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【关键词】物联网 移动通信网 融合
一、前言
物联网是最近几年刚兴起的一个概念,从狭义上来讲,就是物与物之间的相互连接,通过各种技术的应用实现物体智能化的识别与管理。广义上来讲,物联网不仅限于物与物之间的连接,还包括物品与人、人与人之间的连接,将各种事物联系在一起,放在一个智能化的网络之中,实现世界的大互联。要想实现这个美好的愿景,就必须借助于移动通信网络,将移动通信网络应用到物联网之中,将移动通信网络与物联网相融合,实现未来世界的大联通。
二、物联网的基本构成
物联网主要由五大部分组成,分别是:信息的获取部分、信息控制部分、信息传输部分、信息处理部分以及信息的应用部分。
(一)信息的获取部分。信息的获取部分就是识别并且获取物品的信息,类似于让物品会“说话”。在这中间要用到大量的传感器、识别技术、二维码等,以保证能够方便及时地获取物品的信息。
(二)信息的控制部分。信息控制部分的主要作用是将信息获取部分获得的信息根据传输网络的指令进行控制处理,达到信息传输所需要的状态。
(三)信息传输部分。信息传输部分是物联网中非常关键的一部分。因为物体是分布在各个地方,而且物体并不是固定的而是移动的,所以就需要一个灵活的传输网络把获取的物体信息传输出去,这个网络毫无疑问应该是移动通信网络。
(四)信息的处理部分。信息处理主要包括对信息进行重新的组合、将数据进行整理融合,让数据变得更加可靠。信息处理部分是物联网的一个难点。因为物体的数量是非常庞大的,与用户数量不在一个数量级别。所以这一部分要分析处理海量的信息数据。在处理过程中需要用到很多的复杂技术,比如模糊识别、云计算等。
(五)信息的应用部分。信息应用是对接受到的信息进行处理应用。根据用户的需要编制不同的控制管理程序或者是系统。然后呢用相关的程序系统实现对物体的身份识别、物置的获取、对物体进行监控和管理,完成了物联网的作用。
三、移动通信网络与物联网的融合
在上文已经提到,由于物体的位置是随意的,物体的位置也不是固定的。所以需要一种机动性和灵活性都比较强的网络来进行物联网中海量数据的传输和处理。移动互联网是最佳的选择。最近十几年,移动互联网络获得了巨大的发展,第三代移动通信技术已经变得十分成熟,第四代移动通信技术也已经开始商用,这为海量的数据传输提供了网络基础保障。所以移动通信网络是物联网最佳的网络选择。
(一)移动互联网与物联网的融合。广义移动通信网络由三部分组成,分别是移动的终端设备、移动传输网络以及网络的维护管理。物联网与移动通信网络的融合也主要集中在这三部分。
(二)移动终端设备与物联网的融合。移动终端设备具有灵活、机动性强的特点,尤其是手持的移动终端设备。这一部分可以应用到物联网的信息获取识别部分。移动终端设备能够随时随地的移动,能够跟踪物联网的节点,这样就能够方便地采集相关物品的信息。比如用手机扫描二维码获取物品信息,这就是一个典型的应用。
(三)移动传输网络与物联网的融合。移动传输网络的主要功能是连接移动网络中的各个节点然后实现信息的传输。物联网的所需要的功能和移动通信传输网络的功能相似。要建立一个快速、方便、可以依赖的无线网络就必须要让物联网的识别设备能够方便地接入无线网络,并且无线网络进行海量的数据传输。随着第三代移动通信技术的发展成熟,前述这两点都已经可以实现。所以物联网想要快速发展,必须要建立在无线通信传输网络的基础之上,将两者相互融合。
(四)移动网络维护管理与物联网的融合。移动传输网络的维护管理主要是针对网络传输设备及其性能的管理与维护,维护的主要目的是保证网络的正常使用和运行。物联网的网络维护与管理包含的范围更大一些,物联网不是仅限于人与人之间的语音、通讯需求的传输网络,而且包括物品与物品、人与物品、人与人之间的信息传输。但是所需要的网络基础维护和管理是相同的,所以移动通信的传输网络可以与物联网相融合,再进行一些改进就可以完全适用。
四、移动通信与物联网融合现状与展望
移动通信传输网络在传输带宽和通信网络的稳定性方面与有线网络相比还存在着一定的差距,但是无线网络在灵活机动性方面的优势是有线网络无法比拟的。随着第三代移动通信网络技术的成熟与第四代网络技术的发展,在传输带宽与网络稳定性方面必将会满足物联网应用的要求。
实际上现在的移动通信传输网络已经应用到物联网之中,而且移动通信厂商已经发力物联网通讯。但是这些应用还是十分地有限,只是应用在少数的几个行业。
在不久的将来,将会有统一的物联网行业规范出台,移动互联网将会与物联网进行充分地融合,物联网的通讯将会以移动通信传输网络为基础建立。在物联网普及之后,会用于超市、仓储、环保、消防以及医院等各个行业。物联网终端的数量也将很快超过现在手持移动终端的数量。
五、结论
物联网是一个大型的综合网络,需要各种技术的综合应用。物联网的发展将带动非常多的行业发展,比如自动控制行业、无线通讯行业以及射频识别行业等。移动通信网络与物联网的融合是大趋势,必将促进物联网的发展。
参考文献:
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关键词:物联网;移动通信网络;融合
21世纪初金融危机严重影响了全球经济的发展,2008年以后探索新的经济发展方式成为世界各国面临的首要问题,作为经济强国的美国把开发新能源和物联网作为国民经济发展新的增长点。中国作为新兴经济大国在2009年政府工作报告中明确表示,物联网成为五大战略性新兴产业之一,“感知中国”成为时代最强音,物联网成为一个热门的研究课题和学术职业。
1新兴的物联网
1.1物联网的基本概念
第一次提出物联网概念的是美国科学家艾什顿教授,他在1999年从事RFID研究时提出,2005年国际ITU组织进一步扩展了物联网的内涵,直到21世纪初经济危机后,世界各国陆续发表了各自的发展计划。但这并不是物联网的统一定义。欧洲和美国称其为“物联网”,而东亚的韩国和日本把物联网理解成“无处不在的网络”。“物联网”,从字面意思分析,可以理解为通过网络实现任何物品的连接,实现信息交换、智能服务和管理。这是物联网在物理世界的延伸。它可以被定义为:是指采用一定的感知手段对世界物品的相关信息进行感知,并利用相应的信息网络传输技术将物品互联成网,实现信息的相互和远距离传输,最终实现实物系统一定程度的自我智能管理以及人们对物品和过程的智能化感知、定位、监控和管理的一种互联网络。
