基于应用型本科高校的无线通信实验室建设探索

张小青 陶虹平

摘要：本文根据应用型本科高校的特点及无线通信课程的内容，设计了一种结合实验箱、Matlab Simulink仿真平台及4G LTE全网部署在线虚拟软件的实验室建设方案。同时基于这些实验平台设计了基础性实验、综合性实验、设计性实验及开放性实验。学生可以根据不同的理论知识利用不同的实验平台，从不同角度验证、学习、掌握和应用无线通信知识。

关键词：无线通信；Matlab Simulink；4G LTE；实验室

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）47-0271-02

随着信息技术的飞速发展，无线通信已经渗透到我们生活的方方方面面，它一方面正在改变我们的生活方式及生活质量，另一方面它对通信技术类人才的需求也越来越大，要求也越来越高。因此相关高校对通信人才的培养也越来越重视，也吸引着教师在无线通信等相关知识的教学上面不断地探索和研究。而无线通信课程内容相对比较抽象，理论性又比较强。传统的PPT教学模式，往往让学生抓不住重点，学完后还是没能真正掌握，更不用说去应用。因此应注重实践教学环节，将理论知识结合实践环节，这样能有效帮助学生理解。为此，如何构建一个高质量且有效的无线通信实验室已经成了各高校特别重视的问题，许多学校不惜花重金购买商用设备，而有些学校只是借助普通实验箱做一些验证性的基础实验。本文立足应用型本科高校的特点，设计了一种切实可行的无线通信实验室建设方案，通过不同的实验平台，让学生能够很好地进行移动通信的实践和锻炼。

一、无线通信实验室建设现状

目前各高校在无线通信实验室建设方面没有统一标准，基本采用以下几种形式：（1）购买基础实验箱，配不同基础实验模块做一些底层验证性实验，这种实验箱操作简单，基本以模块化设置，一般接线简单，跟实际应用一定的差距。（2）利用实验箱上的无线通信模块，根据无线通信的架构搭建一个模拟网络。这种模拟方式跟大型商业设备相比，不能很好地模拟真实的网络，学生做完实验，面对真正的设备还是会感觉无从下手。（3）在学校搭建实际的商用网络，学生可以强化其动手实训能力。这样的实验环境能引起学生的兴趣，又能跟实际应用有效结合，但是费用都在三百万以上，投入较大。（4）采用路测分析系统或移动通信协议分析仪对网络优化进行理解和实训以及掌握移动通信原理。这种方式一般学生只能直观检测一些数据，对实际系统原理的应用还有一定的欠缺。

显然，每种实验方式都有它的优点，应结合各自的优点，立足应用型本科高校特点，合理地设计无线通信实验室。

二、应用型本科高校无线通信实验室建设方案设计

1.通信工程类专业培养方向。目前电子、通信工程等专业的培养方向主要分为2类。一种是以培养研究型人才为目标，主要培养学生的研發能力和技术能力；另一种是以培养工程应用型人才为目的，培养学生的实际应用和操作能力。第一种一般是重点院校或王牌专业的定位，应用型本科院校一般都定位为第二种。从就业形势来看，目前对应用型人才的需求量还是比较大，研究型人才主要面向研究生及重点高校本科生。应用型本科高校重点培养应用型人才。教师要充分利用教学设备，理论与实践相结合，为社会培养高质量的应用型人才。

2.无线通信实验室设计方案。根据独立学院发展规律，结合应用型本科人才培养目标，建立一个集教学功能、实验功能和科研功能于一体的无线通信实验室，将无线通信的基础性实验项目、设计性实验项目和综合性实验项目进行整合，形成一个完整的实验体系，能让学生很好地进行无线通信的实践和锻炼，尽量缩小与实际工作的差距。具体设计方案如图1所示。无线通信课程内容主要分为理论部分和系统原理部分，理论部分主要涉及移动通信的数字调制技术及移动通信的电波传播等相关内容；系统原理部分主要包括移动通信网络技术、无限通信系统与网络等系统方面的知识，根据两部分内容的特点不同应该采用不同的讲授方式及实训方案。尽管内容分为两方面，但是两者密切相关，理论部分是学习系统原理的前提，可以通过实验箱、Matlab仿真等实验设备做一些验证性、综合性实验；扎实掌握理论知识后，通过设计性实验、开放性实验掌握无线通信系统原理。根据学校的建设资金情况、专业特色、人才培养方向定位及课程内容的特点，无线通信实验室应分为三大部分：实验箱等基础平台主要开设基础性实验；而综合性实验和设计性实验主要借助Matlab Simulink等仿真平台；4G LTE全网部署在线虚拟软件可以开设开放性实验，让学生对实际的无线通信有一个更加直观的认识和学习。

3.无线通信实验室可开出的实验。根据上面提出的无线通信实验室建设方案，可开设的实验可以分为基础性实验、综合性实验、设计性实验及开放性实验，具体见表1。课程知识有难易之分，每一部分内容有不同的特点，因此要通过内容的特点设置不同形式的实验、借助不同的实验平台，有助于提高学生的学习兴趣，进一步掌握知识，提高知识的实际应用能力。

三、总结

本文立足应用型本科独立院校，以培养现场应用工程师（FAE）为目标，充分利用了学校有限的资金，将无线通信的基础实验以及4G LTE全网部署在线虚拟实验很好地结合起来。在基础实验部分，配有详细的实验指导书，开设多个类型的实验，方便学生的理解、学习以及实验室的开放；充分利用了仿真和虚拟的手段，在很大程度上提升了实践教学效果，且减轻了老师的教学指导负担。

参考文献：

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