与信息处理研究内容概述、考研与就业、通信工程专业技能及自主学习和如何成为一名合格的毕业生。 《通信与电子信息工程专业导论》适合作为高等院校通信工程、电子信息工程和信息工程等相关专业的本科生和研究生教材或教学参考书，尤其适合作为高等院校电子信息类相关专业进行专业认证的参考书。

刘帅奇  毕业于北京交通大学计算机与信息技术学院，获工学博士学位。曾赴加拿大渥太华大学做访问学者。现为河北大学通信系系主任、副教授和硕士研究生导师。目前主要从事多维信号处理、图像处理和小波分析等相关研究。已发表和录用论文50多篇，其中包括20篇SCI检索期刊论文，15篇EI检索期刊论文。主持和参与与省部级相关项目15项，出版图书3部，参与出版图书2部。

赵杰  毕业于河北工业大学电气工程学院，获工学博士学位。曾任河北大学电子信息工程学院院长，在此期间赴澳大利亚维多利亚大学做访问学者。现为河北大学规划处处长、教授、信息与通信工程硕士研究生导师、管理科学与工程/仪器科学与技术博士研究生导师、*高等学校电子信息类教学指导委员会委员。长期从事图像处理技术的研究，主持和参与了多项与省部级课题，获河北省科技进步奖二等奖1项、河北省教学成果奖一等奖1项。

郑伟  毕业于哈尔滨理工大学测试计量技术及仪器专业，获博士学位。曾任河北大学通信系系主任。现为河北大学教授、硕士生导师，主讲本科生课程“数字图像处理与分析”与“信息论”，以及硕士研究生课程“数字图像处理”。研究方向为图像处理与分析、图像安全通信、图像加密和隐藏。

田晓燕  毕业于河北大学电子信息工程学院（与北京航空航天大学联合培养），获工学硕士学位。曾任河北大学通信系系主任。现为河北大学电子信息工程学院教授、硕士生导师，主讲“数字信号处理”“程控交换”“VHDL语言”等课程。研究方向为信道编译码与信息处理。主持和参与了多项高速数据通信的相关项目。

第1章  通信与电子信息工程专业简介 1
1.1  通信工程专业简介 1
1.2  电子信息工程专业简介 2
1.3  通信工程专业的历史演变 3
1.3.1  古代通信方式及特点 3
1.3.2  近代通信方式及特点 5
1.3.3  现代通信的特点及未来通信的发展趋势 9
1.4  通信的地位和作用 11
1.5  通信在各行业中的应用 12
1.5.1  通信在日常生活中的应用 12
1.5.2  通信在工业中的应用 19
1.5.3  通信在军事方面的应用 25
1.6  通信发展的不足 29
1.7  习题 30
第2章  通信工程专业培养方案解读 31
2.1  学科体系 31
2.1.1  我国现有的学科体系 31
2.1.2  相近学科 33
2.2  工程教育专业认证基本概念和要求 35
2.2.1  工程教育专业认证与华盛顿协议 36
2.2.2  工程教育专业认证的基本要求 39
2.3  毕业要求 41
2.4  通信工程专业培养方案 42
2.4.1  专业介绍及定位 42
2.4.2  培养目标 42
2.4.3  培养要求 43
2.4.4  学制、学位及毕业学分要求 43
2.4.5  课程体系设计思路与架构 44
2.4.6  课程体系设置与工程教育认证标准之间的关系 46
2.4.7  分学期教学计划与课程之间的关系 48
2.5  专业培养目标与毕业要求之间的关系 55
2.6  毕业要求指标点的分解与课程权重系数的确定 56
2.7  课程体系与毕业要求指标点的支撑关系 65
2.8  工程实践能力培养 75
2.9  习题 97
第3章  通信与信息系统研究内容概述 98
3.1  通信的任务 98
3.2  通信系统分类 101
3.3  通信系统的基本架构 108
3.4  通信系统基本理论 110
3.4.1  香农定理 110
3.4.2  信道编码与译码 111
3.4.3  信息加密与解密 116
3.5  常见的通信系统简介 117
3.5.1  移动通信系统 118
3.5.2  光纤通信系统 120
3.5.3  网络通信系统 121
3.5.4  卫星通信系统 123
3.5.5  物联网与智能网系统 124
3.6  习题 127
第4章  信号与信息处理研究内容概述 128
4.1  信号与信息处理专业简介 128
4.2  信号的基本概念及分类 129
4.3  信息的获取与存储 131
4.3.1  信息的获取 131
4.3.2  信息的数字化表示 136
4.3.3  信息的存储 144
4.4  信号与信息处理的基本原理 146
4.4.1  信号与信息处理的发展历程 146
4.4.2  信号与信息处理的基本流程 148
4.5  信号与信息处理常见的应用领域 149
4.5.1  通信信号处理 150
4.5.2  数字音频信号处理 151
4.5.3  数字图像处理 152
4.5.4  数字视频处理 160
4.5.5  生物医学信号处理 164
4.5.6  复杂网络简介 169
4.6  习题 170
第5章  考研与就业 171
5.1  考研与就业的各自出路 171
5.1.1  考研 171
5.1.2  就业 174
5.1.3  考研与就业对比分析 176
5.2  国内通信方向知名高校院系介绍 177
5.2.1  北京邮电大学 178
5.2.2  电子科技大学 180
5.2.3  西安电子科技大学 181
5.2.4  清华大学 182
5.2.5  北京大学 184
5.2.6  北京交通大学 186
5.2.7  北京理工大学 189
5.2.8  北京航空航天大学 191
5.2.9  华中科技大学 193
5.2.10  东南大学 194
5.3  国内知名通信行业企业简介及招聘需求分析 196
5.3.1  华为技术 196
5.3.2  小米科技 199
5.3.3  大唐电信 201
5.3.4  烽火通信 202
5.3.5  享通集团 204
5.3.6  中天科技 208
5.3.7  中国移动 209
5.3.8  中国电信 209
5.3.9  中国联通 210
5.3.10  中兴通讯 210
5.4  习题 212
第6章  通信工程专业技能及自主学习 213
6.1  软件开发语言与工具 213
6.1.1  C语言 213
6.1.2  MATLAB编程软件 215
6.1.3  Android平台 222
6.1.4  Python语言 228
6.2  硬件开发平台 233
6.2.1  单片机 233
6.2.2  DSP芯片 235
6.2.3  EDA技术 237
6.3  仿真软件 240
6.3.1  Simulink工具箱 240
6.3.2  SimuWorks仿真平台 242
6.3.3  LTspice电路仿真软件 243
6.3.4  Multisim软件 244
6.3.5  Proteus软件 251
6.3.6  SystemView仿真软件 251
6.4  仪器设备 253
6.4.1  示波器 253
6.4.2  信号发生器 260
6.4.3  万用表 263
6.4.4  频谱分析仪 267
6.4.5  频率计 269
6.5  文献检索 270
6.6  自主学习 275
6.6.1  自主学习的特点 275
6.6.2  如何培养自主学习的能力 279
6.7  习题 283
第7章  如何成为一名合格的毕业生 284
7.1  自我审视 284
7.2  学习方法与学习态度 285
7.2.1  学会在大学里学习 285
7.2.2  科学的学习方法 290
7.2.3  学会动手 291
7.2.4  学会思考 293
7.3  意识与意志 295
7.3.1  意识 295
7.3.2  意志 297
7.4  素质培养 299
7.5  竞赛 302
7.6  资格认证 306
7.7  工程实践能力 310
7.8  不可忽略的非技术因素 311
7.9  习题 313
参考文献 314

