仿真软件平台在“移动通信技术”课程实验教学中的应用

张莹 展慧 马华玲

摘要：移动通信技术是通信类专业的核心课程，在实验教学中，传统实验普遍采用实验箱进行教学，但是它无法满足移动通信组网等实验的需要。在该文中，引入仿真软件平台进入实验教学，通过对网络的创建、测试、优化等实验环节，丰富了移动课堂实验内容，加强了学生们对理论知识的掌握，增强了实际工作中所需要的专业知识和技能，以及对移动通信系统的认知能力。

关键词：移动通信;仿真平台;实验教学

中图分类号：TP311    文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）32-0101-02

1引言

移动通信技术是高等院校通信工程与信息工程专业的核心课程，涉及移动通信的基本理论、无线通信系统的传播特性和组网方式;移动通信的关键技术，如编码、数字调制、干扰和抑制等;不同类型的移动通信多址接入方式;移动通信技术的应用系统，覆盖2G到4G移动网络，如GSM、CDMA-95、WCDMA、TD-SCDMA、WiMax、LTE-Advanced等，课程内容理论性强、知识点多，如何能让学生们更好地掌握移动通信基础理论、紧跟通信技术发展的步伐、熟悉现实生活中网络设备的应用方法、让学生们更好地理论联系实际，是移动通信课程不断改革的方向和亟待解决的重要问题。

2 移动通信实验教学现状

目前，大多数高校使用的实验箱依然是移动通信实验课程的首选。实验箱能够对移动通信技术中的调制和解制、扩频和解扩等基础原理进行模拟仿真，通过示波器对各级信号波形的观察和分析来帮助学生们掌握移动通信的基础知识。同时，实验箱设备价格较低，易于配备，因此一直受高校青睐。实验箱如图1所示。

实验教学作为检验学生是否充分理解并掌握理论知识的方式，应该与理论教学相辅相成，但是实验箱仅能满足基础性原理的验证，不能构建蜂窝无线通信系统，与现实的移动交换机、基站、手机用户等元素组建的通信网络相差较大;在实验箱中，多个信号处理模块集成在一起，学生无法观察到信号的传输和处理过程;此外，实验箱的验证操作对于培养学生的创新意识、综合实验能力、解决问题的能力等方面，也存在一定的局限性。因此，为了让学生更好地掌握移动通信技术、提升他们实际工程组网能力、启发他们能够独自思考和解决问题、培养高素质通信人才，移动通信实验需不断改革新的教学方式。

3 仿真实验平台

目前，移动通信技术课程采用的虚擬仿真实验平台是武汉凌特电子的移动通信LTE网络优化仿真平台，包含场景仿真系统和仿真路侧端系统两部分，如图2所示。场景仿真系统能够实时仿真，该系统模拟生成的数据能够被仿真路侧端系统采集记录，仿真结束后，场景仿真系统产生的数据能够供仿真路侧端系统导入并进行分析。场景仿真系统和仿真路侧端系统相互配合使用能够形成一个闭环的操作系统，帮助学生们更好地学习移动通信网络以及相关的知识。

以LTE组网实验教学进行实例分析。

LTE组网实验流程包括：网络创建、网络预评估、测试数据采集、系统优化、优化后网络评估、实验报告输出等内容。

创建移动通信网络。打开仿真场景创建功能，添加所在地图中的基站小区并部署基站，设置基站参数，并规划测试路线和轨迹，添加实验中需测试的仿真手机，网络如图3所示。

仿真测试。打开测试功能，仿真软件中测试手机可沿规划路线进行移动，同时测量沿途需要采集的信息，测试轨迹如图4所示。

测试数据分析。将仿真系统采集的测试数据进行导入并分析，可以得到手机沿途收集到的各个小区、各个基站的相关参数信息，如图5所示。由此次测试，系统经过分析给出结论“基站规划不合理导致弱覆盖”。

网络优化。调用无线参数重新对测试过程进行回放，察看每一个测试点的覆盖参数，定位网络问题;通过优化网络进行基站参数的调整，沿原规划路径进行复测和验证，如图6所示，得到优化后的移动通信网络。

4 实验箱+仿真实验平台相结合的效果

实验箱进行原理性实验，学生自己动手连接和测试电路板，利用示波器可以对波形进行观察和分析，加深对其原理的认识，提高实际操作能力。然而，由于硬件条件的限制，能够进行的移动通信实验有限，因此引入仿真实验平台可以弥补这一方面的缺陷。

通过上述LTE组网实验教学的实例，可以看出引入仿真实验教学平台，克服了移动通信实验教学设备价格昂贵、无法开展大规模实验的困难;同时，开展组网实验帮助学生理解和熟悉实际的移动通信网络，包括系统的连接方式和设备配置方法，培养学生的思维和分析能力。

因此，实验箱+仿真实验平台相结合的方式，使《移动通信技术》实验课程的内容更加丰富多彩、实用性强，学生普遍感受到实验与实践相结合，加强学生对课程理论知识的掌握和理解，培养学生在实际工作中所需要的专业知识和技能，以及对移动通信系统的认知能力，提高了学生在行业内的就业竞争力，缩短了毕业生工作岗位适应期，实现从“毕业”到“就业”的无缝衔接。

5 结束语

从传统的《移动通信》实验课程教学现状出发，分析了实验箱教学的制约因素，并将虚拟仿真平台引入移动通信实验教学课堂，使学生进行创新性、综合性的实验，加强了对通信网络的理解和掌握，使枯燥的移动通信原理变得更加生动形象，也更加贴近生活现实。实验箱+仿真实验平台相结合的教学方式，既有利于移动通信课堂的多元化发展，又促使学生“理论联系实际”，快速成长为通信行业人才。

参考文献：

[1] 孙强，刘敏，季晨.“移动通信”课程教学改革探讨[J].科教导刊（中旬刊），2020（4）：111-112.

[2] 刘庆，戴青云，韩国军，等.移动通信技术实验教学示范中心实验教学平台建设[J].实验室研究与探索，2016，35（7）：158-161，169.

[3] 郑云，吴怡.移动通信虚拟仿真实验教学中心的建设与管理[J].实验室研究与探索，2019，38（3）：127-131.

[4] 赵庆平，姜恩华，李德川.“移动通信原理”实验课程的多元化教学实践[J].辽东学院学报（自然科学版），2014，21（2）：149-153.

【通联编辑：闻翔军】