1.2物联网的基本结构
1.2.1感知层
物联网的终端是通过传感器实现对所连接物品的信息感知、传递和控制。信息感知部分的功能主要是感知物品的相关信息,传感器把模拟信号转换成数字信号,通过计算机处理后,将所感知的信息按照规定格式以有线或无线的形式发送到信息传输网络。
1.2.2控制层
控制部分也称嵌入式综合技术,这种技术把传感器、集成电路、计算机软硬件、电子应用等完美结合,实现智能终端控制。它主要负责网络信息传输和对接收的信息发出控制指令,从而满足人们对物品的需要。
1.2.3网络层
网络层是物联网信息传输的中间环节,它由计算机物联网、本地无线网络、公共移动通信网等多种信息传输网络构成。信息传输网络的主要功能是连接信息,对各个节点进行控制,在信息传递过程中实现安全管理和传递管理,同时为上层信息的应用及时提供必要的信息资源。
1.2.4应用层
应用层是物联网的高级管理层,主要由多种应用程序和系统构成,它主要负责对网络对象的位置进行监视和管理。物联网日常收集到的信息是海量的,对如此庞大的数据信息的管理和应用,有必要采用数据挖掘和云计算技术来实现。技术人员通过信息的应用环节,即人与物的接口,能够查询有关信息并能够进一步进行定位或监控。
1.3物联网特点
1.3.1节点数量大、覆盖面广
物联网就是物物相连的互联网,其中包括人与物、物与物的连接,通过物联网实现对物体的使用和管理,为人们的生活提供便利。例如自动警报系统、远程控制系统、报表系统等为人们生活和工作提供方便。而人们实际生活中物品的数量远远多于人的数量,所处位置也可以说是无处不在,因此说物联网的特点是节点数量大、覆盖面广。为了节约物联网投资成本并提高使用质量,对于节点如此密集广泛的物联网,采用布设线缆的方式进行节点互联是不现实的,所以物联网采用封闭或远程传输的无线网络来实现信息传递将是必然发展趋势。
1.3.2安全性和可靠性要求高
物联网的远程监控和管理对象多数具有私有特性,不同于计算机信息的开放性和信息共享,物联网信息特征表现为专有性、封闭性和安全性。物联网信息特性决定物联网必须具有极高安全性,主要体现在信息传输安全和用户接入安全。信息传输安全是要求信息在传输过程不会被非法窃取;用户接入安全是指只有特定合法用户才能接触到特定物品信息,才能实现对特定物品的控制。否则,失去安全性能,联网物品信息呈现混乱状态,毫无疑问会给联网系统相关的个人、家庭、单位甚至城市、国家的安全带来负面影响。与此同时,由于物联网连接的大都是行业、城市或者家庭的专有物品网络,用户要求能够及时获取物品的状态信息并能随时实现对物品的控制,这就要求物联网的信息传输必须高度可靠,以保证相关物品系统的安全可靠运行。而只有这一点得到保证,物联网业务才能够在市场上得到广泛应用。
1.3.3网络管理和运行
为了实现信息的特殊性、高安全性和高可靠性,物联网必须具备一个管理良好的网络,这样才能使信息传输和用户访问具有安全性和可靠性。只有由专业的运营商来管理物联网,才能实现完善的管理。因此,物联网运营过程中,要选择一个可操作网络。在多年的实践中,电信运营商已积累了大量的公共信息网络运营经验,物联网的运营由他们负责更能实现物联网安全可靠性。
2物联网与移动通信网络的融合
2.1物联网与移动通信融合的必要性
如上所述,由于信息节点数量巨大、地域覆盖广泛,且部分联网的信息节点又具有一定的移动性,无论从建设成本还是从实现技术考虑,无线通信都将是物联网信息传输的主要方式。而物联网的可运营、管理的要求,也需要由专业网络运营商满足。目前,世界上绝大多数国家的城市都已覆盖了移动通信网络。由于网络负载和网络通信,大型信息传输网络并不容易运行,移动运营商积累了丰富的管理经验,非常适合网络操作。因此,有必要实现物联网和移动通信网络的全面融合,加快物联网建设速度,推进物联网建设进程。
2.2物联网和移动通信网络基本融合的途径
物联网和移动通信网络融合的基本途径是将物联网的信息感知和控制节点看作移动通信网络的通信终端,将移动通信网络的信息传输网络同时作为物联网的信息传输网络,将物联网的信息应用作为移动通信网络的增值业务,从而将物联网叠加到移动通信网络上,实现物联网和移动通信网络的有机融合。
2.3物联网和移动通信网络具体融合的途径
我国现阶段的移动通信网络服务内容主要包括语音通信、数据通信工程等方面,物联网和移动通信网络的融合是在传统的语音通信移动通信网络的基础上的进一步发展,但现阶段还存在一定的缺陷。应从以下几个方面来完善。
2.3.1移动通信终端改造
作为一个节点控制、信息融合与控制网络通信终端的传感器,移动通信网络接入终端对物联网和移动通信网络融合具有重要的作用。因此,必须对传统的移动通信网络功能和对象进行改革,可以通过两种方式进行:提高传统通信终端信息感知和目标控制能力。作为网络信息传感器节点,它们不仅具有控制器、传感器和传统移动通信的功能,也是移动通信的终端。
2.3.2移动通信网络改造
我国现阶段的移动通信网络服务内容主要包括语音通信、数据通信工程等方面,物联网和移动通信网络的融合是在传统的语音通信移动通信网络的基础上的进一步发展,由于传统的移动通信网络的主要发展方向是语音通信,在信息传输方面还存在缺陷,因此,必须对融合后的物联网进行改造,增加物联网的信息传输和管理功能,让物联网和移动通信网络的融合发挥最大的作用。要区分对象对应的终端节点的信息,以提高信息传输的效率和管理效率。
3结语
物联网研究和建设的推进是各大国现阶段的主要发展方向,结合了现代移动通信系统的物联网能够实现无缝覆盖和便捷接入,物联网的数据通信能力不断增强。物联网与移动通讯相融合可以节约建设物联网网络的资金成本,对于物联网应用快速普及有着重要的意义。
参考文献
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【关键词】CDMA MIMO 第四代移动通信
【中图分类号】TN929.5 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)03-0069-02
一 背景介绍