《通信与电子信息工程专业导论》以新工科建设作为基本指导思想，以工程教育专业认证为基本要求，侧重于知识单元化，并对学生毕业的要求形成强有力的支撑。本书突出工程教育专业认证的特色，书中选编的知识可以对学生的自学能力、文献检索能力和通信工程专业热点研究能力有极大的提升。为了方便教学，作者为本书专门制作了高品质教学PPT，相关授课老师可以下载使用。另外，《通信与电子信息工程专业导论》各章后都提供了必要的习题供教学参考。 《通信与电子信息工程专业导论》共7章，涵盖的主要内容有通信与电子信息工程专业简介、通信工程专业培养方案解读、通信与信息系统研究内容概述、信号与信息处理研究内容概述、考研与就业、通信工程专业技能及自主学习和如何成为一名合格的毕业生。 《通信与电子信息工程专业导论》适合作为高等院校通信工程、电子信息工程和信息工程等相关专业的本科生和研究生教材或教学参考书，尤其适合作为高等院校电子信息类相关专业进行专业认证的参考书。

刘帅奇  毕业于北京交通大学计算机与信息技术学院，获工学博士学位。曾赴加拿大渥太华大学做访问学者。现为河北大学通信系系主任、副教授和硕士研究生导师。目前主要从事多维信号处理、图像处理和小波分析等相关研究。已发表和录用论文50多篇，其中包括20篇SCI检索期刊论文，15篇EI检索期刊论文。主持和参与与省部级相关项目15项，出版图书3部，参与出版图书2部。

赵杰  毕业于河北工业大学电气工程学院，获工学博士学位。曾任河北大学电子信息工程学院院长，在此期间赴澳大利亚维多利亚大学做访问学者。现为河北大学规划处处长、教授、信息与通信工程硕士研究生导师、管理科学与工程/仪器科学与技术博士研究生导师、*高等学校电子信息类教学指导委员会委员。长期从事图像处理技术的研究，主持和参与了多项与省部级课题，获河北省科技进步奖二等奖1项、河北省教学成果奖一等奖1项。

郑伟  毕业于哈尔滨理工大学测试计量技术及仪器专业，获博士学位。曾任河北大学通信系系主任。现为河北大学教授、硕士生导师，主讲本科生课程“数字图像处理与分析”与“信息论”，以及硕士研究生课程“数字图像处理”。研究方向为图像处理与分析、图像安全通信、图像加密和隐藏。

田晓燕  毕业于河北大学电子信息工程学院（与北京航空航天大学联合培养），获工学硕士学位。曾任河北大学通信系系主任。现为河北大学电子信息工程学院教授、硕士生导师，主讲“数字信号处理”“程控交换”“VHDL语言”等课程。研究方向为信道编译码与信息处理。主持和参与了多项高速数据通信的相关项目。