移动通信论文虚拟仿真实验教学体系构建研究

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摘要：1概述 移动通信课程是本校大学本科电子信息科学与技术专业的一门重要的专业限选课。从教学角度上看，该课程是一门理论性、实践性、技术性均很强，又具有多门学科交叉性质的综合性学科;从学科发展角度上看，移动通信领域是当今信息产业中的建设重点及研究热点

　　1概述

　　“移动通信”课程是本校大学本科电子信息科学与技术专业的一门重要的专业限选课。从教学角度上看，该课程是一门理论性、实践性、技术性均很强，又具有多门学科交叉性质的综合性学科;从学科发展角度上看，移动通信领域是当今信息产业中的建设重点及研究热点，通信技术的发展日新月异，仅20多年时间，移动通信系统就从第1代发展到第5代，目前5C-系统已经在华为公司的大力推广与中国政府的大力支持下开始了全球化商用布局。而实验教学是移动通信课程教学环节中的一个关键节点，因而，如何让本校培养的学生能够紧跟通信技术的前沿，迅速掌握通信技术的要点，毕业后尽快达到工作岗位的要求，是本校培养“应用型”人才亟须解决的问题。

　　2“移动通信”课程实验教学过程中遇到的问题分析

　　本校移动通信课程的实验教学仍然是以传统的“实验箱”实验为基础，因而已逐渐不能适应建设“新工科”专业和培养“应用型”人才的要求，主要体现在下面三个方面。

　　2.1实验设备更新速度较慢，已逐渐跟不上移动通信技术的快速发展

　　众所周知，移动通信技术的日新月异是有目共睹的。而传统的“实验箱”式教学由于实验内容相对固定，涵盖的技术又具有一定的局限性，因而在实施实验教学两到三年以后，即可感觉到其内容已明显“落后”于最新的应用，无法做到“与时俱进”。而且，当实验设备使用时间较长时，设备的老化现象会越来越明显，这样对实验的结果会造成明显的不利影响，如果更新设备则会带来很大的资金压力，对于本校来讲频繁更新实验设备很不现实。

　　2.2实验内容仍以验证性实验为主，缺乏透明性和创造性

　　“实验箱”式的实验教学，一般都配备与实验箱相配套的实验指导书，学生只需按照实验指导书的配图进行线路连接，根据实验步骤进行操作，利用相应仪器观察实验结果并依此撰写并提交实验报告，实验的内容仍以验证性实验为主，很少出现由学生自主设计实验目标、实验步骤并亲自验证实验结果的创造性实验。这样虽然能保证实验过程的质量，避免学生犯一些不必要的错误，但是也忽视了学生创新能力的培养。而且，由于实验箱基本都是全封闭式的，学生也根本无法对其内部工作机理有感性的认识和理解，因而无法满足培养“应用型”人才的要求。

　　2.3虚拟仿真实验教学对传统实验教学的挑战

　　随着虚拟仿真技术的不断成熟和进步，虚拟仿真实验教学已经在许多高校得到了广泛的应用，它相比于传统的实验教学有着许多明显的优势，就移动通信这门课程来说，优势主要体现在下面几个方面：

　　(1)使移动通信系统的实验过程透明化，可控化。虛拟仿真实验方式可以安全的、直观的展示一些复杂的实验过程，尤其可使系统内部的信号传送过程变得可及和可控，这对于学生深刻理解移动通信系统的基本理论是非常有效的。

　　(2)缓解移动通信大型实验设备的更新压力。虚拟仿真实验方式在更新和扩展升级方面的成本、难度和周期上相较于传统“实验箱”式教学都具备无可比拟的优势，可以为学校节省大量资金。

　　(3)可以满足远程教育的需要。虚拟仿真实验方式可以借助网络为学生提供一个开放的，可视化的操作平台，学生可以不必集中到专门的实验教室，“自主”上网开始实验。这样学生既可以通过多次重复实验操作锻炼实验能力，也可以为学生自主设计实验过程、验证实验结果提供必要的资源和良好的环境。

　　3移动通信虚拟仿真实验教学体系的具体构建过程

　　本校的移动通信虚拟仿真实验教学体系构建可通过以下三个环节的建设来实现。

　　3.1系统整体界面与运行环境建设

　　1)本系统设计的实验操作平台界面包括实验平台、器材管理器、用户管理器、实验库、菜单栏和工具条六部分。

　　2)为了方便进行管理，系统服务器端用户分为学生、教师、教务管理员和系统管理员四种角色，不同角色拥有不同权限。

　　3)服务器运行环境建设

　　操作系统：Windows Server，Linux/Unix Server

　　Web服务器：Tomcat6.0，JDK6.0

　　数据库：MySQL

　　4)客户端运行环境建设

　　操作系统：All Windows系列

　　通过本系统提供的实验操作平台界面，可以让注册过的四种角色(学生、教师、教务管理员和系统管理员)合理登录并使用系统内部资源，为其进行后续的实验操作提供良好的仿真环境。

　　3.2移动通信器件模型建设

　　本系统需要建设的移动通信器件模型分为六大类：

　　1)序列模块库;

　　2)序列操作模块库;

　　3)编码，解码模块库;

　　41调制/解调模块库;

　　5)实验专用模块库;

　　6)分析与绘图模块库。

　　通过本系统提供的这六大类器件模型，既可以让教师顺利完成“应用型”本科人才培养要求的移动通信课程8个典型实验的授课过程，也允许教师自主设计特色化的典型实验，更可以让学生自主设计、验证并完成个性化的实验过程，为提高实验授课效果、锻炼学生实践能力奠定坚实的基础。

　　3.3典型实验设计

　　本系统需要设计8个典型实验，以满足该课程实践教学的需求。具体实验项目可设计为：

　　1)随机序列发生器设计;

　　2)FSK调制和解调过程;

　　3)FSK信号的扩频解扩过程;

　　4)卷积码的编码及译码过程;

　　5)接收机同向支路的功能;

　　6)接收机超前和滞后支路的功能;

　　7)GSM通信系统仿真;

　　8)CDMA通信系统仿真。

　　由于本系统建设的初衷是增强移动通信课程实验教学过程中的透明性和创造性，因而上述的实验项目内容仅仅作为授课教师和选课学生的参考。本系统更倾向于鼓励学生根据自己的创意去构思、验证各种个性化的设计方案，自主完成实验的全过程，从而充分展示学生的创造性思维，使学生尽情感受学习的乐趣。

　　4总结

　　移动通信虚拟仿真实验教学体系的构建可以为本校搭建一个全新的实验环境、丰富实验教学形式、方便实验的管理;可以为教师和学生提供丰富的器件模型和典型实验，支持个性化实验设计，培养学生的创新思维与创造能力;可以降低实验室的建设成本，减少实验室的建设周期，从而为本校“新工科”专业的建设和“应用型”人才的培养添砖加瓦。

　　推荐阅读：《铁路通信信号工程技术》(双月刊)创刊于2005年，由铁道部主管，北京全路通信信号研究设计院主办。办刊宗旨是：反映国内外铁路和城市轨道交通领域的近期成果和发展动态，为广大铁路和城市轨道交通工程技术人员架起沟通的桥梁。

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