基于應(yīng)用型本科高校的無線通信實驗室建設(shè)探索

張小青 陶虹平

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

關(guān)鍵詞：無線通信；Matlab Simulink；4G LTE；實驗室

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：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)容相對比較抽象，理論性又比較強。傳統(tǒng)的PPT教學(xué)模式，往往讓學(xué)生抓不住重點，學(xué)完后還是沒能真正掌握，更不用說去應(yīng)用。因此應(yīng)注重實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將理論知識結(jié)合實踐環(huán)節(jié)，這樣能有效幫助學(xué)生理解。為此，如何構(gòu)建一個高質(zhì)量且有效的無線通信實驗室已經(jīng)成了各高校特別重視的問題，許多學(xué)校不惜花重金購買商用設(shè)備，而有些學(xué)校只是借助普通實驗箱做一些驗證性的基礎(chǔ)實驗。本文立足應(yīng)用型本科高校的特點，設(shè)計了一種切實可行的無線通信實驗室建設(shè)方案，通過不同的實驗平臺，讓學(xué)生能夠很好地進行移動通信的實踐和鍛煉。

一、無線通信實驗室建設(shè)現(xiàn)狀

目前各高校在無線通信實驗室建設(shè)方面沒有統(tǒng)一標準，基本采用以下幾種形式：（1）購買基礎(chǔ)實驗箱，配不同基礎(chǔ)實驗?zāi)K做一些底層驗證性實驗，這種實驗箱操作簡單，基本以模塊化設(shè)置，一般接線簡單，跟實際應(yīng)用一定的差距。（2）利用實驗箱上的無線通信模塊，根據(jù)無線通信的架構(gòu)搭建一個模擬網(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的網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生做完實驗，面對真正的設(shè)備還是會感覺無從下手。（3）在學(xué)校搭建實際的商用網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生可以強化其動手實訓(xùn)能力。這樣的實驗環(huán)境能引起學(xué)生的興趣，又能跟實際應(yīng)用有效結(jié)合，但是費用都在三百萬以上，投入較大。（4）采用路測分析系統(tǒng)或移動通信協(xié)議分析儀對網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化進行理解和實訓(xùn)以及掌握移動通信原理。這種方式一般學(xué)生只能直觀檢測一些數(shù)據(jù)，對實際系統(tǒng)原理的應(yīng)用還有一定的欠缺。

顯然，每種實驗方式都有它的優(yōu)點，應(yīng)結(jié)合各自的優(yōu)點，立足應(yīng)用型本科高校特點，合理地設(shè)計無線通信實驗室。

二、應(yīng)用型本科高校無線通信實驗室建設(shè)方案設(shè)計

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，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)生的實際應(yīng)用和操作能力。第一種一般是重點院?；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)形勢來看，目前對應(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高校本科生。應(yīng)用型本科高校重點培養(yǎng)應(yīng)用型人才。教師要充分利用教學(xué)設(shè)備，理論與實踐相結(jié)合，為社會培養(yǎng)高質(zhì)量的應(yīng)用型人才。

2.無線通信實驗室設(shè)計方案。根據(jù)獨立學(xué)院發(fā)展規(guī)律，結(jié)合應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標，建立一個集教學(xué)功能、實驗功能和科研功能于一體的無線通信實驗室，將無線通信的基礎(chǔ)性實驗項目、設(shè)計性實驗項目和綜合性實驗項目進行整合，形成一個完整的實驗體系，能讓學(xué)生很好地進行無線通信的實踐和鍛煉，盡量縮小與實際工作的差距。具體設(shè)計方案如圖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通信的數(shù)字調(diào)制技術(shù)及移動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，根據(jù)兩部分內(nèi)容的特點不同應(yīng)該采用不同的講授方式及實訓(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，可以通過實驗箱、Matlab仿真等實驗設(shè)備做一些驗證性、綜合性實驗；扎實掌握理論知識后，通過設(shè)計性實驗、開放性實驗掌握無線通信系統(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，無線通信實驗室應(yīng)分為三大部分：實驗箱等基礎(chǔ)平臺主要開設(shè)基礎(chǔ)性實驗；而綜合性實驗和設(shè)計性實驗主要借助Matlab Simulink等仿真平臺；4G LTE全網(wǎng)部署在線虛擬軟件可以開設(shè)開放性實驗，讓學(xué)生對實際的無線通信有一個更加直觀的認識和學(xué)習(xí)。

3.無線通信實驗室可開出的實驗。根據(jù)上面提出的無線通信實驗室建設(shè)方案，可開設(shè)的實驗可以分為基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、設(shè)計性實驗及開放性實驗，具體見表1。課程知識有難易之分，每一部分內(nèi)容有不同的特點，因此要通過內(nèi)容的特點設(shè)置不同形式的實驗、借助不同的實驗平臺，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進一步掌握知識，提高知識的實際應(yīng)用能力。

三、總結(jié)

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

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