随着人们的生活空间、活动空间和工作领域的不断扩大,对移动通信的功能、传输速率和通信效率的要求也越来越高。为达到这些要求,就必须有新型的通信技术作保证,于是各种新兴的通信技术应运而生,目前相互兼容移动通信技术的第四代移动通信标准(亦有称后三代移动通信标准)已在发展之中。从技术层面来看,第三代移动通信系统主要是以CDMA为核心的技术,第四代移动通信系统技术则以OFDM和MIMO为关键技术。
受到教材和教学大纲的限制,现有的大学本科教学中虽然有《移动通信》课程,但是仅涉及基础理论知识,很难将最新的移动通信技术介绍给学生。以长沙理工大学开设的《移动通信》课程为例,教学内容主要包括移动无线电系统中的调制技术,路径衰落和损耗,均衡、分集合并和交织技术,蜂窝网的基本概念,无线通信多址技术和无线通信系统的新技术。其中无线通信系统的新技术只有两个课时,且是简单介绍新型调制解调技术、智能天线技术、多用户信号检测技术、多层网络结构技术等,无法达到让学生系统地了解最新移动通信技术的目的。本文以长沙理工大学计算机与通信工程学院通信工程专业为例,从目前学校所具有的实验条件出发,探讨如何把第四代移动通信的关键技术融入本科教学。
二 MIMO技术原理
如何提供高数据速率、高服务质量的传输是未来无线通信系统面临的关键性技术挑战。频谱资源的匮乏和传播环境引起的衰落和干扰需要我们采取响应的措施来提高频谱利用率和传输的可靠性。MIMO充分开发空间资源,利用多个天线实现多发多收,在不需要增加频谱资源和天线的发送功率的情况下,成倍地提高信道容量。
MIMO通信技术主要包括以下领域:空分复用;空间分集;波束成型和预编码。MIMO信道模型,见右图。
但MIMO的实施需要一定条件,即不同天线间信道衰落需要相互独立。为了达到这一条件,相邻天线之间间隔需要足够大。一般来说,基站端天线之间距离要大于10倍信号波长,移动终端天线之间需大于0.5倍信号波长。第四代移动通信信号频率大概位于1.2~1.8GHz之间,波长大约为0.17~0.25米之间。那么要在小小的手机上设置多根距离0.1米以上的天线是比较困难的,于是便有了协作MIMO技术。协作MIMO技术指的是多个只有一根天线的移动终端之间的协作通信,达到多发多收的效果,其基本思想是在多用户环境中,具有单根天线的移动台可以按照一定的方式来共享彼此的天线,从而产生一个虚拟MIMO系统来获得发分集增益。
三 结合教学
长沙理工大学计算机与通信工程学院现代移动通信实验室拥有第三代移动通信WCDMA的整套运营设备,包括基站天线、基站天线处理设备、语音和数据交换设备、管理服务器、光传输设备和WCDMA终端设备。并且拥有经验丰富,专业素质很高的师资力量,在开设了双语教学的《移动通信》和其他相关专业课程的基础上,在现代移动通信实验室平台上开设了课程设计和毕业实习,让学生自己动手深入了解第三代移动通信技术。
我们可以对WCDMA手机终端做软硬件的升级,设置一中间客户机,该中间客户机可以被设置在一个通过互联网协议网络与发起客户机通信连接的服务器中。可以确定一个与指定用户相关的移动设备。在中间客户机和移动设备之间的通信会话可以通过无线网络来实现。通过使用中间客户机作为通信中介,可以在发起客户机与移动设备之间传送至少一个协作消息。这样可达到一发多收或多发一收的效果。
下一步再升级基站天线,架设两根基站天线,并做级联升级。分别采用STBC和BLAST两种空时分组方案,比较系统的性能指数。在软硬件的升级和具体的实验过程中,既可以让教师研究新的检测方法,也可以让学生掌握协作MIMO技术,达到教学和科研的统一。
在课时方面,可以在目前《移动通信》和毕业设计的教学大纲基础上,将新一代移动通信技术的课堂教学课时增加到4学时,实验增加到2学时,并在毕业设计环节上增加协作MIMO技术的实验8学时。
四 结论
本文以长沙理工大学通信工程专业为例,结合新一代移动通信技术培训的课程,探讨了将最新的移动通信技术MIMO
与本科教学相结合的方法和措施。把最前沿的移动通信技术介绍给学生,既能够开阔学生的视野,也能提高学生的学习兴趣,为将来更好地就业打下坚实的基础。
参考文献
【关键词】移动通信 教学改革 教学内容 教学方法
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2012)23-0070-02
移动通信是我校通信专业的一门主干专业课。从学科性质上看,它是一门专业性和综合性都很强的课程,并具有教学内容多、涉及面广、内容更新快、实用性强,而学时相对较少的特点。随着3G时代的到来,移动通信技术在当代社会生活中的应用日益广泛,移动通信课程的重要性和实用性越来越突出,怎样才能学习和掌握好移动通信课程是通信专业学生普遍关注的问题。本文结合移动通信的教学实践,分别从以下几个方面对移动通信课程教学改革进行探讨,以期抛砖引玉。
一 教学内容
移动通信可以说是当今发展最快的实用通信系统,新技术、新概念层出不穷。技术的特点决定了移动通信课程在内容选择上要面对诸多难题。
首先,内容多,学时少。虽然人们常说现在是3G时代,但2G手机仍在普遍使用,4G的标准也已确定,如此多的技术与系统,都具有实用性,都很重要,在有限的学时内该如何取舍,已成为困扰移动通信课程教师的重要问题。
其次,教材选择困难。移动通信课程的教材尽管更新快,但也很难跟上技术的发展,最新的技术与发展动态很难在书本上找到。此外,由于移动通信相关技术较多,不同的教师在教学内容取舍上各有不同,教材内容相比教学内容可能过繁或过简,很难找到适用的配套教材。以上特点决定了移动通信课程在教学中绝不能纯粹依靠教材。
经过多年实践,在移动通信教学中,我把内容分为三部分:基本原理、典型移动通信系统、课外自学内容。
基本原理部分主要包括调制技术、无线信道特征、抗衰落技术、组网技术等。这部分内容较多,涉及面较广,教师根据学生的特点可以有不同的取舍。本校主要培养应用型人才,在这部分内容上就淡化了一般教材上的公式推导,主要强调基本概念的理解,在讲授过程中多辅以应用实例以强化学生的理解,激发学生的学习兴趣。其中调制技术、无线信道特征等内容要注意与先学课程内容的比较与衔接,而组网技术的讲解要辅以适当的实例详细分析,做到详略得当。
