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無線通信教學設計與實踐
針對無線通信系統(tǒng)中的電磁與微波技術,提出將教學和實驗實踐劃分為從內到外五個層次,包括:電磁傳播層、電磁散射層、天線層、射頻電路層、系統(tǒng)級參數(shù)層。下面是小編搜集整理的相關內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：4G/5G通信技術是當前和未來無線通信技術的發(fā)展方向，有著廣闊的應用前景和研究價值。在人才市場上，企業(yè)對熟練掌握4G/5G技術的大學畢業(yè)生求賢若渴。因此，如何在本科教育中培養(yǎng)高素質4G/5G通信人才是高校教師需要思考的問題。針對4G/5G中的協(xié)議棧技術，對高�！稛o線通信》課程的教學內容和教學方法進行了改進并實施在課堂中，大大促進了學生的積極性，提高了學生學習效果。
關鍵詞：4G/5G;無線通信;協(xié)議棧;課程改革
一、前言
近年來，4G/5G通信技術成為了無線通信領域的研究熱點，各個國家都在緊密部署4G/5G的無線網(wǎng)絡，以提供更穩(wěn)定，更高效的用戶體驗。在人才市場上，各大通信企業(yè)如華為、中興、愛立信等均對熟練掌握4G/5G技術的大學畢業(yè)生伸出橄欖枝，且待遇豐厚。4G/5G技術從技術特點上大致可以分為物理層技術和協(xié)議棧技術。物理層技術包括《通信原理》課程所學的各項技術，如編碼，調制等。協(xié)議棧技術包括資源調度、移動管理、數(shù)據(jù)加密等技術。長期以來，我國各大高校均開設了《通信原理》、《無線通信》等，涵蓋了物理層技術的課程，培養(yǎng)了大批具有物理層知識技能的畢業(yè)生。然而，上述的通信課程對協(xié)議棧的知識涉及較少，因此在學生的協(xié)議棧技術知識培養(yǎng)方面一直是一個薄弱環(huán)節(jié)。本文結合筆者以往的工作經(jīng)歷和所掌握的4G/5G協(xié)議棧知識，針對目前國內外通信企業(yè)的實際用人需求，對電子信息類專業(yè)的本科課程中《無線通信》課程內容和教學方法進行探討，以彌補當前本科畢業(yè)生面臨的技術短板，擴充學生的就業(yè)廣度。
二、教學改革內容
2.1課程目標
4G/5G無線通信技術內容多、覆蓋廣、技術難度大。傳統(tǒng)電子信息類專業(yè)課程主要關注某一方面，如物理層技術和算法，而對通信系統(tǒng)的整體架構和協(xié)議棧等技術涵蓋較少，因此學生在課程學習后仍然缺乏對通信系統(tǒng)的整體理解和對協(xié)議棧知識的掌握。其次，傳統(tǒng)的《通信原理》等專業(yè)基礎課在教學方法上主要以概念介紹與公式推導為主，數(shù)學性較強，而邏輯化解釋不夠，導致學生缺乏學習這門課的興趣。因此，該課程的目標主要有兩方面：(1)培養(yǎng)學生通信技術的整體架構知識和協(xié)議棧知識。通過在《無線通信》課程中添加通信架構知識和協(xié)議棧知識，幫助學生對無線通信系統(tǒng)和技術更加全面的理解。(2)提高學生對通信知識的學習興趣，培養(yǎng)學生的自學方法和能力。通過調整《無線通信》課程的教學方法和教授學生學習通信知識的途徑和方法，提高通信知識的趣味性，調動學生學習的積極性，帶領學生邁向通信領域的大門。
2.2課程內容
