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高职专业人才培养目标定位依据一方面是专业面向的岗位群业务规格要求确定职业知识、职业能力、职业素质结构。另一方面是岗位职业资格标准及职业技能鉴定标准确定作业规范与职业道德。通过对区域内移动通信运营商、移动通信设备供应商、移动代维公司等企业的深入调研和近3届毕业生的跟踪调查,将毕业生主要从事岗位划定为“移动机房管理维护、移动通信基站维护、移动通信安装测、移动通信网络优化”等岗位。邀请企业技术人员与校内专家一起对上述岗位从事的典型工作任务进行分析,归纳出共性职业能力,确定“移动通信设备配置维护、移动通信网络设计实施、移动通信网络分析优化”为本专业人才培养的核心职业能力,并最终将本专业人才培养目标定位为:掌握移动通信系统、移动通信网络、移动通信工程建设等方面的基础知识,具备移动通信基站安装、维护、管理,通信工程勘察、设计、规划,移动通信网络设计、分析、优化等能力,面向移动通信领域的机房基站维护、设备安装调测、网络设计优化等岗位的生产、服务、管理第一线需要的高端技能型人才。
2构建“四阶递进、工学结合”人才培养模式
人才培养模式的构建可以依据不同专业的特点和不同学院的实际情况进行设计。自2011年起,学院先后与数家业内知名企业签署“订单”培养协议。依托订单合作企业,以工作过程为载体,建立“四阶递进、工学结合”人才培养模式。其中“四阶递进”是指职业能力培养分解为四个阶段逐级进阶,即第1、2学期在校内实训基地进行,完成专业基础能力培养;第3、4学期校企交替进行,完成专业核心能力培养;第5学期校企交替进行,完成协岗能力训练;第6学期到企业进行顶岗能力实习“。工学结合”是指第1、2学期利用校企共建的移动通信综合实训平台,开展“教学做一体”的仿真实训;第3、4学期聘请企业技术人员担任指导教师,开展“教学做一体”的全真实训;第5学期在企业技术人员的指导下,协助完成基本岗位工作;在第6学期在校外实习基地开展顶岗综合实习。
3设计以工作过程为导向的课程体系
通过对移动通信运营商、移动通信设备供应商、移动代维公司等企业实地走访及毕业生的跟踪调研,确定移动通信行业面向高职院校毕业生的岗位群。邀请企业技术人员与校内专家组一起对岗位群进行分析,归纳整理典型工作任务。基于这些典型工作任务分析从业所需的职业能力,典型工作任务分解过程如表1所示。再将这些职业能力按照专业能力、方法能力和社会能力进行分类、汇总,并以此为依据构建移动综合职业能力课程体系。由于移动系统有GSM/WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA等,需要从典型岗位任务推演到各系统的典型工作任务,选取岗位工作技能为逻辑载体,分别以对象系统、工作顺序为线索,提炼学习领域课程,形成专业核心课程。
4实施一体化教学模式改革
依托实训条件,创设情境,实施专业核心课“教学做”一体化教学模式改革,启发学生思维、学生在教师的引导下完成各子项目任务,利用情境进行真实配置、在线实际处理,激发学生学习动力和兴趣,并在教学做的过程中锻炼协作、分析、整理的方法能力和社会能力。丰富教学案例视频,展现特色教学方法。充分发挥校企合作的优势,结合实践,收集整理更多案例素材,制作更多的实际案例教学视频,丰富教学内容和教学方法。利用专业教学资源信息化,建成开放、共享的专业与课程资源库,可随时学习自学。搭建资源服务平台,为院校、教师、学生和企业从业人员提供服务,移动通信技术专业教师、学生和从业人员,免费共享个性化学习。改变传统的反馈及测试方式,提高学习质量,激发学生创新思维。通过专业资源平台在线答疑,反馈信息。
5结语语
1前言
