認識通信課程第7次課-第4章-通信基礎(chǔ)與載波通信4.1～4.2.2

-3-教學單元教案授課題目第7次課第4章_通信基礎(chǔ)與載波通信4.1～4.2.2教學時數(shù)2授課時間第7周教學目的與要求：1、了解香農(nóng)定理、奈奎斯特定理2、了解三種時頻變換法則3、掌握模擬載波多路通信原理教學基本內(nèi)容：1、香農(nóng)定理、奈奎斯特定理2、三種時頻變換法則模擬載波多路通信原理3、模擬載波多路通信原理教學重點、難點：1、重點模擬載波多路通信原理2、難點香農(nóng)定理、奈奎斯特定理、三種時頻變換法則教學方法：1、講授法：通過生動語言直接向?qū)W生系統(tǒng)連貫地傳授知識的方法；2、啟發(fā)式教學法：充分利用多媒體效果，牢牢抓住學生的好奇心，啟發(fā)學生觀察分析，歸納總結(jié)；3、情景教學法：導(dǎo)入、講授新課時，注重創(chuàng)設(shè)一定情景，以便于激發(fā)學生學習興趣，啟發(fā)學生思考；4、案例教學法：通過案例和故事引入，講解知識點，讓學生更好地理解。教學方式：采用超星學習通互動、課件展示、設(shè)備演示、黑板板書等教學手段。教學手段：故事化+案例化+理論一體的方法。老師課堂講解、討論、學生課后看書和網(wǎng)上資源自學，課堂提問了解學生掌握情況，課后交流進一步了解學生實際接收知識的效果。1.知識設(shè)計本節(jié)課在整個課程中的地位：通信基礎(chǔ)與載波通信在本《認識通信》課程中的地位為第7次授課。授課對象為202x級通信（本）n班。2.方法設(shè)計提出問題組織學生進行討論；針對問題進行詳細講解；添加課程思政元素；安全教育；課堂總結(jié)；布置作業(yè)。3.活動設(shè)計添加師生互動內(nèi)容、課程思政內(nèi)容、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)內(nèi)容、安全教育內(nèi)容。4.時間設(shè)計本課程教學過程中的各時間節(jié)點的內(nèi)容處理：（1）提前到課堂準備上課用到的PPT、現(xiàn)場或超星點名；（2）板書本節(jié)課內(nèi)容提要提醒學生在學習過程中注意要點；（3）開課后進入提問環(huán)節(jié)吸引學生注意，激發(fā)好奇心，通過學習通選取學生回答問題；（4）本節(jié)課知識介紹詳細介紹知識要點。（5）引入課程思政將專業(yè)知識介紹與學生政治思想素質(zhì)相結(jié)合；（6）引入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)題目將本節(jié)知識內(nèi)容與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想相結(jié)合；（7）課堂總結(jié)回顧重溫所講主要內(nèi)容；（8）布置作業(yè)供學生課后復(fù)習和提高；教學過程：【引入：5分鐘】【核心內(nèi)容講解：80分鐘】【教學小結(jié)】：5分鐘理論講解75分鐘，課程討論，互動和測試5分鐘。第6次課回顧1.宇宙通信、水下通信、地下通信實現(xiàn)了上天入地下海的通信。2.衛(wèi)星導(dǎo)航解決了人與物的定位問題。下面問題還有待解決：有限的信道資源究竟能承載多少通信業(yè)務(wù)？這些問題將在本次課中進行探索。第4章萬人通話共信道的奧妙4.1奠定通信基礎(chǔ)的定理4.2載波頻分讓萬人共線通信4.3輪流間斷分時通信的天機4.4空間蜂窩分割突破的無線瓶頸4.5碼分多址形成的信道復(fù)用窗口提出問題：討論11.香農(nóng)定理主要內(nèi)容有哪些？2.奈奎斯特采樣定理是什么？3.傅立葉變換的應(yīng)用價值是什么？4.1奠定通信基礎(chǔ)的定理4.2.1載波打開的信道天窗具體講解：17見PPT6頁～PPT23頁。課程思政1傅里葉變換、拉普拉斯變換、z變換都是從不同的視角來分析信號在時域與頻域之間的內(nèi)在聯(lián)系和特點，是信號時域與頻域分析之間的重要橋梁。在分析信號時，有時我們可以從時域特性去考查，觀察的是信號的幅度隨時間的變化情況。有時我們可以從頻域特性去考查，觀察的是信號的幅度隨頻率的變化情況。