数学类专业学生通信技术的革新探究范文

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一、课程的结构体系和教学内容的优化

目前，《通信技术》这门课讲解内容有:(1)均匀传输线理论与天线的基本概念，主要介绍均匀传输线方程及其解，传输线的阻抗与状态参数、无耗传输线的状态分析，评价天线性能的几个主要指标，基本振子辐射和天线常用的各种电参数;(2)微波中继通信系统，主要介绍数字微波中继通信的概念，工作原理，设备组成，微波中继站的转接方式;(3)卫星通信系统，主要介绍通信卫星和地球站，卫星通信的分类、工作频率及其特点;(4)光纤通信系统，主要介绍光纤的结构与分类，光纤的导光原理和传输特性，光纤通信的主要特点，数字光纤通信系统的组成和工作原理;(5)移动通信系统，主要介绍移动通信的特点和工作方式，移动通信中无线电波的传播特性，移动通信组网技术，数字调制技术，蜂窝移动通信系统．

参照国内外重点大学此类相关课程教材，结合自身的特点，需适当调整《通信技术》这门课程的结构体系和教学内容，尤应增加当今最前沿的通信技术及其发展趋势，拓宽学生的知识面，如3G通信技术在现实中的应用及其市场发展前景，认知无线电技术基本概念及其主要研究成果，激光通信技术，可见光通信技术等．《通信技术》课程大部分相关教材内容很少揭示通信问题所对应的数学模型，很少用数学的理论去解释一些通信中的结论，而数学类专业学生的数学理论基础扎实，教学中可以补充相应内容引导学生应用数学理论、方法研究通信中的问题．比如，讲解均匀传输线理论时，可以与学生一起建立均匀传输线系统数学模型，得到传输线上任意一点z处电压和电流的基本方程式中:U、I分别为电压、电流，Z=R+jwL为单位长度的串联阻抗，Y=G+jwC为单位长度的并联导纳．

数学类专业学生求解上式方程的稳态解是件容易的事，因此可以安排学生自己求出方程的解，最后再将方程解中各个参量的物理意义解释清楚．这样，学生不仅可以体会到学习数学的用途和运用数学理论、方法解决问题的快乐，而且对通信知识的理解更加深刻．再比如，卫星通信系统按轨道分类有低轨道和中高轨道，可以引导学生推导轨道高低与通信卫星电波覆盖地球表面的关系，使学生了解需要多少颗卫星才能实现全球通，进一步考虑通信卫星使用寿命、发射成本、维护难易、干扰的抑制以及保密性能等因素，建立一个多目标评估系统，根据多目标优化理论，建立数学模型，通过数学方法分析模型，结合软件进行数值仿真验证，最终提出实际可行的参考报告．《通信技术》课程每个章节都有这方面的内容，在教学过程中应注意挖掘这样的教学素材．

二、教学观念、手段的更新

以往教师讲授《通信技术》这门课主要是单向说教，老师唱独角戏，形式单调，调动学生主观能动性、培养学生创新能力的方法欠缺．教学应从单纯的知识传授转变为研究式的教学，用研究式的教学作为提高教学质量和教学水平的重要手段．

研究式教学要求充分发挥师生双方的主动性和创造性，这对于习惯了“模仿+记忆”的教学模式的学生来说必然会碰到更大的困难．在讲授天线、卫星通信、光纤通信以及移动通信等内容时，老师可以先布置课外查询任务，查阅这些技术的起源、发展、现状及未来趋势，然后让学生在课堂上交流对这些内容的认识、理解．老师根据学生交流情况汇总那些理解不清的概念、技术等内容，然后详细讲明白“是什么”和“为什么”．现在网上有大量的新技术科普片，观看科普片同样可以获得新知识，也是丰富课堂教学方式的途径之一．因此可以收集天线、卫星通信、移动通信、激光通信等新技术的科教宣传片，在授课过程中穿插科教宣传片，使学生能更加直观理解通信相关技术．

三、课外专题的研讨

组织兴趣小组，分组进行课外专题研究，最终各小组形成讨论专题报告，并在全班进行研究结果的回报．其目的是进一步强化运用数学理论、方法解决实际问题的能力，同时培养学生的科研、创新能力．课外讨论专题具体如下:1．智能天线在实际中的应用，采用智能天线提高系统容量及服务质量的数学模型，解决该模型的数学方法及其性能分析．2．为什么要使用MIMO系统?如何做到在不增加总的发射功率或者带宽的情况下，使MIMO信道容量随发送、接收天线数有显著增长．3．同步卫星的轨道高度计算，低轨道小卫星通信中信道公平合理切换策略，卫星通信技术的信号覆盖问题所对应的数学模型，结合性能、实用性、成本、市场价值等因素如何优化模型．4．编码技术被认为是克服由噪声、自然干扰、人为干扰、衰落以及其他信道损耗所造成的不良影响的一种有效方法，研究编码问题中的数学方法应用．5．频率复用是通信中一项重要技术，建立频率分配优化方案，在实际应用系统中如何通过优化的数学模型参数设置，减少系统整体信道间的总干扰，提高通信系统的通信质量．6．MIMO信号检测就是按照一定的准则从被噪声和干扰所污染的接收矢量r中译出发射符号矢量s．根据MIMO信号发送方式的不同，往往会采取不同的检测算法．建立MIMO系统的信号检测的系统模型，比较不同的检测算法的性能，针对某些算法不足，提出改进的方法．

作者：戴建新蒋志芳殷晓晖单位：南京邮电大学理学院