移动通信业务之所以发展迅猛主要是其满足了人们在任何时间。任何地点与任何个人进行通信的愿望。移动通信是实现未来理想的个人通信服务的必由之路。在信息支撑技术、市场竞争和需求的共同作用下,移动通信技术的发展更是突飞猛进,呈现出以下几大趋势:网络业务数据化、分组化,网络技术宽带化,网络技术智能化,更高的频段,更有效利用频率,各种网络趋于融合。了解、掌握这些趋势对移动通信运营商和设备制造商均具有重要的现实意义。
2网络业务数据化、分组化
2.1无线数据——生机无限当前移动数据通信发展迅速,被认为是移动通信发展的一个主要方向。近年来出现的移动数据通信主要有两种,一种是电路交换型的移动数据业务,如TACS、AMPS和GSM中的承载数据业务以及GSM系统的HSCSD;另外一种是分组交换型的移动数据业务,如摩托罗拉的DataTAC、爱立信的Mobitex和GSM系统的GPRS。
目前,无线数据业务只占GSM网络全部业务量中的很小一部分,但是在未来的两年中这种状况将开始扭转,并大大改变。1999年以后,随着HSCSD、GPRS等新的高速数据解决方案显露峥嵘,并成为数据应用的新焦点,无线数据将成为运营商经营计划中越来越重要的部分,它预示着未来大量的商业机遇。
(1)应用驱动市场
无线数据业务的主要驱动力在于用户的应用。话音是单一的、易于被大众所接受的业务,然而无线数据则不同,无线数据最初的应用重点放在运输管理这样的专业市场。近期无线数据业务的目标市场是销售人员或现场工程师这样的用户群。从这些先发目标的应用中积累无线数据的经验,并从中受益。
在过去的十年里,传统的生活方式已经在迅速改变,人们更经常性地移动,职业和个人生活之间的分界变得模糊,人们需要不分时间、地点访问很重要的信息。发生在用户身上的这种生活方式的改变将成为驱动无线数据业务发展的重要因素。
(2)因特网的影响
和通信的其他领域一样,无线数据业务的一个最重要的驱动力来自Internet。根据最近的研究,未来两年欧洲的因特网用户数量将翻一番。在我国,因特网用户的年增长率将高达300%,显然用户在运动中接入因特网的需求将会增长。
为了满足接入因特网的需求,一个全球性的开放协议——无线应用协议(WAP)应运而生。WAP为将Internet的信息内容以及增值业务传送到移动终端提供了一种开放的通用标准,实现了IP与GSM网络的桥接,是一个为厂商提供加速市场增长、避免网络割接、保护运营商投资的标准,WAP确保任何与WAP兼容的GSM手机都能工作。
(3)数据速率的发展
GSM承载业务所提供的GSM数据速率最高只能达到9.6kbit/s。国际上1998年引入的高速电路交换数据(HSCSD)技术将实现57kbit/s的数据速率,对要求连续比特率和传输时延小的应用是理想的,如会议电视、电子邮件、远程接入企业的局域网和无线图像。1999年商用化的GPRS是第一个GSM分组数据应用,将实现超过100kbit/s的数据速率。对较短的“突发”类型业务是理想的,如信用卡认证、远程测量和远程事务处理。EDGE(增强数据速率GSM改进模式)使用修改过的GSM调制方式来实现超过300kbit/s的数据速率。EDGE会让GSM运营商特别受益,他们不但可以赢得第三代移动通信的经营执照,还可以提供有竞争力的宽带数据业务。
2.2个人多媒体通信——网络演进的方向
对随时随地话音通信的追求使早期移动通信走向成功。移动通信的商业价值和用户市场得到了证明,全球移动市场以超凡的速度增长。移动通信演进的下一阶段是向无线数据乃至个人移动多媒体转移,这一进展已经开始,并将成为未来重要的增长点。个人移动多媒体将根据地点为人们提供无法想像的、完善的个人业务和无线信息,将对人们工作和生活的各个方面产生影响。在个人多媒体世界里,话音邮件和电子邮件被传送到移动多媒体信箱中;短信将成为带有照片和视频内容的电子明信片;话音呼叫将与实时图像相结合,产生大量的可视移动电话,还将实现移动因特网和万维网浏览。像无线会议电视这样的应用将随处可见,电子商务将蓬勃开展。对于运动中的用户还有随时随地的各种信箱和娱乐服务。
3网络技术的宽带化