在第二部分典型移动通信系统的讲授中,由于学时所限不可能将所有的典型系统一一介绍。由于移动通信系统的发展一直强调兼容、平滑过渡的理念,因此,2G与3G设备和技术之间始终存在联系,2G系统的知识是理解3G系统的基础,所以一般可以从2G的GSM系统入手,因为后来的3G、4G系统中的网络结构等很多内容与其一脉相承,有2G的基础可简化后续的学习。在GSM之外的其他典型系统可根据学时、实验条件等选择,本校由于建有WCDMA系统实训中心,所以在内容上选择细讲WCDMA,而其他的3G、4G系统则通过对比法,只简要介绍其核心技术特点。
第三部分为安排学生课外自学的内容。移动通信课程一般是在高年级开设,此时学生的很多必修基础课程都已完成,理论课程学习压力相比大一、大二时小了很多,有较多的空余时间,而移动通信课程内容多、学时少,因此在教学中可以考虑怎样才能调动学生的主观能动性,充分利用学生课余时间强化学习效果。这部分时间与内容如果安排得合适,其效果甚至超过课堂理论学习,学生不仅能掌握更多的知识,更是对自主学习能力和分析、解决问题的能力等综合素质的提高。这部分可分为两类:一类是对课程内容的总结与提高;一类是一些难度不大但受学时所限课堂上无法详细展开的内容,如一些技术性的应用实例、教材上没有的技术最新发展动态等。
以上是我对移动通信课程教学内容安排的一些总结体会。总的说来,在移动通信课程的教学内容安排中要根据自身的人才培养定位、课程体系设置、学生自身特点、实验条件等多方面因素进行综合考虑,对不同专业、不同基础、不同需求的学生分别考虑,在实践中研究探讨最合理的教学内容安排。
二 教学手段
教学的成功离不开各种教学手段的综合应用。针对移动通信课程各部分内容的特点不同,在教学中应综合采用诱导法、实例法、课外自学法、演示法、分组研讨法等多种教学方法,引导学生充分参与讨论和思考,不仅能提高学生的理论知识水平,还能提高其分析解决问题的能力。
诱导法。如调制的部分可从简单二元调制出发,通过对其缺点的分析和解决引导学生得出各种实用调制技术的原理,而不是通过公式的分析,这样让学生从熟悉的简单理论入手,一方面可以降低学习难度,另一方面也可以激发学习兴趣。再如在一些关键技术的讲授中,可以引导学生分析该技术的适用环境。还可以提出一些虚拟场景,引导学生分析适用的技术手段、解决策略,这对提高学生分析、解决问题的能力,强化知识运用能力大有益处。
实例法。如在频率分配方法的讲解中可以举一些运营商实际的频率分配案例帮助学生理解掌握,在讲各种抗衰落技术时介绍其在实际系统中的应用情况等。经过几年基础理论的学习,又面对着巨大的就业压力,大多数高年级学生对实际应用的兴趣远大于理论分析,如果总是讲理论而不提应用,学生很容易失去学习兴趣,而移动通信本身也是一门实用性较强的学科,所以在整个原理的讲述过程中,如果在每个理论的讲述中都能辅以应用实例介绍,学生的学习积极性会大大地提高,学习效果也会大幅提升。
课外自学法。前面提到,由于学时受限、内容庞杂,移动通信课程的很多内容很难在课堂上深入展开,因此,调动学生的学习积极性,引导学生利用课外时间自主学习就很有必要。对于课外学习,学生常有的两种情况是:一种是有学习积极性但缺乏自主学习能力;一种是缺乏学习积极性。对于前者可以通过指定课外阅读内容、加强师生课余交流等方式给学生以指导,引导学生有效利用课余时间自主学习。也可以为学生介绍一些较大的通信行业论坛,引导学生充分利用网络资源,这不仅仅可以让学生在移动通信这门课程的学习上受益,还对学生未来的发展大有益处。对于第二种缺乏主动性的同学就需要通过一些强制或诱导的方式来推动学生学习。如布置课外作业、小论文等,规定这些内容要计入最终成绩,推动学生在课外学习。也可以鼓励学生自己找感兴趣的内容研究学习,提交学习成果者可获得一定的成绩奖励,从而促进学生学习积极性。
演示法。俗话说:“百闻不如一见”,实例演示比单纯的讲授效果要强得多。在多媒体教学较普及的现在,动画演示在移动通信课程中是一种非常有效的教学手段。例如,在介绍GSM系统移动台主被叫流程中,涉及大量的号码及设备,单纯讲授过于抽象,学生很难形成整体概念,此时辅以动画演示,效果大大强于纯理论讲授。
专题研讨法。为同学分组安排专题,通过查阅有关资料,就其技术背景、应用前景等写出综述性报告,并通过专题讨论的形式进行交流。这种方式学生不仅获得专业知识,也是对其文献查阅能力、写作能力、表达能力的锻炼,可谓一举多得。
三 结束语
近年来,我们结合教学实际情况,着力于培养学生分析和解决实际问题的能力,对如何提高数字移动通信课程的授课质量进行了一些改革和探索,并取得初步成效。具体体现在任课教师在学院讲课竞赛中获奖,学生对课程满意度达90%以上,历次督导组的评价等级较高等。总之,教学改革的目的是使教学内容具有实用性和先进性,教学方法灵活有效,激发学生的学习积极性,实现学生知识和能力的双重提升。教学改革无止境,在今后的教学中,我们还将继续努力探索,将该课程建成通信专业的特色课程、精品课程。
参考文献
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【关键词】 第三代移动通信(3G) 码分多址(CDMA) 技术简介 商业背景
一、引言
1897年是人类移动通信元年,M.G.马可尼在陆地与一只拖船间完成了一项无线通信实验,由此揭开世界移动通信历史的序幕。第一代移动通信系统(1G)的商业化起于20世纪80年代 。主要以模拟式蜂窝网为特点,采用频分多址(FDMA)方式实现对用户动态寻址。第二代移动通信系统(2G)的商业化起源于20世纪90年代初。第二代移动通信系统(2G)改变了第一代中采用模拟传输的方式,采用数字式蜂窝移动通信,增强了传输过程中保密性。值得一提的是,在第二代技术的发展过程中,在当时电信工业协会(TIA)认可了一项名为时分多址(TDMA)的数字技术的三个月之后,一家叫高通(Qualcomm)的美国公司将军用技术――码分多址(CDMA)的寻址方式的运用到民用通信,改变了无线通信的传统面貌。第三代移动通信系统(3G)则以移动多媒体业务为特征,实现了单一语音业务向多媒体业务的跨越。第四代移动通信(4G)则是在第三代移动通信(3G)的基础上,利用宽带高速数据传输方式,全面增强了对业务的动态性支持,大大提高了数据传输的速率。
二、第三代移动通信――“3G”
第三代的数字移动通信,支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。利用非对称的高速速率传输能力,实现用户终端多媒体业务的选择。在第三代的数字移动通信中,存在主要三种的标准模式:美国CDMA2000,欧洲与日本的WCDMA和中国TD-SCDMA。
