认识通信课程第7次课-第4章-通信基础与载波通信4.1～4.2.2

-3-教学单元教案授课题目第7次课第4章_通信基础与载波通信4.1～4.2.2教学时数2授课时间第7周教学目的与要求：1、了解香农定理、奈奎斯特定理2、了解三种时频变换法则3、掌握模拟载波多路通信原理教学基本内容：1、香农定理、奈奎斯特定理2、三种时频变换法则模拟载波多路通信原理3、模拟载波多路通信原理教学重点、难点：1、重点模拟载波多路通信原理2、难点香农定理、奈奎斯特定理、三种时频变换法则教学方法：1、讲授法：通过生动语言直接向学生系统连贯地传授知识的方法；2、启发式教学法：充分利用多媒体效果，牢牢抓住学生的好奇心，启发学生观察分析，归纳总结；3、情景教学法：导入、讲授新课时，注重创设一定情景，以便于激发学生学习兴趣，启发学生思考；4、案例教学法：通过案例和故事引入，讲解知识点，让学生更好地理解。教学方式：采用超星学习通互动、课件展示、设备演示、黑板板书等教学手段。教学手段：故事化+案例化+理论一体的方法。老师课堂讲解、讨论、学生课后看书和网上资源自学，课堂提问了解学生掌握情况，课后交流进一步了解学生实际接收知识的效果。1.知识设计本节课在整个课程中的地位：通信基础与载波通信在本《认识通信》课程中的地位为第7次授课。授课对象为202x级通信（本）n班。2.方法设计提出问题组织学生进行讨论；针对问题进行详细讲解；添加课程思政元素；安全教育；课堂总结；布置作业。3.活动设计添加师生互动内容、课程思政内容、创新创业内容、安全教育内容。4.时间设计本课程教学过程中的各时间节点的内容处理：（1）提前到课堂准备上课用到的PPT、现场或超星点名；（2）板书本节课内容提要提醒学生在学习过程中注意要点；（3）开课后进入提问环节吸引学生注意，激发好奇心，通过学习通选取学生回答问题；（4）本节课知识介绍详细介绍知识要点。（5）引入课程思政将专业知识介绍与学生政治思想素质相结合；（6）引入创新创业题目将本节知识内容与创新创业思想相结合；（7）课堂总结回顾重温所讲主要内容；（8）布置作业供学生课后复习和提高；教学过程：【引入：5分钟】【核心内容讲解：80分钟】【教学小结】：5分钟理论讲解75分钟，课程讨论，互动和测试5分钟。第6次课回顾1.宇宙通信、水下通信、地下通信实现了上天入地下海的通信。2.卫星导航解决了人与物的定位问题。下面问题还有待解决：有限的信道资源究竟能承载多少通信业务？这些问题将在本次课中进行探索。第4章万人通话共信道的奥妙4.1奠定通信基础的定理4.2载波频分让万人共线通信4.3轮流间断分时通信的天机4.4空间蜂窝分割突破的无线瓶颈4.5码分多址形成的信道复用窗口提出问题：讨论11.香农定理主要内容有哪些？2.奈奎斯特采样定理是什么？3.傅立叶变换的应用价值是什么？4.1奠定通信基础的定理4.2.1载波打开的信道天窗具体讲解：17见PPT6页～PPT23页。课程思政1傅里叶变换、拉普拉斯变换、z变换都是从不同的视角来分析信号在时域与频域之间的内在联系和特点，是信号时域与频域分析之间的重要桥梁。在分析信号时，有时我们可以从时域特性去考查，观察的是信号的幅度随时间的变化情况。有时我们可以从频域特性去考查，观察的是信号的幅度随频率的变化情况。两者本质上是一回事，但特性不一样。同样，在我们观察身边的人和事时，也不同的角度去考察，会有不同的结论。例如我们可以从政治思想角度去评判一个人的人品，也可从学习成绩去评判一个人的学识水平。但要全面评价一个人时，就应从多角度去观察，这样才能客观公正，知人善任。4.2载波频分让万人共线通信提出问题：讨论21.多路载波通信的基础是什么？2.OFDM分类有哪些？具体讲解：16见PPT26页～PPT42页。安全教育双边带和单边带调制时，发送端所发出的信号中不包含载波信号。当接收端要解调制信号时，必须产生一个与发送端载波信号的频率、相位完全相同的信号，否则解调制后的信号就会与原信号之间存在一个差频或差相，导致信号失真。这类似于人对自然规律的认识一样，往往人们不能使规律与认知两者达到完全一致，导致认识偏差。因此我们应当竭尽可能地调整、完善我们对自然规律的认识，这就是永无止尽的学习，切忌骄傲。课程思政2对载波信号的振幅、频率、相位、正交调制，理论上是一个数学问题，更确切地讲就是一个三角函数的运算问题。不同的运算方法就可得到不同的对信号的调制方式，并最终产生不同的通信体制。这里我们可以看到理论对实践的重要影响和推动作用。因此我们应当高度重视对基础理论的学习，并将其应用到通信专业中，才能使我国的通信引领全球。例如华为的5G技术就包涵了大量先进算法。为加大理论研究投入力度，华为花百万年薪聘用俄国数学天才。【教学小结】：5分钟第4章万人通话共信道的奥妙 4.1奠定通信基础的定理 4.1.1香农定理 4.1.2奈奎斯特定理 4.1.3傅里叶变换 4.2载波频分让万人共线通信 4.2.1载波打开的信道天窗 4.2.2连续时间模拟信号的载波调制香农提出了信息论，揭示了信息和通信传输内容的本质，指出了信道传输能力的计算公式。尤其是信道的总传输容量远大于我们单个用户所要传输的信息量，这才使信道复用成为可能。奈奎斯特指出了多路信号传输时各路信号频率间的最小间隔，为不失真信道复用提供了依据。傅里叶揭示了信号时域与频域之间的内存联系，为以时、频两种方式进行相同信号传输奠定了基础。频率复用使信道的传输能力得到了充分挖掘。补充内容1、思政内容2、安全教育思考题、讨论、作业：1、单词比特(bit)是谁最先提出的？2、数据压缩的极限是什么？3、香农曾提出的哪些定理成了信息论的基础理论？4、若某音频电话线容许的频率范围为3000Hz，信噪比是100，这时调制解调器的极限是多少？5、若信号最高频率为4000Hz，使解调制后的信号频谱不会与输入的基带信号频谱相重叠的最低载波频率为多少？6、傅里叶变换能将某个函数表示成什么基函数的线性组合或者积分？7、利用傅氏变换，信号通信线性时不变系统的卷积运算可变成什么运算？8、拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系是什么？9、序列在单位圆上的z变换与傅里叶变换的关系是什么？10、一个话音的基带信号是多少？11、什么是载波通信？12、什么是被调信号、调制信号？13、什么是单边带调制？14、有线载波电话通信系统主要由哪些部分组成？15、什么是调频信号？参考资料（含参考书籍、文献、网络资料）：1、选用教材：陈金鹰编《认识通信》，北京：机械工业出版社，2022.72、参考教材：陈金鹰编《通信导论》（第2版），北京：机械工业出版社，2019.93、百度、知网相关网络资源教学后记：本次课是《认识通信》的第七次授课，主要涉及香农定理、奈奎