“无线通信”课程教学模式的探索

朱雪梅，袁东风

（山东大学 信息科学与工程学院，山东 济南 250100）

2007年，笔者所在的课程组获得“无线通信”国家双语教学示范课程建设资助后，不断推进双语教学方法的改革，总结双语教学经验［1］。“无线通信”课程采用双语授课有助于提高学生外语水平，但也会影响学生对于专业知识的理解深度，我们探索运用多元化教学模式来解决这个问题。

1 案例教学法的运用

我们借鉴案例教学法的成功模式［2］，尝试在“无线通信”课程双语授课的教学实践中使用，以工程案例为载体使学生更深刻掌握相关专业知识。

比如第一章介绍“现有的无线通信系统”时，很多学生对于WiFi和WiMAX这两种无线通信技术产生了混淆。针对这个问题，我们通过展示采用WiFi实现我院办公楼无线信号覆盖的工程实际案例（如图1所示），并利用笔记本电脑现场直接演示WiFi无线上网的功能，给学生一个直观的感受。

图1 WiFi实现办公楼无线信号覆盖示意图

在演示完工程案例后，学生会产生很多疑问。我们将事先准备好的关于WiFi无线组网方案、IEEE 802.11标准和IEEE 802.16标准的英文材料发给学生，让学生以项目组的形式根据材料进行问题讨论：“WiFi无线网络的基本配备有哪些？在办公楼中如何实现无线覆盖？在物理层、调制技术、MAC层技术方面，WiFi采用了哪些与WiMAX不同的技术以及各自的技术优势是什么？在应用定位、应用成本上 WiFi和 WiMAX有何不同？WiFi和WiMAX的发展前景如何？”在讨论中，我们将所要讲述的理论知识穿插其中，使学生强化对专业知识点的深刻理解。学生在这种氛围中潜意识地记住了很多专业词汇，比如 WiFi：Wireless Fidelity（无线保真），AP（Access Point，无线访问节点）等。通过工程案例的讨论分析，学生能够知道如何将这些平常分散学习的东西综合起来运用，知道所学的知识能有所用。

2 任务教学法的运用

在讲授“无线通信”课程时，除了案例法的实施，我们还引入任务教学法。例如，MIMO（多天线系统）是无线宽带移动通信系统和无线宽带接入系统的关键核心技术，在数据速率、覆盖范围和频谱效率方面颇具竞争优势。目前，MIMO技术已渗透到多种无线通信技术标准中，如 WiMAX（802.16）、CR（802.22）、3G、B3G 和4G 等。我们带领学生参观宽带无线移动通信与传输实验室研发的“非实时MIMO 试验平台”［3］。

该平台基于软件无线电设计思想，集数字基带软件实现、模拟前端电路和MIMO天线阵列于一体，能够在真实的物理MIMO信道环境下完成基带处理算法验证、MIMO关键技术验证以及系统级的性能分析。例如，MIMO系统容量理论分析、空间复用（SM）和空时编码（STBC／STTC）技术的性能验证、天线相关理论分析等。

图2所示的“非实时MIMO试验平台”的整体框架是以两台专用计算机搭载参数可变中频、射频设备和天线阵列构成的一对MIMO收发信机。客户端通过有线或无线局域网访问收发信机来共享无线资源，并使用Matlab语言进行信息和信号处理。其软件处理流程和典型信号处理算法完成从发送端的二进制数据生成—信源编码（MPEG4、H264）—信道编码（卷积码和Turbo码等）—导频序列加入—星座映射（M－QAM）—空时编码—脉冲成形；到接收端的同步（双相关和ML）—信道估计（LS和线性插值等）—空时译码—星座映射—判决—信道译码—信源译码的过程。该平台主要技术指标为：天线阵列4×4，射频频率2.453GHz，信号带宽20MHz，基带采样速率12.5Mbps，符号速率最大可达6.25Mbps×4（V－BLAST）。

图2 非实时MIMO试验平台

由于学生是在真实的MIMO试验平台中学习理论知识，对于MIMO系统中的空时码、分集与复用和空时信道等有了形象的理解，并且进一步巩固了脉冲成形与插值滤波、信号检测与滤波、调制与解调和信道编译码等专业基础知识。此时，我们引入如下教学任务：以小组为单位提交一份基于MIMO平台的英文科技论文。任务内容包含有待实现的目标和需要解决的问题，学生会带着问题利用课后时间去图书馆或由网络等各种途径搜集资料完成任务。任务完成后，以小组为单位用英语汇报，小组之间可通过交换书面报告的形式相互学习。学生从文献查找到汇报的全过程中，体验了科学研究的过程，训练了应用英语表达的能力。最后，教师总结本章技术要点，使学生掌握正确知识的积累。

3 扩充性资料的运用

本课程引用美国斯坦福大学原版英文教材《Wireless Communications》作为主要教材［4］。同时，为了系统全面的向学生展示无线通信领域最前沿的关键技术和发展趋势，以及这些关键技术在社会生活中的广泛应用。我们编写了《无线通信跨层设计—从原理到应用》一书，作为学生学习的扩充性资料［5］。该书以下一代无线通信系统的一项关键的理论创新—“跨层设计”为主线，讨论了一系列跨层设计的理论方法与应用方案。比如书中第5章论述了基于链路自适应技术的跨层设计，研究了混合自动请求重传技术、RC－LDPC码在跨层设计中的应用。第7章介绍了跨层设计在无线传感器网络中的研究与应用等。该书将为开拓学生的知识面、为学生研究性学习和自主学习提供帮助。

4 结语

通过上述多种教学方法的实施，“无线通信”双语授课给学生留下了深刻的印象。案例教学法培养了学生灵活分析实际问题的能力，而任务教学法使学生们在完成任务的过程中逐渐开阔了视野，扩大了他们的知识面。这些教学方法的引入，既提高了学生专业英语能力又实现了深入掌握无线通信技术理论的教学目的，对后续相关课程学习以及毕业设计，甚至对研究生阶段的专业课学习也起到了承上启下的作用。而且这些教学方法的实施，有效地把学生创造性的主体活动与教师创造性的主导作用结合起来，使师生之间、学生之间实现动态的信息交流，为教学注入了新的活力。

［1］http：／／202.194.20.8／wxtx.html

［2］黄清.案例教学在移动通信课程中的应用与思考［J］.南京：电气电子教学学报，2009：31

［3］http：／／202.194.20.8／mimoCn.html

［4］Andrea Goldsmith（美）.Wireless communications－无线通信（英文版）［M］.北京：人民邮电出版社，2007

［5］张海霞，袁东风等.无线通信跨层设计—从原理到应用［M］.北京：人民邮电出版社，2010