“3G”移动通信技术针对之前2G时代尚未完全统一通信标准的缺点,利用相应措施将通信技术进行统一,并在全球范围内,实现用户业务的漫游。另外,完善了用户业务的动态性能,实现了可向用户提供从以往单一的语音业务通信到包括文字、图像等多媒体的业务扩展。“3G”从以往“2G”的理论传输速率峰值9.6kbit/s(千比特/每秒),提升到了理论峰值2Mbit/s。
第三代移动通信系统(3G)技术与其他四代移动通信技术性能进行比较,如表1 所示:
三、第三代移动通信核心技术――CDMA
3.1 发展现状与商业背景
在CDMA技术发展的过程中,有一项重要的技术支持――扩频通信技术。这个技术最初的作用是用于军事。[1]在战争结束以后,美国军方解密了这项技术。直到1985年,一家名叫“高通(Qualcomm)”的美国公司利用这项技术,开发了一项运用民用移动通信的码分多址(CDMA)技术。于是,在1991年,“2G”技术刚刚步入商业化阶段之时,这家公司的技术得到了电信工业协会(TIA-USA)的认可并被采纳为95号暂行标准(IS-95)。这一系统最终成为了获得广泛普及的第一个商业码分多址(CDMA)系统。
在第二代移动通信的商业竞争中,虽然美国高通(Qualcomm)公司的这种技术在第二代移动通信领域没有形成较大的市场规模,让采用以频分多址(TDMA)技术为主的欧洲GSM(Group Special Mobile)取得了“2G”时代的胜利,但在接下来的“3G”时代,CDMA技术却成功代表了无线通信技术的发展方向。
“2G”虽被称为第二代数字式移动通信系统,但在数据传输速率上仍不满足日益增长的用户需求。显然,下一代新的通信系统(也就是“3G”时代)需要在数据传输速率上进行改进。正当欧洲GSM系统支持者都为频分多址(TDMA)技术尚未能解决这项问题而苦恼之时,但在大洋彼岸的高通(Qualcomm)公司的CDMA这项技术却非常合适高速率传输。之后,IS-95标准的支持者成功开发出了运用第三代移动通信系统的CDMA2000标准,人类也正式进入了“3G”时代。
虽然CDMA技术并非高通(Qualcomm)公司的原创发明,但是这家公司成功解决了CDMA的组网问题。在当时,CDMA的民用前景被不为人重视,于是具有眼光的高通(Qualcomm)公司,几乎垄断了CDMA技术的专利。
3.2 技术介绍
CDMA全称:“Code Division Multiple Access”,其中文译名为码分多址。
在第二代移动通信系统中,IS-95是运用CDMA技术最为典型的系统。在IS-95系统中,其基本原理是首先发送端将用户所需要传输的信息进行量化编码,然后将用户的信息序列(已编码)与一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码(扩频序列)进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,最后经载波调制并发送出去。
所使用的这项技术被称为扩频通信技术。也正是巧妙地运用了扩频的原理,在接收机端,对不同用户的传输信息的识别就不再仅从传输信号的时域与频域上去区分(实际在时域和频域是混叠的),而是通过每个用户被分配的不同扩频码去识别的。这种方式也就是“码分”的基本概念。
DS-CDMA扩频原理:扩频的基本思想是将数据信息扩展到非常宽的带宽上进行传输。扩频技术主要有3种:直接序列码分多址技术(DS-CDMA),跳频多址技术(FHMA),混合码分多址技术。其中我们重点介绍直接序列码分多址(DS-CDMA)的技术原理。
直接序列码分多址(DS-CDMA)的原理框图如下图所示:
首先,发送端将输入信号进行量化编码和窄带调制,设调制后信息序列的码元间隔为Ta,则信号带宽B1=1/Ta。之后,将产生的信息序列与一个用扩频序列调制载波信号后生成的宽带信号相乘,我们设扩频序列为Mc个码片,且码片间隔为Tb=Ta/Mc,则宽带带宽B2=1/Tb。显然TbB1。
在接收端,我们需要进行扩频操作的逆操作。再相关运算完成后,信号带宽又恢复到了1/Ta,最后,经过低通滤波等操作,就可以得到相应用户发送的信息。[3]
多址原理:CDMA技术基于直接序列扩频来获得多址能力。这项技术将不同的用户分配以不同的扩频码,该扩频码则直接决定了与不同用户信号相乘的宽带信号。
在接收机端,则利用正交参量,识别需要的用户信号。因此,在CDMA码分多址系统中,要满足多址信号之间互不干扰,则需要不同信号之间具有正交特性,而信号的相似性通常由相关性表示。所以,应选用相关性小的信号作为地址码。虽然噪声或随机序列具有正交特性,但至今无法实现对白噪声的放大、调制、检测、同步及控制等,因此只有采用具有准正交特点的伪随机序列(PN码)进行替代。例如:m序列、Gold序列以及Walsh函数等。在CDMA系统中,我们将地址码分为3类:用户地址码,信道地址码和基站地址码。就IS-95系统为例,用户地址码的选择是采用一个超长序列n=42的m序列伪码,它由42位移位寄存器产生,然后每个用户按照一定规律选取局部有限位作为用户地址码。而基站地址码则采用两个较短的伪随机序列(PN码),即短序列n=15的m序列,分别对下行的同相与正交调制分量进行扩频。最后,利用码长n=64的正交Walsh码作为信道地址码。
四、结束语
今天,第三代移动通信核心技术――CDMA的发展较为成熟,并且3G时代已经全面步入我们的日常生活。本文结合移动通信的发展历程以及历史背景,对CDMA的概念与特点做了简单地阐述,并对其关键技术部分进行了较为详细的叙述。随着人们需求的不断增长,第三代移动通信技术也必将会有所调整,部分协议和标准也有待于进一步改进。不过,第三代移动通信技术也会凭借它新颖的技术使未来的移动通信变得更加方便快捷!
参 考 文 献
[1] 郭宸宸.尘封档案:最美丽的女人与手机的故事.[EB/OL].http://.cn/mobile/n/2007-04-03/1609279438.shtml,2007-4-3.
[2] 杨志军.揭秘4G核心专利.[EB/OL]. http:///p/1001603816391915526200,2015-3-3.