在电信业历史上,移动通信可能是技术和市场发展最快的领域。业务、技术、市场三者之间是一种互动的关系,伴随着用户对数据、多媒体业务需求的增加,网络业务向数据化、分组化发展,移动网络必然走向宽带化。
通过使用电话交换技术和蜂窝无线电技术,70年代末诞生了第一代模拟移动电话。AMPS(北美蜂窝系统)、NMT(北欧移动电话)和TACS(全向通信系统)是三种主要的窄带模拟标准。第一代无线网络技术的一大成就就是去掉了将电话连接到网络的用户线。用户第一次能够在他们所在的任何地方无线接收和拨打电话。
第二代系统引入了数字无线电技术,它提供更高的网络容量,改善了话音质量和保密性,并为用户引入了无缝的国际漫游。今天世界市场的第二代数字无线标准,包括GSM、MMPS、PDC(日本数字蜂窝系统)和IS95CDMA等,均仍为窄带系统。
第三代移动系统,即IMT-2000,是一种真正的宽带多媒体系统,它能够提供高质量宽带综合业务并实现全球无缝覆盖。2000年以后,窄带移动电话业务需求将依然很大,但随着Internet等高速数据通信及多媒体通信需求的驱动,宽带多媒体综合业务将逐步增长,而且就未来信息高速公路建设的无缝覆盖而言,宽带移动通信作为整个移动市场份额的子集将显得愈来愈重要。
第三代系统预计在2002年投入商用。
从第二代到第三代系统的变化并不像从第一代模拟网络到第二代数字网络那样存在重大的技术变迁。从目前的技术发展现状和趋势来讲,第二代系统将逐步子滑过渡到第三代系统,在此演进过程中,移动网络所能实现的数据速率逐步升级:GSM承载业务所能提供的数据速率为9.6kbit/s,1998年商用的HSCSD技术实现了57kbit/s的数据速率,1999年引入的GPRS将实现超过100kbit/s的数据速率,将在2000年引入的EDGE技术可实现超过300kbit/s的数据速率。2001年后投入商用的第三代系统将能够在广域网上实现384kbit/s的数据速率,在办公室和家中还可以达到2Mbit/s。
4网络技术的智能化
移动通信需求的不断增长以及新技术在移动通信中的广泛应用,促使移动网络得到了迅速发展。移动网络由单纯地传递和交换信息,逐步向存储和处理信息的智能化发展,移动智能网由此而生。移动智能网是在移动网络中引人智能网功能实体,以完成对移动呼叫的智能控制的一种网络,是一种开放性的智能平台,它使电信业务经营者能够方便、快速、经济、有效地提供客户所需的各类电信新业务,使客户对网络有更强的控制功能,能够方便灵活地获取所需的信息。移动智能网通过把交换与业务分离,建立集中的业务控制点和数据库,进而进一步建立集中的业务管理系统和业务生成环境来达到上述目标。通过智能网,运营公司可以最优地利用其网络,加快新业务的生成;可以根据客户的需要来设计业务,向其他业务提供者开放网络,增加收益。
关于移动智能网的研究,早在1995年就已开始,刚开始并没有具体的标准协议出现,各厂商各自制定了自己的标准,并且据此进行了不少的研究工作,如Alcatel、Nortel、Ericsson等都先后推出了自己的初期产品。这些工作为最终移动智能网标准的形成积累了经验。
1997年末,美国蜂窝电信工业协会(CTIA)制定了移动智能网的第一个标准协议——IS-41D协议。1998年1月,欧洲电信标准研究所(ETSI)在GSMphase2+阶段引入了CAMEL协议(移动通信高级逻辑的客户化应用程序),当时的版本是Phase1。1998年4月,ITU-T在新推出的智能网能力集一2标准中描述了移动接入的功能实体,称为CAMELphase2标准。
伴随着移动网络向第三代系统的演进,网络的智能化程度也在不断地提升。智能网及其智能业务是构成未来个人通信的基本条件。
5更高的频段
