“無線通信”課程教學模式的探索

朱雪梅，袁東風

（山東大學 信息科學與工程學院，山東 濟南 250100）

2007年，筆者所在的課程組獲得“無線通信”國家雙語教學示范課程建設資助后，不斷推進雙語教學方法的改革，總結雙語教學經驗［1］。“無線通信”課程采用雙語授課有助于提高學生外語水平，但也會影響學生對于專業知識的理解深度，我們探索運用多元化教學模式來解決這個問題。

1 案例教學法的運用

我們借鑒案例教學法的成功模式［2］，嘗試在“無線通信”課程雙語授課的教學實踐中使用，以工程案例為載體使學生更深刻掌握相關專業知識。

比如第一章介紹“現有的無線通信系統”時，很多學生對于WiFi和WiMAX這兩種無線通信技術產生了混淆。針對這個問題，我們通過展示采用WiFi實現我院辦公樓無線信號覆蓋的工程實際案例（如圖1所示），并利用筆記本電腦現場直接演示WiFi無線上網的功能，給學生一個直觀的感受。

圖1 WiFi實現辦公樓無線信號覆蓋示意圖

在演示完工程案例后，學生會產生很多疑問。我們將事先準備好的關于WiFi無線組網方案、IEEE 802.11標準和IEEE 802.16標準的英文材料發給學生，讓學生以項目組的形式根據材料進行問題討論：“WiFi無線網絡的基本配備有哪些？在辦公樓中如何實現無線覆蓋？在物理層、調制技術、MAC層技術方面，WiFi采用了哪些與WiMAX不同的技術以及各自的技術優勢是什么？在應用定位、應用成本上 WiFi和 WiMAX有何不同？WiFi和WiMAX的發展前景如何？”在討論中，我們將所要講述的理論知識穿插其中，使學生強化對專業知識點的深刻理解。學生在這種氛圍中潛意識地記住了很多專業詞匯，比如 WiFi：Wireless Fidelity（無線保真），AP（Access Point，無線訪問節點）等。通過工程案例的討論分析，學生能夠知道如何將這些平常分散學習的東西綜合起來運用，知道所學的知識能有所用。

2 任務教學法的運用

在講授“無線通信”課程時，除了案例法的實施，我們還引入任務教學法。例如，MIMO（多天線系統）是無線寬帶移動通信系統和無線寬帶接入系統的關鍵核心技術，在數據速率、覆蓋范圍和頻譜效率方面頗具競爭優勢。目前，MIMO技術已滲透到多種無線通信技術標準中，如 WiMAX（802.16）、CR（802.22）、3G、B3G 和4G 等。我們帶領學生參觀寬帶無線移動通信與傳輸實驗室研發的“非實時MIMO 試驗平臺”［3］。

該平臺基于軟件無線電設計思想，集數字基帶軟件實現、模擬前端電路和MIMO天線陣列于一體，能夠在真實的物理MIMO信道環境下完成基帶處理算法驗證、MIMO關鍵技術驗證以及系統級的性能分析。例如，MIMO系統容量理論分析、空間復用（SM）和空時編碼（STBC／STTC）技術的性能驗證、天線相關理論分析等。

圖2所示的“非實時MIMO試驗平臺”的整體框架是以兩臺專用計算機搭載參數可變中頻、射頻設備和天線陣列構成的一對MIMO收發信機。客戶端通過有線或無線局域網訪問收發信機來共享無線資源，并使用Matlab語言進行信息和信號處理。其軟件處理流程和典型信號處理算法完成從發送端的二進制數據生成—信源編碼（MPEG4、H264）—信道編碼（卷積碼和Turbo碼等）—導頻序列加入—星座映射（M－QAM）—空時編碼—脈沖成形；到接收端的同步（雙相關和ML）—信道估計（LS和線性插值等）—空時譯碼—星座映射—判決—信道譯碼—信源譯碼的過程。該平臺主要技術指標為：天線陣列4×4，射頻頻率2.453GHz，信號帶寬20MHz，基帶采樣速率12.5Mbps，符號速率最大可達6.25Mbps×4（V－BLAST）。

圖2 非實時MIMO試驗平臺

由于學生是在真實的MIMO試驗平臺中學習理論知識，對于MIMO系統中的空時碼、分集與復用和空時信道等有了形象的理解，并且進一步鞏固了脈沖成形與插值濾波、信號檢測與濾波、調制與解調和信道編譯碼等專業基礎知識。此時，我們引入如下教學任務：以小組為單位提交一份基于MIMO平臺的英文科技論文。任務內容包含有待實現的目標和需要解決的問題，學生會帶著問題利用課后時間去圖書館或由網絡等各種途徑搜集資料完成任務。任務完成后，以小組為單位用英語匯報，小組之間可通過交換書面報告的形式相互學習。學生從文獻查找到匯報的全過程中，體驗了科學研究的過程，訓練了應用英語表達的能力。最后，教師總結本章技術要點，使學生掌握正確知識的積累。

3 擴充性資料的運用

本課程引用美國斯坦福大學原版英文教材《Wireless Communications》作為主要教材［4］。同時，為了系統全面的向學生展示無線通信領域最前沿的關鍵技術和發展趨勢，以及這些關鍵技術在社會生活中的廣泛應用。我們編寫了《無線通信跨層設計—從原理到應用》一書，作為學生學習的擴充性資料［5］。該書以下一代無線通信系統的一項關鍵的理論創新—“跨層設計”為主線，討論了一系列跨層設計的理論方法與應用方案。比如書中第5章論述了基于鏈路自適應技術的跨層設計，研究了混合自動請求重傳技術、RC－LDPC碼在跨層設計中的應用。第7章介紹了跨層設計在無線傳感器網絡中的研究與應用等。該書將為開拓學生的知識面、為學生研究性學習和自主學習提供幫助。

4 結語

通過上述多種教學方法的實施，“無線通信”雙語授課給學生留下了深刻的印象。案例教學法培養了學生靈活分析實際問題的能力，而任務教學法使學生們在完成任務的過程中逐漸開闊了視野，擴大了他們的知識面。這些教學方法的引入，既提高了學生專業英語能力又實現了深入掌握無線通信技術理論的教學目的，對后續相關課程學習以及畢業設計，甚至對研究生階段的專業課學習也起到了承上啟下的作用。而且這些教學方法的實施，有效地把學生創造性的主體活動與教師創造性的主導作用結合起來，使師生之間、學生之間實現動態的信息交流，為教學注入了新的活力。

［1］http：／／202.194.20.8／wxtx.html

［2］黃清.案例教學在移動通信課程中的應用與思考［J］.南京：電氣電子教學學報，2009：31

［3］http：／／202.194.20.8／mimoCn.html

［4］Andrea Goldsmith（美）.Wireless communications－無線通信（英文版）［M］.北京：人民郵電出版社，2007

［5］張海霞，袁東風等.無線通信跨層設計—從原理到應用［M］.北京：人民郵電出版社，2010