关键词:案例教学法;移动通信;教学设计
中图分类号:G642.41 文献标识码:A
《移动通信技术》课程以《电路分析》、《数字电路》、《信号与系统》、《通信原理》和《数字数据通信》等课程为先修与前导课程,是通信技术专业的一门专业必修课程,同时也是一门理论性和实用性很强的课程。该课程具有基础起点高、教学内容涉及面广、知识更新快、实践性强,而学时相对偏少等特点。[1]该课程不仅要详细介绍移动通信技术的基本概念、基本原理、组网技术以及GSM、CDMA等移动通信系统的关键技术和重要工作流程,让学生对当前典型的移动通信系统有较为深入的认识,而且该课程也对学生掌握的通信技术基础知识(信息论、电子线路技术、数字信号处理等)提出了较高要求。
随着3G的日益普及和4G时代的到来, 移动通信技术已应用到社会生活的方方面面。尤其是移动通信已成为大中专院校所有学生在日常生活中接触最多也最为方便的通信手段。但是很多学生往往只会进行接打电话和手机上网等基本的业务操作,而不知道其技术原理是什么,这意味着移动通信课程的重要性和实用性越来越突出。如何才能学习和掌握好移动通信课程也成为通信专业学生普遍关注的问题。
一、移动通信技术教学特点
移动通信系统自从20世纪80年代诞生以来,经过数次技术更新的发展历程,已经在社会各方面发展中起到无法替代的作用。移动通信技术专业培养从事移动通信运营和移动通信制造行业的应用型高级技术人才和管理人才,本专业教学中要求理论知识够用、深度适合,高度重视实践教学,重视学生实践能力的培养,把职业资格培训纳入教学中,学生毕业时已具备实际操作能力。[2]而目前学校教学过程中,教师往往以知识灌输性的教学方式为止,学生只是被动地接受课堂上讲解的内容,导致学生普遍反映难、不容易学懂、课堂教学效果欠佳。此外,目前的“移动通信技术”教学活动多数注重理论知识的培养,在讲解不易理解的知识点时往往缺乏典型案例的验证分析,不能做到深入浅出,给学生接收过于抽象的理论知识带来一定的障碍。因此,在“移动通信技术”课程教学中,运用典型案例对教材理论知识进行剖析,不仅能加深学生对教材内容的掌握程度,也可以使学生对本课程产生浓厚的兴趣。
二、移动通信课程案例教学设计
案例教学是一种通过模拟或者重现现实生活中的一些场景,让学生把自己纳入案例场景,通过讨论或者研讨来进行学习的一种教学方法,被认为是代表未来教育方向的一种成功教育方法。[3]在传统的课堂教学中,教师更习惯于进行完整系统的理论教学,而学生则是被动地、适应性的接受理论知识。与传统的“填鸭式”式教学方式不同,在课堂进行案例教学可以让学生从被动学习转变为主动学习,让学生在案例的阅读、思考、分析和讨论中,建立起一套适合自己的完整而又严密的逻辑思维方法和思考问题的方式,加强学生独立思考的能力,增加学生学习的积极性。根据教学实践发现,要成功运用案例法加强学生学习效果,需要从以下几点着手:
1. 教师对案例的甄选
影响案例教学效果的关键因素之一在于教学案例的选择。目前高校关于移动通信课程案例教学方面的教材较少,因此要求教师必须结合现有的教学大纲和教学计划自行选择合适的案例。教师必须以典型性、相关性、实际性和科学性为选择案例的原则,注重设计的案例既要符合课堂教学的需要,又要联系生活中的实际运用,以最大程度地使学生能从中学到知识,并促进学生主动思考及进一步发挥。
例如,笔者在讲解“IMSI Attach/Detach”时,在课堂上可以给学生引入一个案例:当把自己的手机按键关机后,如果用别人的电话打自己的手机得到的应答是 “您拨打的电话已关机”;而把自己的手机电池拔掉后得到的提示则是 “您拨打的电话不在服务区,请稍候再拨”。无论是按键关机还是直接拔电池,都是通过断电让手机关机,可得到的语音提示却完全不同,请考虑这是什么原因导致的?这个案例是学生在实际中经常碰到的,在问题没有正式提出来之前,大家只会对这一现象习惯性的接受,当把该现象作为一个案例引入教学时,学生对此会表现出极其浓厚的兴趣,课堂表现会非常认真。
1. 案例的教学设计与实施
学习过程中,如果学生带着问题寻找解决方案,要比直接生硬的学习知识点的效果好,往往能达到事半功倍的效果。这要求教师需将社会实践中遇到的问题提前分发给学生,让学生分组预习课程并讨论解决方案。案例教学首先应该调动学生主动思考问题的积极性,因此需要教师对案例进行合理设计。一般需要学生解决三个问题:(1)分析出现问题的原因,由学生分析为什么会出现此问题;(2)给出解决方案并进行分组讨论,由学生对组内的不同意见进行梳理、优化,最后总结出最优解决方案;(3)解决方案所利用的原理,由学生总结解决方案所利用教材的知识点。[4]
这种教学方法既加强了学生对教材知识点的理解,又锻炼了学生独立思考问题的能力以及团队协作的意识,迎合了现代企业对员工的基本职业素质要求,在就业以及以后的工作中都具有较强的竞争力。
2. 案例的分析总结
案例教学结束后,教师必须对本次案例教学的过程及效果进行认真的分析和总结。总结归纳是案例教学中至关重要的一个环节,其意义在于教师针对学生的表现进行合理性的评判。该评判并非是给学生一个统一的标准答案,而是积极肯定学生正确的思路,针对错误的认识予以指导,归纳总结出必要的理论知识和基本原理。[5]由于案例教学是双向的,因此学生也应该针对案例教学的内容进行认真的思考,总结从案例中得到的价值启示,查漏补缺,不断完善自己。
三、案例教学法在“移动通信技术”课程中的实践
为了检验案例教学法在“移动通信技术”课程中的实践效果,作者在教学中进行了相关研究与实践。下面是一案例教学法的实际应用。
讲解GSM系统的移动台开机入网流程时,引入典型的案例教学题目:每天早上醒来后,大家开启手机电源几秒或几十秒后手机屏幕将显示运营商的名称。请思考在该过程中手机做了哪些工作?由于该案例和大家的日常生活息息相关,因此该案例能够引起学生极大的注意力,学习热情高涨。
接下来,教师首先对该案例的基本背景和相关知识点进行简单的指引和提及,然后将有利于大家理解和讨论的案例材料提前发送到每位同学手中。材料包括移动台位置更新、GSM系统的传输信道分类、移动台的用户状态和GSM的安全性管理等等。同时,教师提出一系列问题,组织学生分组进行商讨。如:移动台入网流程是什么样的?当没有信号时,手机屏幕上会显示什么?如果用户现在处于漫游地,开机入网时是否会有位置更新?现行的手机归属地查询软件的运行原理是什么,是否和手机号码编号计划有关等等。案例教学时,教师可以采用头脑风暴法,鼓励每个同学都参与,并采用分组讨论、小组PK的方法来激发学生讨论的热情,集思广益,并要求每个小组请一个同学作为代表,发表本组对于案例的研究成果,同时接受其他小组同学的问题询问。当然,同一小组的成员可以代替发言人回答问题。老师充当引导者和阐述者的角色,可以对小组讨论及展示结果给予评价,给表现较好的小组加分,以激发大家讨论的兴趣,同时可以将学生回答的关键字记录在黑板上,对学生的陈述及时提出质疑和总结,并将所需讲解的理论知识和基本原理穿插其中,在轻松愉悦地教学氛围中完成教学任务。
四、案例教学法引入效果调查与分析
在“移动通信技术”课程教学中引入案例分析后,为了进一步了解不同学生对本课程教学方法存在的看法,针对本教学班一共112位学生进行课后问卷调查。调查表明,学生们学习积极性明显提高,大部分学生对本课程产生了浓厚的兴趣,课堂中能积极参与小组讨论。由于学生基础知识存在差异,逻辑思维能力也不尽相同,大多数学生在学习过程中善于主动分析问题,而部分学生在学习方法上仍然采用机械式的死记硬背,对本课程采用案例分析的教学方式接受起来相对困难。因此,教师在运用案例分析时要注意教学方法,既考虑到大部分学生分析问题的能力,也要照顾到极少部分学生学习过程中遇到的问题,加以引导。
五、结束语
在“移动通信技术”课程教学中通过运用案例分析,明显提高了学生学习的积极性,强化了学生运用理论知识分析解决实践问题的能力。该教学方式不仅能够避免教师在课堂上“独唱”和填鸭式地教学,实现教学相长,还能调动学生学习的主动性和积极性,让所有学生参与讨论,学生在课堂上不是忙于记笔记,而是共同探讨问题。由于在案例教学中可以根据实际情况不断地变更教学形式,因此学生的注意力可以得到不断调节,有利于学生的学习状态始终维持最佳状态。案例教学法由于调动了教师和学生集体的智慧和力量,因此容易开阔思路,具有相当大的发展空间。当然,案例教学也需要任课教师熟悉专业知识,具有一定的行业经验、投入较多时间等,对任课老师提出了更高的要求。
参考文献
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[2]杨智勇,韩建民.“材料成型技术基础”案例教学的设计与实践[J].中国电力教育,2012,(16):76-77,79.
