基于focusky的移动通信技术课程教学改革探索

2019-02-21张水锋陈帅程庆吴海石若丹

文化创新比较研究 2019年1期

张水锋，陈帅，程庆，吴海，石若丹

（1.淮南师范学院电子工程学院，安徽淮南 232001；2.淮南师范学院计算机学院，安徽淮南 232001）

《移动通信技术》课程的先修课程课程是通信电子线路与通信原理等，它的后修课程是数字通信和网络优化与规划等。通过该门课程学习使学生掌握移动通信系统的基本知识、LTE 系统的关键技术、OFDM 技术的工作原理，理解OFDM 系统的关键技术，了解MIMO系统的基本概念，掌握MIMO 系统的传输模型，从而使学生具备扎实的移动通信理论知识，并了解移动通信领域发展的前沿知识。

1 移动通信技术课程在我校的开设情况分析

《移动通信技术》课程是通信工程专业的一门专业技术课，学习该门课使学生能适应现代社会通信事业快速发展的需要，并对移动通信原理、数字移动通信系统、个人通信有较深刻的理解，成为高素质技能型专门人才。我校通信工程系现有2014 级2 个班的学生88人，2015 级4 个班的学生120 人，2016 级3 个班的学生104 人，2017 级2 个班的学生70 人。在2014 级之前该校学生学习的是2G 移动通信的理论，从2015 级学生开始学习4G 移动通信技术内容。

2 课程建设特色

该课程的建设特色之一是增加具有立体效果的动画，增加课程的趣味性。移动通信这门课理论性太强，现有的教材示意图都是黑白的图片，学生大都反应很难理解书上的图片，所以该教学团队计划制作一些生动形象图片放入课件，如用Focsky 软件或者3DMAX与unity 软件结合画出具有3D 效果的立体图片。Focusky，是一款新型多媒体幻灯片制作软件，操作便捷性以及演示效果超越PPT，主要通过缩放、旋转、移动动作使演示变得生动有趣。下面是用foscky 画的图。

图1是LTE 移动通信系统的架构图，核心网是整个系统的大脑，控制与它相连的所有基站（基站数量可以是多个，图中展示了两个），通常一个城市由一个核心网控制；基站通过电磁波与终端进行通信，每个基站可以与多个终端通信；终端就是我们通常使用的手机。

图2是多径效应的示意图，基站发射信号给手机，手机可以接收信号。由于它们之间的通信是通过电磁波传播的，电磁波的特性就像光一样是发散的，所以就会有多条路径，蓝色的线代表直线传播，玫红色的线代表经过离人较近的一个设备传播，黄色的线代表经过中间的一栋建筑物传播，绿色的线代表经过较远的建筑物传播。由于多径效应的存在移动通信就存在一个干扰问题，干扰的主要原因是存在时延。那么4G 移动通信系统，采用OFDM 技术解决这个问题。在传播的前后符号间插入一个保护带GI，使时延小于GI 的前一个符号的多径效应衰减到0，从而不会对下一个符号产生干扰。

图1 LTE 移动通信系统的架构图

图2 多径效应示意图

3 课程的建设目标与上网计划

课程建设目标：由于移动通信技术使专业课，理论知识都比较抽象，网上可以下载的课件虽然与课本内容基本一致，大部分都不够生动形象，该课程的第一个建设目标是制作一套含有动画或者是三维立体场景的课件，提供课程的趣味性，增加学生的学习兴趣。

课程资源上网计划如下。

第一阶段录制制作微课课件、录制视频并传上网；第二阶段完善移动通信系统概述、LTE 技术概述等部分的电子课件（尽量运用动画与虚拟设备等手段），并将相关教学内容录制视频传上网；第三阶段完善点对点网络与OFDM 原理的电子教案，并将相关内容视频传上网；第四阶段，完善OFDM 技术的实现、多天线技术原理及多天线技术的实现部分的电子教案，并将所有视频传上网。

由于课程内容较多也很抽象，刚开始不容易把全部内容录制，该教学团队把课程内容分成十六个微课，每节课10min，讲解书上的一个主要的知识点，结合软件仿真或者硬件展示将知识点扩展开来讲。本课程的十六个重要知识点如下：（1）4G 移动通信系统的架构。（2）多径效应。（3）4G 基站与2G 基站有什么异同？（4）移动通信噪声产生的原因。（5）QPSK 调制与QAM 调制。（6）什么是正交？什么是复用？（7）FDMA、TDMA、CDMA 与SDMA。（8）什么是OFDM？（9）多载波的工作原理。（10）OFDM 符号的频谱。（11）OFDM 信号的发生算法（12）什么是多天线系统？（13）多天线技术的优点。（14）空间复用技术。（15）什么是TM？（16）LTE 多天线技术的处理过程