从第一代的模拟移动电话,到第二代的数字移动网络,再到将来的第三代移动通信系统,网络使用的无线频段遵循一种由低到高的发展趋势。1981年诞生的第一个具有国际漫游功能的模拟系统NMT的使用频段为450MHz,1986年NMT变迁到900MHz频段。我国目前的模拟TACS系统的使用频段也为900MHz。在第二代网络中,GSM系统的开始使用频段为900MHz,IS-95CDMA系统为800MHz。为了从根本上提高GSM系统的容量,1997年出现了1800MHz系统,GSM900/1800双频网络迅速普及。2002年将投入商用的第三代系统IMT-2000则定位在2GHz频段。
6更有效利用频率
无线电频率是一种宝贵资源。随着移动通信的飞速发展,频谱资源有限和移动用户急剧增加的矛盾越来越尖锐,出现了“频率严重短缺”的现象。解决频率拥挤问题的出路是采用各种频率有效利用技术和开发新频段。
模拟制的早期蜂窝移动通信系统采用频分多址方式,主要通过多信道共用、频率复用和波道窄带化等技术实现频率的有效利用。随着业务的发展,模拟系统已远不能满足用户发展的需求。数字移动通信比模拟移动通信具有更大的容量。同样的频分多址技术,数字系统要求的载干比较小,因而频率复用距离可以小一些,系统的容量可以大一些。而且,数字移动通信还可采用时分多址或码分多址技术,它比模拟的频分多址制在系统容量上大4-20倍。
GSM作为最具代表性和最为成熟的数字移动通信系统,其发展历程就是一部频率有效利用技术的演进史。GSM采用时分多址制式,其对频率的有效利用主要是通过频率复用技术的不断升级实现的。从传统的4×3方式,到3×3、1×3、MRP、2×6等新的复用技术,频率复用的密集度逐步提升,频谱效率快速提高,GSM系统的容量得到逐步释放。1995年开始投入商用的IS-95CDMA(窄带)系统,以无线技术的先进性和大容量等特点著称。它以扩频技术为基础,不同用户的信号靠不同的编码序列来区分,如果从频域或时域来观察,多个CDMA信号是相互重叠的,故理论上CDMA系统的频谱利用率比GSM系统更高,网络容量更大。同时CDMA系统具有一定的过载能力,即系统具备软容量。作为未来第三代移动通信系统主流无线接入技术的WCDMA(宽带码分多址)能够更高效地利用无线电频率。它利用分层小区结构、自适应天线阵和相干解调(双向)等技术,网络容量可得到大幅提高,可以更好地满足未来移动通信的发展要求。
7网络趋于融合,走向统一
7.1第三代移动通信系统的结构
第三代系统的主要目标是将包括卫星在内的所有网络融合为可以替代众多网络功能的统一系统,它能够提供宽带业务并实现全球无缝覆盖。为了保护运营公司在现有网络设施上的投资,第二代系统向第三代系统的演进遵循平滑过渡的原则,现有的GSM、D-AMPSIS-136等第二代系统均将演变成为第三代系统的核心网络,从而形成一个核心网家族,核心网家族的不同成员之间通过NNI接口联结起来,成为一个整体,从而实现全球漫游。在核心网络家族的,形成一个庞大的无线接入家族,现有的几乎所有的无线接入技术以及WCDMA等第三代无线接入技术均将成为其成员。
第四代移动通信技术中采用了智能天线技术,智能天线一般是指安装在基站的天线,主要是通过能够编程的电子相位关系来确定方向性。智能天线技术采用的是SDMA,而SDMA是卫星通信方式的一种,主要是利用天线的方向性来确定范围,也就是频域,从而减少了成本,增加了收益。SDMA是利用空间分割来划分信道,采用智能天线技术可以改善信号质量,4G移动通信技术广泛采用这一能够降低建设成本的技术。另外,为了提高移动通信系统的性能,4G移动移动技术还采用了无线链路增强技术,像分集技术和多输入多输出(MIMO)技术,为数据的高速传输提供了技术支持。
2、4G移动通信技术的安全缺陷继解决措施