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[4]刘学观,汪一鸣.移动通信课程教学改革与实践[J]。中国电子教育,2004,(02):10-13.
[5]任国强,罗啸峰.案例教学法在《机械设计基础》教学中的应用[J].四川职业技术学院学报,2011,21(1):85-86.
作者简介:
关键词:通信原理; 教学内容;课程实验;考查方式
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)20-4663-02
1 概述
《通信原理》课程是通信、电子、信息领域中最重要的专业基础课之一,是电子信息类各专业必修的专业基础课,起着承前启后的“腰”的作用,该课程同时也是“信息与通信工程”学科研究生入学考试课程之一,占有重要的教学地位[1]。它的先修课程有:高等数学、概率论、信号与系统、非线性电子线路,后续课程有:移动通信、光纤通信、程控交换。该课程教学与建设的好坏将直接影响后续专业课的教学[2] 。针对其知识点众多,概念抽象,理论性强,数学推导复杂的特点,通过优质示范课程的教学改革与实践,从精炼教学内容、创新教学方法和手段、改革实验方式、多元化课程成绩出发,对“通信原理”课程多元化教学进行了探讨[3] 。
2 具体实施
2.1 教学内容的改革
“通信原理”课程以当前广泛应用的通信系统和代表发展趋势的通信技术为背景,系统介绍数字通信基本原理,为学生今后从事相关工作提供理论基础和实际知识。本课程的目的是使学生掌握现代通信理论的基本概念、基本原理和基本方法,为学生进一步学习和掌握各种现代通信技术准备必要的基础理论[4]。
“通信原理”课程采用的教材是樊昌信等编的《通信原理》第六版,全书分十四章,而课程只有48学时的理论教学。有限的课堂教学时间里,对教学内容进行合理的筛选和精炼就显得尤其重要。我们以提高学生综合素质和培养学生创新意识为目标,坚持以课程“基本概念、基本知识、基本技能”为主:
1) 强调课程之间知识的连贯性。注重通信原理与其他先修及后续课程之间的知识的相通与连贯,帮助学生进行知识梳理。如讲解调制的时候,与非线性电子线路当中的调制的电路实现联系起来;加强与后续移动通信、光纤通信等专业课程之间知识点的关联等。
2)增加先进的通信技术的介绍。在教学的过程中,穿插介绍通信先进的新技术,使学生在了解前沿技术的基础上,增加学习的兴趣。
3)突出系统概念。简化纯数学推导的过程,而是在通信系统分析的基础上构成系统的逻辑框架 [3]。
2.2 课堂教学方法和手段
目前看我校及其他很多高校对学生学习通信原理课程的要求都是掌握现代通信理论的基本概念、基本原理,而现行通信原理的课堂教学模式主要采取的还是教师讲,学生听这样的传统模式。虽然增加了多媒体教学,但也只是简单的把知识点从黑板搬到了大屏幕,没有从根本上解决课堂知识难于理解和掌握,内容抽象,缺乏可视化的直观表现,如此容易造成学生对学习通信原理积极性不高,降低其学习该课程的的主观能动性。正是基于此,我们对课堂的教学手段和方法进行了多方面的尝试和探索,进行师生角色互换,鼓励学生自己动手制作课程知识相关的Flash小动画进行课堂演示等,试图充分抓住每堂课堂的黄金时间,帮助学生消化课堂知识的同时,锻炼他们的表达、动手以及演示的能力。具体手段和措施如下:
1) 课堂上适当地使用“师生角色互换”,提高学生学习的积极性。
针对部分同学上课不认真听讲,学习不够积极主动的问题,在讲完两节课的内容之后,下次课开始前,安排5~10分钟的分钟时间进行师生角色互换,让两位学生来总结上次课内容,老师则坐在台下当学生。学生要能比较顺畅的总结上次课的内容,必须要认真听讲,抓住老师上课强调的重点内容,积极参与到课堂中来。同时要求他们两个人相互配合,将重点内容在黑板上板书出来。其他同学可以针对发言的两位同学的总结进行提问;老师适当加以点拨与评价,并给出成绩,这两位同学总结发言的成绩直接与他们该门课程的平时成绩关联。通过实施这种方法,学生听课的积极主动性明显调动起来,锻炼了他们语言表达和归纳总结的能力,增强了他们的自信心。从刚开始的面对黑板,声音颤抖,到后面的有模有样,总结越来越好,同学们积极参与,相互竞争,因此听课的积极性也越来越高,课堂互动效果更好了。
2) 鼓励学生动手创作Flas,将兴趣爱好与理论学习有机融合。
部分同学对理论性较强的课程兴趣不高,但对于像互动媒体设计等却非常爱好。为吸引这些同学对课程学习的兴趣,鼓励他们根据课程内容创作Flas,将他们的兴趣爱好与理论课程的学习有机融合在一起。如在强调2ASK、2FSK以及量化编码等知识原理的时候,启发他们创作相应的Flas来对这些知识点进行模拟。学生在创作动画的过程中,必须先对理论知识作进一步的消化吸收,如此达到将爱好与理论学习结合的目的。在讨论课上,组织学生演示自己创作的动画,并进行评比。通过实践,学生对一些难于理解抽象的理论通过自己的创作直观的展示出来了,加深了印象,提高了自主学习的兴趣。
2.3 课程实验
“通信原理”实验是为配合理论教学而开设的,共16学时,目的是将课堂讲授的理论与实践相结合,培养学生实际动手能力,深刻理解所学知识的应用,所以在课程的实验体系教学中将验证性的硬件实验、软件仿真、综合课程设计以及毕业设计有机结合起来。