兩者本質(zhì)上是一回事，但特性不一樣。同樣，在我們觀察身邊的人和事時，也不同的角度去考察，會有不同的結(jié)論。例如我們可以從政治思想角度去評判一個人的人品，也可從學習成績?nèi)ピu判一個人的學識水平。但要全面評價一個人時，就應(yīng)從多角度去觀察，這樣才能客觀公正，知人善任。4.2載波頻分讓萬人共線通信提出問題：討論21.多路載波通信的基礎(chǔ)是什么？2.OFDM分類有哪些？具體講解：16見PPT26頁～PPT42頁。安全教育雙邊帶和單邊帶調(diào)制時，發(fā)送端所發(fā)出的信號中不包含載波信號。當接收端要解調(diào)制信號時，必須產(chǎn)生一個與發(fā)送端載波信號的頻率、相位完全相同的信號，否則解調(diào)制后的信號就會與原信號之間存在一個差頻或差相，導(dǎo)致信號失真。這類似于人對自然規(guī)律的認識一樣，往往人們不能使規(guī)律與認知兩者達到完全一致，導(dǎo)致認識偏差。因此我們應(yīng)當竭盡可能地調(diào)整、完善我們對自然規(guī)律的認識，這就是永無止盡的學習，切忌驕傲。課程思政2對載波信號的振幅、頻率、相位、正交調(diào)制，理論上是一個數(shù)學問題，更確切地講就是一個三角函數(shù)的運算問題。不同的運算方法就可得到不同的對信號的調(diào)制方式，并最終產(chǎn)生不同的通信體制。這里我們可以看到理論對實踐的重要影響和推動作用。因此我們應(yīng)當高度重視對基礎(chǔ)理論的學習，并將其應(yīng)用到通信專業(yè)中，才能使我國的通信引領(lǐng)全球。例如華為的5G技術(shù)就包涵了大量先進算法。為加大理論研究投入力度，華為花百萬年薪聘用俄國數(shù)學天才?！窘虒W小結(jié)】：5分鐘第4章萬人通話共信道的奧妙 4.1奠定通信基礎(chǔ)的定理 4.1.1香農(nóng)定理 4.1.2奈奎斯特定理 4.1.3傅里葉變換 4.2載波頻分讓萬人共線通信 4.2.1載波打開的信道天窗 4.2.2連續(xù)時間模擬信號的載波調(diào)制香農(nóng)提出了信息論，揭示了信息和通信傳輸內(nèi)容的本質(zhì)，指出了信道傳輸能力的計算公式。尤其是信道的總傳輸容量遠大于我們單個用戶所要傳輸?shù)男畔⒘浚@才使信道復(fù)用成為可能。奈奎斯特指出了多路信號傳輸時各路信號頻率間的最小間隔，為不失真信道復(fù)用提供了依據(jù)。傅里葉揭示了信號時域與頻域之間的內(nèi)存聯(lián)系，為以時、頻兩種方式進行相同信號傳輸?shù)於嘶A(chǔ)。頻率復(fù)用使信道的傳輸能力得到了充分挖掘。補充內(nèi)容1、思政內(nèi)容2、安全教育思考題、討論、作業(yè)：1、單詞比特(bit)是誰最先提出的？2、數(shù)據(jù)壓縮的極限是什么？3、香農(nóng)曾提出的哪些定理成了信息論的基礎(chǔ)理論？4、若某音頻電話線容許的頻率范圍為3000Hz，信噪比是100，這時調(diào)制解調(diào)器的極限是多少？5、若信號最高頻率為4000Hz，使解調(diào)制后的信號頻譜不會與輸入的基帶信號頻譜相重疊的最低載波頻率為多少？6、傅里葉變換能將某個函數(shù)表示成什么基函數(shù)的線性組合或者積分？7、利用傅氏變換，信號通信線性時不變系統(tǒng)的卷積運算可變成什么運算？8、拉普拉斯變換與傅里葉變換的關(guān)系是什么？9、序列在單位圓上的z變換與傅里葉變換的關(guān)系是什么？10、一個話音的基帶信號是多少？11、什么是載波通信？12、什么是被調(diào)信號、調(diào)制信號？13、什么是單邊帶調(diào)制？14、有線載波電話通信系統(tǒng)主要由哪些部分組成？15、什么是調(diào)頻信號？參考資料（含參考書籍、文獻、網(wǎng)絡(luò)資料）：1、選用教材：陳金鷹編《認識通信》，北京：機械工業(yè)出版社，2022.72、參考教材：陳金鷹編《通信導(dǎo)論》（第2版），北京：機械工業(yè)出版社，2019.93、百度、知網(wǎng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源教學后記：本次課是《認識通信》的第七次授課，主要涉及香農(nóng)定理、奈奎