病毒,一般来说,是有些计算机操作人员恶意制造的一些计算机操作指令,载入在一些人们常用的软件和网页当中传播,破坏计算机的信息安全。病毒对网络通信的破坏是猝不及防的,而且其传播速度很快,在很短的时间内能让成千上万的文件或者程序受到攻击。而且病毒自身繁殖性也很强,一旦遭到病毒侵害的程序就会自身复制,能够像生物病毒一样繁殖下去,对通信安全将造成巨大的危害。黑客,一般都拥有大量的计算机相关的技能,能够轻易侵入别人的电脑或者拿别人的电脑当跳板再入侵其他的电脑来窃取用户信息,或者破坏通信信息安全。黑客非法地对国家政府、军事情报机关的网络、军事指挥系统、公司企业的计算机系统进行窃听、篡改,以达到危害国家安全,破坏社会稳定,致使企业造成损失,这将对用户的通信安全产生巨大的威胁。网络服务器或者浏览器本身存在的安全缺陷,极易被一些恶意软件携带的病毒攻击,而这些病毒经常不容易被发现,最终对通信和信息交换造成破坏。科技不断地发展,我们有信心解决以上提出的安全问题,为了有效地解决,我们在4G移动通信技术研究和开发的过程中一定要严密把控各方面的环节,确保第四代移动通信技术对于用户数据的信息安全。采取增加网络防火墙,使用更加复杂的秘钥等措施,提高系统的抗攻击能力,在不影响数据安全和完整性的前提下,同时提高系统的恢复能力。同时,各国政府也要成立专门的机构,出台相关的法律法规,增加对网络安全管理人员的培养,普及安全知识,同时加大对安全保护措施的投资力度,对危害通信安全和网络安全的不法分子严惩不贷。
3、结语
摘要:近年发展起来的CDMA移动通信系统技术相对于FDMA、TDMA系统具有较大的容量,但由于多径干扰、多址干扰的存在,其容量优势并没有得到充分的发挥,如果在基站上采用智能天线可以降低这些干扰的影响,提高系统的性能。本文通过对智能天线的认识、优势的阐述,从而引发智能天线在现代移动通信中的重要性。
一、引言
我们知道,天线有很多种,但大体上可分为三大类:“线天线”、“面天线”及“阵列天线”。阵列天线最初用于雷达、声纳以及军事通信中,完成空间滤波和参数估计两大任务。当阵列天线应用到移动通信领域时,通信工程师喜欢用“智能天线”来称谓之。智能天线根据方向图形成(或称为波束形成)的方式又可分为两类:第一类,采用固定形状方向图的智能天线,且不需要参考信号;第二类,采用自适应算法形成方向图的智能天线,需要参考信号。
本文在以下提到的智能天线都是指第二类,即(自适应)智能天线,这也是目前智能天线研究的主流。
二、智能天线的技术现状
在分析研究智能天线技术理论的同时,国内外一些大学、公司和研究所分别建立了试验平台,用实验的方法来验证理论研究的成果,得出相应的结论。
(1)在美国
在智能天线技术方面,美国较其它国家要成熟的多,并已开始投入实用。美国ArrayComm公司将智能天线技术应用于无线本地环路(WLL)系统。ArrayComm方案采用可变阵元配置,有12阵元、8阵元环形自适应阵列可供不同环境选用,现场实验表明在PHS基站采用该技术可以使系统容量提高4倍。
(2)在欧洲
欧洲通信委员会(CEC)在RACE(ResearchintoAdvancedCommunicationinEurope)计划中实施了第一阶段智能天线技术研究,称为TSUNAMI(TheTechnologyinSmartAntennasforUniver-salAdvancedMobileInfrastructure),由德国、英国、丹麦和西班牙合作完成。该项目是在DECT基站上构造智能天线试验模型,于1995年初开始现场试验,天线阵列由8个阵元组成,射频工作频率为1.89GHz,阵元间距可调,阵元分布有直线型、圆环型和平面型三种形式。试验模型用数字波束成形的方法实现智能天线,采用ERA技术有限公司的专用ASIC芯片BDF1108完成波束形成,使用TMS320C40芯片作为中央控制。
(3)在日本
ATR光电通信研究所研制了基于波束空间处理方式的多波束智能天线。天线阵元布局为间距半波长的16阵元平面方阵,射频工作频率是1.545GHz。阵元组件接收信号在模数变换后,进行快速付氏变换(FFT)处理,形成正交波束后,分别采用恒模(CMA)算法或最大比值合并分集算法,数字信号处理部分由10片FPGA完成,整块电路板大小为23.3cm×34.0cm。ATR研究人员提出了智能天线的软件天线的概念。
