工程教育认证背景下《移动通信基础》课程教学改革探索

张军，刘会衡

（湖北文理学院物理与电子工程学院，襄阳 441053）

0 引言

目前，我国工科专业毕业生不断增长，工程教育认证在我国高等教育体系中的地位愈发重要。工程教育认证是实现教育质量与国际接轨，实现专业的工程认证不仅保证了该专业学生培养的质量，还可以使得学生在申请相应行业职业资格证书或者更高层次学位证书时，获得行业内或学术界的认可[1]。工程教育认证的核心观念是以“学习结果”为导向，并将这个目标贯彻到人才培养的各个环节。其核心问题是对教学目标的实现过程和实现程度提供一套可以操作的评估准则[2]。通常而言，这个准则是根据高校和认证专业自身定位制定，必须能够体现学生学习后技能上的变化。

1 《移动通信基础》课程教学现状

《移动通信基础》课程是通信工程本科专业的必修课程之一，是一门综合性很强的课程。因此，学生觉得概念特别多、特别抽象，学不能致用[3]。原因主要有以下几点：首先，学生在学习《移动通信基础》课程之前，已经学习了《信号与系统》、《电路分析》、《通信原理》等专业基础课程，对信号的表示、调制和编码有了一定的认识，但是把这些技术综合到移动通信系统中去时教学信息量过大，学生难以接受。其次，移动通信技术发展非常迅速，如今已经发展到了第五代移动通信系统（5G），每代移动通信系统都会有新的技术出现。学生对这些移动通信系统发展脉络的掌握程度难以量化，经常被复杂的公式推导所局限，对毕业后所能从事的工作对象——移动通信系统缺乏整体认识。

《移动通信基础》课程教学存在概念繁杂和系统性不强的问题，难以实现对教学目标可操作的评估。在工程教育认证背景下，在重视学生专业基本知识和素养的同时，还应该适当的让学生以实际工程中的项目进行锻炼，提升教学目标与实际工作岗位需求的技能的适配性。因此，本文认为在《移动通信基础》教学过程中可以增加部分综合性强、解决难度不高的实际工程问题，形成以工程实践问题为导向的教学模式，可以提高学生系统分析移动通信系统的能力，提高学生的学习兴趣。

2 工程实践问题为导向的教学模式

工程实践问题为导向的教学模式在学生掌握理论课程的基本原理的同时，适当的拓展学生综合运用理论知识解决工程实践中的简单问题，从而锻炼学生系统性地看待工程问题的能力；其教学目标是熟练掌握理论知识，能够分析工程实践中出现的错误，并提出有效的解决方案。教学内容的难点在于重、难点的选取，即如何不影响理论教学内容，又扩展一些工程实践中解决问题的方法[4]，保持整个教学体系的完整性。本文以移动通信中的切换准则为例，建议按照如下两个方面开展教学。

2. 1 移动通信中的切换准则理论知识

当处于通话状态中的移动用户设备（User Equipment，UE）离开其当前服务基站，移动到相邻的基站的覆盖范围实，UE将切换到相邻基站。UE在原服务基站的信道将被释放，重新在相邻基站（即目标基站）分配信道。切换准则分为相对信号强度准则（准则1）、具有门限规定的相对信号强度准则（准则2）、具有滞后余量的相对信号强度准则（准则3）和具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则（准则4），分别对应图1中的A、B、C和D处。各种切换准则均有优缺点，实际网络中经常采用准则3来进行切换。准则3表明，当原服务基站信号比相邻基站弱很多（即小于h）时发起切换流程。该准则避免了UE在原基站和目标基站之间来回切换的“乒乓效应”，该效应会导致核心网信令开销大幅度增加和UE掉话。

图1 切换准则示意图

2. 2 工程实践中的切换问题

在实际网络中，UE持续监听原基站和相邻基站信号并形成邻区列表。当相邻基站信号满足准则3时，UE经历了A3切换事件，从而发起切换。然而，实际网络中的情况比较复杂，切换成败与切换过程中的所有参与者有关，适当地设置切换滞后余量h至关重要。以如下网络优化过程中的问题为例分析：

某项目拉网测试数据如下：车辆由东向西行驶，UE占用A小区向（频点37900，PCI=5）向相邻基站B小区（频点37900，PCI=18）进行切换，结果切换失败发生掉线，其中A3切换offset为3db，核心网eNodeB侧信令跟踪如图2和图3所示。UE侧信令如图4所示。拉网过程中A小区和B小区的RSRP如图5所示。请分析UE切换失败的原因。

图2 eNodeB侧的Uu空口信令

图3 eNodeB侧的X2接口信令

图4 UE侧信令

2. 3 工程实践问题解决方案

从图2中可以看出，在移动过程中，原eNodeB接收到了相邻小区的测量报告，随后原eNodeB给目标eNodeB发送了RRC连接重配置信令（即切换命令）。图3表示原eNode B到目标eNodeB的信令传输无误。从图4中发现，UE向原eNodeB上报邻区测量报告后，并没有接收到由eNodeB下发的RRC连接重配置信令；所以UE自行连接至原eNodeB，从而导致切换失败。进一步地查看图5中切换过程中A小区和B小区的RSRP曲线发现，开始2秒之内B小区信号比A小区高出1dB，触发了切换流程，但是2秒之后A小区的信号急剧下降，导致切换流程中的RRC连接重配置信令丢失，UE无法接收到切换命令。因此，为了避免A小区的信号在切换结束之前急剧降低，应该将切换过程提早进行，即将切换滞后量减小。

从以上工程实践问题的解决过程中可以看出，虽然切换由切换准则触发，但是切换成功却取决于网络的通信质量。上述工程实践问题是由于原小区信号下降过快导致的，还可能出现其他因素引起切换失败。上述分析过程涉及了切换过程中的原eNodeB、目标eNodeB和UE之间的通信信令，将切换过程的理论知识和实践之间的关联关系统一起来。同时，还培养了学生分析问题和解决问题的能力。在教学过程中，不仅要教导学生熟练掌握切换的理论知识，还要根据实际工程问题系统性地分析诸多影响因素，整个教学过程的实现过程和实现程度易于评估。

3 结语

《移动通信基础》教学过程中存在综合性强、概念繁杂和系统性不强的问题，本文以移动通信过程中切换准则为例，提出了一种以工程实践问题为导向的教学模式；该教学模式能够将课程中繁杂的概念统一起来，培养学生分析问题和解决问题的实践能力，预期学习成果的实现过程和程度易于评估。