《无线通信与网络》教学大纲

《无线通信与网络》教学大纲课程编号：13220601英文名称：WirelessCommunicationandNetworking学分：3学时：总学时64学时，其中理论32学时，实践32学时先修课程：电路与电子技术、计算机网络课程类别：专业拓展课授课对象：网络工程专业学生教学单位：机械与电气工程学院修读学期：第5学期一、课程描述和目标《无线通信与网络》是一门网络工程高年级学生的专业选修课。在通信网与计算机网日益融合、无线互联无处不在的大背景下，本课程在计算机网络基本知识的基础上，着重加强学生对网络的物理层和MAC层的认识和理解，使学生掌握无线通信和无线组网的原理和技术，拓宽其知识面和就业面，为学生将来从事无线通信与网络领域的技术工作打下良好的基础。本课程拟达到的课程目标包括如下几个方面。课程目标1：掌握无线通信与无线组网的原理和基本理论，了解无线信道的特性，理解掌握通过无线信道进行信息传输和组网的主要技术。课程目标2：加强对网络协议模型中物理层和MAC层的认识和理解，掌握无线通信链路的建模方法，在此基础上理解影响无线通信网络性能的关键因素，了解蜂窝移动通信网和室内无线网络的协议和系统。课程目标3：准确把握无线通信与网络的理论模型和实际工程问题的关系，能够将理论结果正确用于指导实际系统的设计。课程目标4：初步具备使用MATLAB等常用工程软件建模无线通信链路与无线网络并进行性能分析的能力，为学生从事相关领域的技术研发和应用工作提供基础。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重1-1：能够将数学、自然科学等知识应用在网络工程相关领域的工程问题的表述中，掌握对网络工程问题进行抽象和数学建模能力课程目标1H2-1：能够理解网络工程领域问题的复杂性，能够应用数学、自然科学和工程科学的基本知识正确识别、表述复杂工程问题，掌握复杂工程问题的设计目标和制约条件的表达方式课程目标2M4-1：能够针对复杂网络工程问题本质或需求特性设计实验，掌握实验数据与结果的采集、整理与分析的基本方法课程目标3H5-1：能够选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具完成网络工程相关领域的复杂工程问题的预测与模拟课程目标4M三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1无线通信与无线网络概述掌握无线通信的基本概念，了解发展历程，初步了解通过无线信道进行通信与组网的关键技术问题。重点难点：无线通信的基本概念德育要求：通过对无线通信与网络发展历程的介绍，培养学生追求真理的精神和改造世界的理想2讲授式启发式课程目标1课程目标22信号与信息传输掌握信号波形与频谱的概念，掌握线性系统的基本性质，理解通过信号承载信息的基本原理。重点难点：信号频谱的概念德育要求：通过介绍信号的时域和频域表示，加强学生从不同角度观察、思考、解释问题的能力，避免陷入单一、机械的思维模式4讲授式启发式课程目标1课程目标23数字通信基础掌握调制的概念，了解通信系统中噪声的来源和性质，理解噪声中信号检测的基本原则和方法；掌握通信系统的基本结构，了解纠错码，了解信道容量的概念。重点难点：调制的概念和噪声的特性德育要求：通过介绍纠错码和信道容量的关系，理解理论对实践的指导作用和实践对真理的检验作用。6讲授式启发式课程目标1课程目标24无线信道了解天线与电波传播的基本原理，理解路径损耗和额阴影效应，掌握无线信道中衰落的来源和基本特性。重点难点：衰落的概念和特性德育要求：通过无线信号传播和光线传播的类比，使学生认识事物一般规律和各自特征的关系4讲授式启发式课程目标1课程目标2课程目标35无线传输技术掌握分集的概念，了解均衡的原理，理解OFDM的基本原理，了解多天线通信系统的原理。重点难点：分集为何能对抗衰落德育要求：通过介绍贝尔实验室发明多天线技术的过程和影响，使学生了解原始创新的重要性，培养学生的创新意识6讲授式启发式课程目标1课程目标2课程目标36多用户通信与组网掌握信道复用的概念，理解基本的多址通信方法，了解多用户通信与组网的基本方法。