我国目前有部分单位也正进行相关的研究。信威公司将智能天线应用于TDD(时分双工)方式的WLL系统中,信威公司智能天线采用8阵元环形自适应阵列,射频工作于1785~1805MHz,采用TDD双工方式,收发间隔10ms,接收机灵敏度最大可提高9dB。
三、智能天线的优势
智能天线是第三代移动通信不可缺少的空域信号处理技术,归纳起来,智能天线具有以下几个突出的优点。
(1)具有测向和自适应调零功能,能把主波束对准入射信号并适应实时跟踪信号,同时还能把零响点对准干扰信号。
(2)提高输入信号的信干噪比。显然,采用多天线阵列将截获更多的空间信号,也即是获得阵列增益。
(3)能识别不同入射方向的直射波和反射波,具有较强的抗多径衰落和同信道干扰的能力。能减小普通均衡技术很难处理的快衰落对系统性能的影响。
(4)增强系统抗频率选择性衰落的能力,因为天线阵列本质上具有空间分集的能力。
(5)可以利用智能天线,实时监测电磁环境和用户情况来提高网络的管理能力。
(6)智能天线自适应调节天线增益,从而较好地解决远近效应问题。为移动台的进一步简化提供了条件。越区切换是根据基站接收的移动台功率的电平来判断的。由于阴影效应和多径衰落的影响常常导致错误的越区转接,从而增加了网络管理的负荷和用户的呼损率。在相邻小区应用的智能天线技术,可以实时地测量和记录移动台的位置和速度,为越区切换提供更可靠的依据。
四、智能天线与若干空域处理技术的比较
为了进一步理解智能天线的概念,我们把智能天线和相关的传统空域处理技术加以比较。
(1)智能天线与自适应天线的比较
智能天线与自适应天线并没有本质上的区别,只是由于应用场合不同而具有显著的差异。自适应天线主要应用于雷达系统的干扰抵消,一般地,雷达接收到的干扰信号具有很强的功率电平,并且干扰源数目比天线阵列单元数少或相当。而在无线通信系统中,由于多径传播效应到达天线阵列的干扰数目远大于天线阵列单元数,入射角呈现随机分布,功率电平也有很大的动态变化范围,此时的天线叫智能天线。对自适应天线而言,只需对入射干扰信号进行抵消以获得信干噪比(SINR,SignaltoInterferenceplusNoiseRatio)的最大化。对智能天线而言,由于到达阵列的多径信号的入射角和功率电平均数是随机变化的,所以获得的是统计意义上的信干噪比(SINR)的最大化。
(2)智能天线与空间分集技术的比较
空间分集是无线通信系统中常用的抗多径衰落方案。M单元智能天线也可等效为由M个空间耦合器按优化合并准则构成的空间分集阵列。因此可以认为智能天线是传统分集接收的进一步发展。
但是智能天线与空间分集技术却是有显著的差别的。首先空间分集利用了阵列天线中不同阵元耦合得到的空间信号的弱相关性,也即是不同路径的多径信号的弱相关性。而智能天线则是对所有阵元接收的信号进行加权合并来形成空间滤波。一个根本性的区别:智能天线阵列结构的间距小于一个波长(一般取λ/2),而空间分集阵列的间距可以为数个波长。
(3)智能天线与小区扇区化的比较
小区的扇区化可以认为是一种简化的、固定的预分配智能天线系统。智能天线则是动态地、自适应优化的扇区化技术。现在,我们来讨论一个颇有争议的问题。根据IS-95建议,当采用120°扇区时系统容量将增加3倍。由此是否可以得到结论,扇区化波束越窄系统容量提高越大?考虑到实际的电磁环境,我们认为对这一问题的回答是否定的。这是因为窄波束接收到的信号往往是由许多相关性较强的多径信号构成的。一般情况下,各径信号的时延扩展小于一个chip周期。这时信号波形易于产生畸变从而降低信号的质量达不到增加系统容量的目的。同时如果采用过窄的波束接收信号,一旦该径信号受到严重的衰落,则将直接导致通信的中断。另外,过窄的接收波束在工程上是难以实现的,并将成倍地增加设备的复杂度。
五、智能天线的未来展望
(1)目前还没有一个完整的通信理论能够较全面地将智能天线的所有课题有机地联系起来,故需要建立一套较完整的智能天线理论;另一方面,高效、快速的智能算法也将是智能天线走向实用的关键。
