張小青 陶虹平

摘要：本文根據(jù)應(yīng)用型本科高校的特點(diǎn)及無線通信課程的內(nèi)容，設(shè)計(jì)了一種結(jié)合實(shí)驗(yàn)箱、Matlab Simulink仿真平臺(tái)及4G LTE全網(wǎng)部署在線虛擬軟件的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案。同時(shí)基于這些實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)及開放性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以根據(jù)不同的理論知識(shí)利用不同的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，從不同角度驗(yàn)證、學(xué)習(xí)、掌握和應(yīng)用無線通信知識(shí)。

關(guān)鍵詞：無線通信；Matlab Simulink；4G LTE；實(shí)驗(yàn)室

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）47-0271-02

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，無線通信已經(jīng)滲透到我們生活的方方方面面，它一方面正在改變我們的生活方式及生活質(zhì)量，另一方面它對(duì)通信技術(shù)類人才的需求也越來越大，要求也越來越高。因此相關(guān)高校對(duì)通信人才的培養(yǎng)也越來越重視，也吸引著教師在無線通信等相關(guān)知識(shí)的教學(xué)上面不斷地探索和研究。而無線通信課程內(nèi)容相對(duì)比較抽象，理論性又比較強(qiáng)。傳統(tǒng)的PPT教學(xué)模式，往往讓學(xué)生抓不住重點(diǎn)，學(xué)完后還是沒能真正掌握，更不用說去應(yīng)用。因此應(yīng)注重實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將理論知識(shí)結(jié)合實(shí)踐環(huán)節(jié)，這樣能有效幫助學(xué)生理解。為此，如何構(gòu)建一個(gè)高質(zhì)量且有效的無線通信實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成了各高校特別重視的問題，許多學(xué)校不惜花重金購(gòu)買商用設(shè)備，而有些學(xué)校只是借助普通實(shí)驗(yàn)箱做一些驗(yàn)證性的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。本文立足應(yīng)用型本科高校的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種切實(shí)可行的無線通信實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案，通過不同的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生能夠很好地進(jìn)行移動(dòng)通信的實(shí)踐和鍛煉。

一、無線通信實(shí)驗(yàn)室建設(shè)現(xiàn)狀

目前各高校在無線通信實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，基本采用以下幾種形式：（1）購(gòu)買基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱，配不同基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K做一些底層驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)箱操作簡(jiǎn)單，基本以模塊化設(shè)置，一般接線簡(jiǎn)單，跟實(shí)際應(yīng)用一定的差距。（2）利用實(shí)驗(yàn)箱上的無線通信模塊，根據(jù)無線通信的架構(gòu)搭建一個(gè)模擬網(wǎng)絡(luò)。這種模擬方式跟大型商業(yè)設(shè)備相比，不能很好地模擬真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)，面對(duì)真正的設(shè)備還是會(huì)感覺無從下手。（3）在學(xué)校搭建實(shí)際的商用網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生可以強(qiáng)化其動(dòng)手實(shí)訓(xùn)能力。這樣的實(shí)驗(yàn)環(huán)境能引起學(xué)生的興趣，又能跟實(shí)際應(yīng)用有效結(jié)合，但是費(fèi)用都在三百萬以上，投入較大。（4）采用路測(cè)分析系統(tǒng)或移動(dòng)通信協(xié)議分析儀對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化進(jìn)行理解和實(shí)訓(xùn)以及掌握移動(dòng)通信原理。這種方式一般學(xué)生只能直觀檢測(cè)一些數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)際系統(tǒng)原理的應(yīng)用還有一定的欠缺。

顯然，每種實(shí)驗(yàn)方式都有它的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)結(jié)合各自的優(yōu)點(diǎn)，立足應(yīng)用型本科高校特點(diǎn)，合理地設(shè)計(jì)無線通信實(shí)驗(yàn)室。

二、應(yīng)用型本科高校無線通信實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案設(shè)計(jì)