硬件实验教学通过捷辉公司开发的通信原理实验箱进行。开设了6个硬件实验,包括了模拟信号的数字传输技术、时分复用数字基带通信系统、多进制数字频率调制(MFSK)实验等主要内容。软件设计的内容选择了数字通信中的典型调制与解调技术,学生可以选择利用Matlab或Systemview来实现。利用Matlab或Systemview等仿真技术进行实验项目的开发,不受场地环境和设备的限制,学生课后也可以根据自己具体的情况进行练习,同时它能够有效地弥补硬件实验箱等传统实验所带来的不便和不足。一些硬件实验箱不能做或者效果不好的实验,以及平时不容易实现的综合性系统实验,都可以利用Matlab或Systemview仿真的方法轻而易举地实现,而且非常的形象,实验结果也一目了然。通过软件仿真实验,培养了学生的编程能力和创造性,把他们从无意义的简单的插拔线的劳动中解放出来,而是更专注于问题的解决方法。同时软件仿真实验可以进一步扩展,作为信号与系统、通信原理综合课程设计的内容。并在此基础上可以与EDA、DSP以及光纤通信、移动通信、程控交换的相关知识联系起来,做更深入的研究和开发,从而作为学生毕业设计的内容[5,6]。
2.4 课程考核
综合考虑“通信原理”课程的教学过程,摈弃了以前仅仅通过期末笔试的成绩来决定课程最终成绩的做法,而是将笔试成绩、实验成绩、课堂表现(包括随堂提问、课堂角色互换中的表现等)、作业完成情况及出勤情况等这些多元化的因素有机结合,更加科学地反应学生对该门课程的掌握程度。
3 结束语
总之,通过精炼教学内容、创新教学方法和手段、改革实验方式、多元化课程成绩,增强学生的主动获取知识的能力、动手实践能力、软硬件设计能力、分析解决问题的能力,利于学生建立专业的观点、系统的观点、工程的观点。
参考文献:
[1] 陈萍,董兴华.将开源软件引入通信原理实验教学的探讨[J].实验室研究与探索,2009,28(4):250-252.
[2] 樊昌信,曹丽娜.通信原理[M].北京: 国防工业出版社, 2007:216-218.
[3] 黄葆华,沈忠良.通信原理基础教程[M].北京: 机械工业出版社, 2008:117-120.
[4] 杨星海,魏长智.通信原理教学改革研究[J].中国现代教育装备,2010(19):87-88.
关键词:通信原理 Matlab 教学改革 教学手段
1 引言
通信原理课程在通信工程专业的课程体系结构中起着非常重要的作用,是学习诸如移动通信、光纤通信以及数字通信等后续课程的基础,其教学的重点在于让学生理解基本概念和原理、掌握相关的分析方法和有关通信系统的重要结论。本课程特点是内容较多,知识面广,概念抽象,系统性强,同时强调理论和实践的融会贯通。因此,如何提高课程的教学质量,改善教学效果,提高学生分析问题和解决实际问题的能力,是一项紧迫和重要的工作。本文首先分析通信原理课程教学中存在的问题,然后从课程的理论教学和实践教学方面进行了一些改革和探索。
2 课程教学中存在的问题
通信原理课程的理论学习往往有大量复杂的数学推导,抽象的理论概念较多,内容覆盖面广,理论性和实践性强,但学生不会将理论知识运用于实践。同时,由于本门课程内容偏重理论,学生在学习过程容易感觉乏味枯燥,学习效果不好。
因此,传统的课堂教学中存在以下的问题:(1)学生学习积极性不高;(2)教学方式和教学手段单一化;(3)课程试题库陈旧;(4)实验教学内容陈旧;(5)理论和实践相分离。
3 理论和实验教学改革
针对上述存在的问题,本小节对如何改进教学方法、丰富教学手段、立足教学内容力求与实际通信系统相结合等方面进行了初步探讨。
在理论教学方面,首先应建立良好的师生情感,创设和谐的教学环境,根据不同的教学内容和对象,授以不同的教学方法,以培养学生的学习兴趣。其次,在课堂教学中,针对课程中的重点和难点,结合使用现代化的多媒体教学手段,扩大课堂教学的信息量,提高课堂效率,丰富教学形式,增强课堂教学内容的生动性与形象性,多体并存,优势互补。最后,利用网络资源及时更新和丰富课程试题库,并在授课过程中穿插通信产业的最新进展和目前比较前沿的通信系统如第三代移动通信系统或者新型通信技术-超宽带无线通信系统,使理论和实际能够有机结合,进一步激发学生的学习兴趣。
在实验教学方面,合理配置演示性、验证性和设计性、综合性实验,充分利用仿真实验的便利条件,并将仿真实验及硬件实验将课堂教学和实践环节相融合,使学生对理论知识更好的消化和吸收,锻炼学生分析问题和解决问题的能力。例如,在实践教学环节中,可以适当引入和灵活配置Matlab、Labview、SystemView等仿真软件,由学生设计和实现虚拟实验,通过灵活配置一些仿真参数,对实验结果进行分析和讨论,通过图形对比,使学生从理论认识进一步深入到感性认识,以更好地理解和巩固通信原理课程中的概念和结论。具体设计题目包括:模拟信号的调制与解调、模拟信号的数字化传输、基带传输的部分响应系统演示等等。通过上述实验教学方面的改革,可以使教学理论联系实际,使学生具备一定的感性认识,并培养学生的观察能力、思维能力、自学能力以及发现问题、分析问题及解决问题的能力。
4 结语
通信原理课程是一门理论性与实践性都很强的专业基础课,本文针对传统教学中存在的一些问题,从理论教学和实验教学的角度给出了一些改革的措施。通过对教学内容、教学形式、教学方法和教学手段等方面的改良,调动了学生学习本课程的积极主动性,显着提高了教学质量和教学效果,达到了培养适应现代科学技术发展的高质量创新型人才的目的。
参考文献
[1] 杨星海,魏长智,张鲁,等.“通信原理教学改革研究”[J].中国现代教育装备,2010,9:87-88.
徐桢,刘凯,张军.““现代通信原理”教学改革中的尝试与思考”[J].电气电子教学学报,2008,30(3):6-11.