(2)采用高速DSP技术,将原先的射频信号转移到基带进行处理。基带处理过程是数字算法的硬件实现过程。
(3)由于圆形布阵和二维任意布阵比等间隔线阵优越,同时阵列天线的数字合成算法能够用于任意形式阵列天线而形成任意图案的方向图,因而可考虑在CDMA基站中采用二维任意布阵的智能天线。
(4)在移动台中(如手机)采用智能天线技术。
(5)采用智能天线技术来改善移动通信信道中上下链路不能使用同一套权值的问题,以改善上下链路的性能。
(6)目前,智能天线技术的研究已不是单一地研究智能天线本身,应与CDMA的一些关键技术(如多用户检测技术、多用户接收技术、功率控制等)结合在一起研究。
(1)实验教学从属于理论教学,实验教学得不到足够的重视,实验是为验证理论知识,理论教学和实践教学相脱节;
(2)实验内容陈旧,无法赶上移动通信新型器件和装置的发展,缺乏新的实验教学手段和方法;设备的更新换代比较慢,实验的开展受到硬件实验设备的限制,跟不上技术革新的步伐;
(3)验证性实验多,综合性实验以及创新性实验少,在实验方法上基本是简单的模仿,学生被动学习,缺少积极的思维和创新,也没有探索的目标和方向,没有良好的实验教学改革措施;
(4)在移动通信原理课程中,关于调制解调等有关内容偏重理论,太过抽象,枯燥乏味。受资金和仪器设备不足等实验条件的限制以及学时较少的影响,很多移动通信原理实验(例如正交频分多路实验)不能由学生实际动手完成,一些实验内容仅仅能验证理论课学习的内容,显然对学生创新能力的培养是非常不利的。积极探索移动通信原理实验教学的改革,尝试开展仿真创新实验教学,对于学生更好地学习移动通信原理课程,培养创新能力起着重要的作用。
2仿真教学的引入与创新能力的培养
传统的移动通信原理课程理论教学,大多重在讨论某种技术或算法的原理及其理论推导,以方便理解调制解调器原理和无线电波变换过程,从而加深信源编解码和信道编解码、无线电波发射与接收等知识的理解。在常规的实验课上,对移动通信实验原理的讲解也要在黑板上书写,既不够形象、直观,又比较呆板。由于有大量的波形分析内容,教师在黑板上画图也是一件比较困难的事情,而且学生不易理解。在传统的设计性实验中,学生常因受到固定的实验设备的束缚而改变实验设计思路,不可避免地存在错误和不足,致使电路调试费时费力,甚至引起元器件和仪器设备损坏,使实验不能达到预期效果。因此,在移动通信原理实验教学中引入仿真实验,是对理论课教学的必要补充。学生可以充分利用仿真实验软件在数据采集、储存、分析、处理、传输及控制等方面的强大功能,进行方案的论证、选定和电路的设计,可以方便地改变参数来调整电路,使之更好地接近设计要求,设计出较为理想的电路。学生还可以根据要求输出电路的测试参量或波形,作为真实电路调试的依据和参考;可利用计算机进行不同的仿真操作,得到与使用实际实验装置进行真实实验相同的结果。另外,一些较为复杂的移动通信创新性实验和综合性实验,无法通过模拟实验完成实验课教学,但是通过引入仿真教学,便可以扩大实验教学的维度、扩大了实验教学的可操作性。移动通信是通信原理、高频电路和信号处理的交叉学科,学生只通过理论教学很难理解学科交叉性,对移动通信原理的理解也不够全面。通过引入仿真教学,既能加强学生对移动通信原理的认识,又能加强学生对实际电路的认识,为后续课程学习打下坚实的基础。仿真实验教学的引入,很好地支持了移动通信原理的学习,可以进行新技术的研究,拓展学生的工程意识,提高设计调试电路的灵活性,最大限度地发挥学生的创新思维,开阔学生的视野。
3仿真教学开展实例分析
3.1理论教学与正交调制解调分析
正交调制解调系统的原理是把整个可用信道频带B划分为N个带宽为f的子信道,把N个串行码元变换为N个并行的码元,将高速信号变换为低速的并行子数据流,分别调制这N个子信道载波进行同步传输,并在终端分开正交信号。信号的调制和解调实际是采用数字信号处理的方法来实现的。先将信号串并变换成低速支路,各支路的调制可以采用数字调制方式,然后进行快速傅里叶逆变换(IFFT)、快速傅里叶变换(FFT)来实现。