1.通信工程類專業(yè)培養(yǎng)方向。目前電子、通信工程等專業(yè)的培養(yǎng)方向主要分為2類。一種是以培養(yǎng)研究型人才為目標(biāo)，主要培養(yǎng)學(xué)生的研發(fā)能力和技術(shù)能力；另一種是以培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才為目的，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用和操作能力。第一種一般是重點(diǎn)院?；蛲跖茖I(yè)的定位，應(yīng)用型本科院校一般都定位為第二種。從就業(yè)形勢(shì)來看，目前對(duì)應(yīng)用型人才的需求量還是比較大，研究型人才主要面向研究生及重點(diǎn)高校本科生。應(yīng)用型本科高校重點(diǎn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才。教師要充分利用教學(xué)設(shè)備，理論與實(shí)踐相結(jié)合，為社會(huì)培養(yǎng)高質(zhì)量的應(yīng)用型人才。

2.無線通信實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)方案。根據(jù)獨(dú)立學(xué)院發(fā)展規(guī)律，結(jié)合應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)，建立一個(gè)集教學(xué)功能、實(shí)驗(yàn)功能和科研功能于一體的無線通信實(shí)驗(yàn)室，將無線通信的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行整合，形成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)體系，能讓學(xué)生很好地進(jìn)行無線通信的實(shí)踐和鍛煉，盡量縮小與實(shí)際工作的差距。具體設(shè)計(jì)方案如圖1所示。無線通信課程內(nèi)容主要分為理論部分和系統(tǒng)原理部分，理論部分主要涉及移動(dòng)通信的數(shù)字調(diào)制技術(shù)及移動(dòng)通信的電波傳播等相關(guān)內(nèi)容；系統(tǒng)原理部分主要包括移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無限通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)方面的知識(shí)，根據(jù)兩部分內(nèi)容的特點(diǎn)不同應(yīng)該采用不同的講授方式及實(shí)訓(xùn)方案。盡管內(nèi)容分為兩方面，但是兩者密切相關(guān)，理論部分是學(xué)習(xí)系統(tǒng)原理的前提，可以通過實(shí)驗(yàn)箱、Matlab仿真等實(shí)驗(yàn)設(shè)備做一些驗(yàn)證性、綜合性實(shí)驗(yàn)；扎實(shí)掌握理論知識(shí)后，通過設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、開放性實(shí)驗(yàn)掌握無線通信系統(tǒng)原理。根據(jù)學(xué)校的建設(shè)資金情況、專業(yè)特色、人才培養(yǎng)方向定位及課程內(nèi)容的特點(diǎn)，無線通信實(shí)驗(yàn)室應(yīng)分為三大部分：實(shí)驗(yàn)箱等基礎(chǔ)平臺(tái)主要開設(shè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)；而綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要借助Matlab Simulink等仿真平臺(tái)；4G LTE全網(wǎng)部署在線虛擬軟件可以開設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對(duì)實(shí)際的無線通信有一個(gè)更加直觀的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)。

3.無線通信實(shí)驗(yàn)室可開出的實(shí)驗(yàn)。根據(jù)上面提出的無線通信實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案，可開設(shè)的實(shí)驗(yàn)可以分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)及開放性實(shí)驗(yàn)，具體見表1。課程知識(shí)有難易之分，每一部分內(nèi)容有不同的特點(diǎn)，因此要通過內(nèi)容的特點(diǎn)設(shè)置不同形式的實(shí)驗(yàn)、借助不同的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步掌握知識(shí)，提高知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力。

三、總結(jié)

本文立足應(yīng)用型本科獨(dú)立院校，以培養(yǎng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師（FAE）為目標(biāo)，充分利用了學(xué)校有限的資金，將無線通信的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以及4G LTE全網(wǎng)部署在線虛擬實(shí)驗(yàn)很好地結(jié)合起來。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分，配有詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，開設(shè)多個(gè)類型的實(shí)驗(yàn)，方便學(xué)生的理解、學(xué)習(xí)以及實(shí)驗(yàn)室的開放；充分利用了仿真和虛擬的手段，在很大程度上提升了實(shí)踐教學(xué)效果，且減輕了老師的教學(xué)指導(dǎo)負(fù)擔(dān)。

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