重点难点：如何进行信道复用德育要求：通过对组网中协作通信技术的介绍，使学生体会到合作能够产生1+1>2的效果，培养学生的集体协作意识4讲授式启发式课程目标1课程目标2课程目标37蜂窝移动通信网络与协议掌握蜂窝网络的基本概念，了解移动通信系统的演进，了解3GPP协议。重点难点：蜂窝网络德育要求：通过介绍我国在3G到5G标准演进过程中地位的变迁，激励学生为民族产业做出贡献4讲授式启发式课程目标1课程目标2课程目标38室内无线网络与协议掌握无线局域网的基本概念，了解IEEE802协议，了解WiFi、蓝牙等室内无线网络；了解室内可见光通信。重点难点：无线局域网德育要求：通过对室内可见光通信的介绍，激励学生学习先进技术，追逐科技前沿2讲授式启发式课程目标1课程目标2课程目标3合计32序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1MATLAB、Simulink和通信工具箱熟悉MATLAB语言；掌握Simulink的基本使用方法；了解MATLAB通信工具箱的功能；进行简单通信系统演示（必修）4验证课程目标3课程目标42信号的波形与频谱使用Simulink模拟示波器的使用；掌握基本信号生成、变换方法和信号频谱基本分析方法（必修）4设计课程目标3课程目标43信号通过线性系统使用Simulink模拟线性系统，观察信号通过线性系统的时域与频域特性（必修）4设计课程目标3课程目标44数字调制与解调使用Simulink模拟数字调制和解调的基本过程，观察数字调制波形（必修）4设计课程目标3课程目标45简单通信链路仿真使用MATLAB进行基本的数字调制、传输、检测仿真，进行误码率统计，画出性能曲线，并与理论性能曲线相比较（必修）4综合课程目标3课程目标46OFDM通信链路仿真使用MATLAB进行OFDM传输和解调仿真，并进行性能分析（必修）4设计课程目标3课程目标47多址与组网I使用MATLAB进行TDMA、CDMA、等基本多址方式的仿真，包括多用户传输和接收过程及性能分析（必修）4综合课程目标3课程目标48多址与组网II使用MATLAB/Simulink进行随机多址接入协议仿真和性能分析（必修）4综合课程目标3课程目标4合计32四、课程教学方法采用集中讲授、分组讨论等教学方式五、学业评价和课程考核（一）考核方式及具体要求1.课程成绩构成与要求课程考核注重形成性和终结性评价相结合，考核内容主要由平时作业、课堂表现、期末考核组成，均按百分制计分，其中期末考核成绩占50%、平时作业成绩占40%、课堂表现成绩占10%。2.课程目标达成考核与评价序号考核方式课程目标1（分值）课程目标2（分值）课程目标3（分值）课程目标4（分值）合计1平时作业002020402课堂表现5500103期末考核202010050课程目标对应分值25253020100（二）考核与评价标准1.平时成绩考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分作业按时完成，90%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握到位。能够利用理论知识识别、分析无线通信与网络领域的问题。按时完成，70%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握较到位。能够较好利用理论知识识别、分析无线通信与网络领域的问题。延时完成，60%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握基本到位。利用理论知识对无线通信与网络领域的问题有一定的识别、分析。不交和补交，50%以下的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握有偏差。不能利用理论知识对无线通信与网络领域的问题进行识别、分析。2.课堂表现与评价标准课堂表现根据出勤和提问情况进行打分（百分制）。3.期末试卷考核与评价标准根据课程目标及教学内容，设计期末考核试题，综合检验学生对无线通信与网络领域主要知识和概念的掌握、综合应用及解决复杂问题的能力，根据考试题目设计相应评分标准。六、教材与参考书（一）推荐教材1.《无线通信网络与系统》，[美]科里比尔德。威廉斯托林斯著，朱磊译，机械工业出版社，2017年10月版；2．《移动与无线通信》，颜春煌