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一、課程的結構體系和教學內容的優化
目前,《通信技術》這門課講解內容有:(1)均勻傳輸線理論與天線的基本概念,主要介紹均勻傳輸線方程及其解,傳輸線的阻抗與狀態參數、無耗傳輸線的狀態分析,評價天線性能的幾個主要指標,基本振子輻射和天線常用的各種電參數;(2)微波中繼通信系統,主要介紹數字微波中繼通信的概念,工作原理,設備組成,微波中繼站的轉接方式;(3)衛星通信系統,主要介紹通信衛星和地球站,衛星通信的分類、工作頻率及其特點;(4)光纖通信系統,主要介紹光纖的結構與分類,光纖的導光原理和傳輸特性,光纖通信的主要特點,數字光纖通信系統的組成和工作原理;(5)移動通信系統,主要介紹移動通信的特點和工作方式,移動通信中無線電波的傳播特性,移動通信組網技術,數字調制技術,蜂窩移動通信系統.
參照國內外重點大學此類相關課程教材,結合自身的特點,需適當調整《通信技術》這門課程的結構體系和教學內容,尤應增加當今最前沿的通信技術及其發展趨勢,拓寬學生的知識面,如3G通信技術在現實中的應用及其市場發展前景,認知無線電技術基本概念及其主要研究成果,激光通信技術,可見光通信技術等.《通信技術》課程大部分相關教材內容很少揭示通信問題所對應的數學模型,很少用數學的理論去解釋一些通信中的結論,而數學類專業學生的數學理論基礎扎實,教學中可以補充相應內容引導學生應用數學理論、方法研究通信中的問題.比如,講解均勻傳輸線理論時,可以與學生一起建立均勻傳輸線系統數學模型,得到傳輸線上任意一點z處電壓和電流的基本方程式中:U、I分別為電壓、電流,Z=R+jwL為單位長度的串聯阻抗,Y=G+jwC為單位長度的并聯導納.
數學類專業學生求解上式方程的穩態解是件容易的事,因此可以安排學生自己求出方程的解,最后再將方程解中各個參量的物理意義解釋清楚.這樣,學生不僅可以體會到學習數學的用途和運用數學理論、方法解決問題的快樂,而且對通信知識的理解更加深刻.再比如,衛星通信系統按軌道分類有低軌道和中高軌道,可以引導學生推導軌道高低與通信衛星電波覆蓋地球表面的關系,使學生了解需要多少顆衛星才能實現全球通,進一步考慮通信衛星使用壽命、發射成本、維護難易、干擾的抑制以及保密性能等因素,建立一個多目標評估系統,根據多目標優化理論,建立數學模型,通過數學方法分析模型,結合軟件進行數值仿真驗證,最終提出實際可行的參考報告.《通信技術》課程每個章節都有這方面的內容,在教學過程中應注意挖掘這樣的教學素材.
二、教學觀念、手段的更新
以往教師講授《通信技術》這門課主要是單向說教,老師唱獨角戲,形式單調,調動學生主觀能動性、培養學生創新能力的方法欠缺.教學應從單純的知識傳授轉變為研究式的教學,用研究式的教學作為提高教學質量和教學水平的重要手段.
研究式教學要求充分發揮師生雙方的主動性和創造性,這對于習慣了“模仿+記憶”的教學模式的學生來說必然會碰到更大的困難.在講授天線、衛星通信、光纖通信以及移動通信等內容時,老師可以先布置課外查詢任務,查閱這些技術的起源、發展、現狀及未來趨勢,然后讓學生在課堂上交流對這些內容的認識、理解.老師根據學生交流情況匯總那些理解不清的概念、技術等內容,然后詳細講明白“是什么”和“為什么”.現在網上有大量的新技術科普片,觀看科普片同樣可以獲得新知識,也是豐富課堂教學方式的途徑之一.因此可以收集天線、衛星通信、移動通信、激光通信等新技術的科教宣傳片,在授課過程中穿插科教宣傳片,使學生能更加直觀理解通信相關技術.
三、課外專題的研討
組織興趣小組,分組進行課外專題研究,最終各小組形成討論專題報告,并在全班進行研究結果的回報.其目的是進一步強化運用數學理論、方法解決實際問題的能力,同時培養學生的科研、創新能力.課外討論專題具體如下:1.智能天線在實際中的應用,采用智能天線提高系統容量及服務質量的數學模型,解決該模型的數學方法及其性能分析.2.為什么要使用MIMO系統?如何做到在不增加總的發射功率或者帶寬的情況下,使MIMO信道容量隨發送、接收天線數有顯著增長.3.同步衛星的軌道高度計算,低軌道小衛星通信中信道公平合理切換策略,衛星通信技術的信號覆蓋問題所對應的數學模型,結合性能、實用性、成本、市場價值等因素如何優化模型.4.編碼技術被認為是克服由噪聲、自然干擾、人為干擾、衰落以及其他信道損耗所造成的不良影響的一種有效方法,研究編碼問題中的數學方法應用.5.頻率復用是通信中一項重要技術,建立頻率分配優化方案,在實際應用系統中如何通過優化的數學模型參數設置,減少系統整體信道間的總干擾,提高通信系統的通信質量.6.MIMO信號檢測就是按照一定的準則從被噪聲和干擾所污染的接收矢量r中譯出發射符號矢量s.根據MIMO信號發送方式的不同,往往會采取不同的檢測算法.建立MIMO系統的信號檢測的系統模型,比較不同的檢測算法的性能,針對某些算法不足,提出改進的方法.
作者:戴建新蔣志芳殷曉暉單位:南京郵電大學理學院