對傳統(tǒng)的《無線通信》課程內容進行全面調整，添加通信系統(tǒng)概述和協(xié)議棧知識。具體來說，遵循3GPP協(xié)議中關于系統(tǒng)架構和協(xié)議棧的相關文件，添加了如下內容：(1)4G/5G通信系統(tǒng)架構和典型業(yè)務流程。(2)MAC層技術，包括復用/解復用、傳輸模塊調度策略、邏輯信道優(yōu)先級策略、混合重傳策略等。(3)RLC層技術，包括連接控制、分段/重組、錯誤糾正等。(4)PDCP層技術，包括安全性功能、數(shù)據(jù)和信令的加密/解密和完整性保護、數(shù)據(jù)包頭的壓縮與解壓縮等。(5)RRC層技術，包括無線資源調度策略、無線承載管理、信令連接管理等。(6)NAS層技術，包括移動管理、接入控制，回話管理等。
2.3教學方法
4G/5G無線通信領域產業(yè)鏈較長，包括下游基帶芯片設計、中游終端設備集成和網(wǎng)絡設備制造，以及上游網(wǎng)絡規(guī)劃。其次，通信技術更新演進速度快、應用場景多，單純的理論學習難以滿足日益迅速的技術更新和市場變化。因此，該課程在強調專業(yè)知識培養(yǎng)的同時，還應該擴寬學生的知識面，培養(yǎng)學生的自學能力，以適應社會對通信人才的需求。由于針對協(xié)議棧的教學方法沒有現(xiàn)成經(jīng)驗可遵循，筆者結合以往的學習經(jīng)驗設計了一套教學思路，具體包括：(1)結合3GPP協(xié)議對4G/5G通信架構和協(xié)議棧知識進行課堂講授。(2)結合通信企業(yè)白皮書以及世界頂級專業(yè)技術期刊如IEEECommunicationMagazine就4G/5G前沿技術和典型的應用場景進行課堂分析。(3)結合通信行業(yè)資訊網(wǎng)站如EETimes就行業(yè)動態(tài)和學生進行課堂分享。(4)培養(yǎng)學生的課外閱讀習慣。(5)就講授的知識和學生提出的問題進行兩周一次的課堂討論會。討論會先由學生進行問題的展示，然后大家進行討論，最后由老師進行總結。
2.4考核方式
傳統(tǒng)的試卷形式的考核方式旨在考核學生對基礎知識的掌握程度，主要適合基礎理論課程如數(shù)學或者專業(yè)基礎課程如信號與系統(tǒng)。本課程屬于應用型課程，知識覆蓋廣、涉及行業(yè)多，傳統(tǒng)的考核方式難以達到評估學生學習效果的要求。因此，該課程的考核采取了評估學生提交的三類報告：(1)4G/5G新技術論文評論，(2)4G/5G科技新聞評論，(3)結合4G/5G的應用場景對協(xié)議棧中典型信令流程進行分析。報告(1)旨在幫助學生緊跟最前沿的技術，培養(yǎng)學生的學習方法和總結歸納能力。報告(2)有利于拓寬學生的知識面和知識結構。報告(3)用于考核學生對通信系統(tǒng)和協(xié)議棧的學習效果。
2.5教學效果
通過對湖北大學2013級電子信息工程和通信工程兩個專業(yè)總計20名同學按照上述設計的《無線通信》課程進行教學，發(fā)現(xiàn)了同學們在以往通信知識學習方面存在片面性，并且及時的進行了協(xié)議棧知識的補充。同學們紛紛表示通過《無線通信》課程的學習，對通信系統(tǒng)和典型信令流程有了深入的理解，對通信知識有了更加宏觀和全面的掌握。
三、結束語
本文對《無線通信》課程的教學內容、教學方法和考核方法提出了一系列新的思路。通過添加通信系統(tǒng)知識和協(xié)議棧知識，擴充了同學們的知識面。通過教學方法和考核方法的改革，培養(yǎng)了學生的學習能力。實驗證明，該教學改革對電子信息類本科生有著較好的效果。
參考文獻
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[2]曹志剛.通信原理與應用-基礎理論部分[M].北京：高等教育出版社，2015，(8)
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