3.2正交频分电路仿真实验分析
通常在正交频分电路分析中,往往会忽略讲解和分析子载波调制快速傅里叶变换和反变换等内容。让学生从理论公式推导中理解OFDM原理,并利用Matlab编程实现不同子载波数的调制信号,可以验证对子载波数调制状态的影响,进一步验证理论公式并加深理解。可以用理论推导和实验验证两种方法来理解调制。通过正交频分各步骤的波形图,形象地描绘信号调制解调的过程,逼真地显现出真实信号传输变化的实时动态过程。
(1)确定参数。假设参数为:子载波数为8,FFT长度为8,符号速率、比特率、保护间隔长度为2,信噪比12,插入导频数。基本的仿真可以不插入导频,导频数可以为0。通过运行仿真及修改参数设置,教师可引导学生逐步实验,观察分析仿真结果并给出结论。通过示波器模块可以直观地观察到二进制随机信源。
(2)产生数据。使用随机数产生器产生二进制数据。可以将原序列化为16进制的码元图,通过改变数据率观察仿真波形。
(3)子载波调制。利用Matlab工具仿真实现BPSK、QPSK、16QAM、64QAM等4种调制方式。按照星座图,将每个子信道上的数据映射到星座图点的复数表示。通过改变支路不同的调制方式,观察到仿真波形,每次课都会有各式各样新的实验波形,可以直观地观察到二进制随机信源,以及将一路高速数据转换成多路低速数据的波形。
(4)IFFT运算。对上一步得到的同相分量和正交分量进行IFFT运算。为便于理解,可采用仿真软件直观地表现子信道上的数据与OFDM符号之间傅里叶逆变换关系。当子信道的脉冲为矩形脉冲时,具有sinc函数形式的频谱。当改变系统(N)时,OFDM功率谱形状也随之改变。
(5)加入保护间隔,加入噪声。由IFFT运算后的每个符号的同相分量和正交分量分别转换为串行数据,并将符号尾部G长度的数据加到头部,构成循环前缀。
(6)并串转换。将每个符号分布在子信道上的数据还原为一路串行数据。
(7)FFT运算。对每个符号的同相分量和正交分量按照(Ich+Qch×i)进行FFT运算。由于噪声和信道的影响,接收端收到的每个子信道上的数据,映射到星座图不再是严格的发送端的星座图。将得到的星座图上的点按照最近原则判决为原星座图上的点,并按映射规则还原为一组数据。利用以上设计的信号,在Matlab中编程实现该信号的调制,画出调制前后信号的时序图。此时,学生容易理解此种调制方式为何IFFT被称调制。在此基础上,学生通过理论分析以及Matlab实验画图验证,进一步加深了对正交频分电路的理解。
4结束语
[关键词]移动通信媒体;3G技术;三网融合
一、移动通信媒体已经成为“第五媒体”
媒介的定义是信息的一个载体,凡是能够把信息从一方传到另一方的工具、手段称之为媒介。商业媒介通常具有以下特征:1.大众的行销服务的媒介必须是面对大众传播的,因此商业广告谈的媒介指的是大众媒介;2.可控制性,投资行为的本质是以较少量的投入换取较大量的回馈,既是投资行为,在投资上必须具有可控制性;3.付费,商业媒体的另外一个特点为商业性,所谓商业性的意义是媒体依赖广告为主要盈利来源,所以具有付费特征。
从以上媒介的定义和特征来看,移动通信媒体亦即手机媒体已经具备了媒介的所有要素,并且人们也已经普遍认可手机作为报纸、广播、电视、网络之后的“第五媒体”的地位。兴起于20世纪90年代的网络媒体,具备数字化、网络化、多元化、全球化、小众化化、实时性、交互性、广容性、易检性等特点,已经对以报纸为代表的传统媒体的产生了强烈的冲击。在美国,2009年3月16日,有着146年发行历史的《西雅图邮报》成为美国历史上第一家改版为网络报的报纸,这比2008年11月28日就宣布将变成网络版的《基督教箴言报》的真正改版时间,还早了14天。北卡罗来纳州州立大学菲利普•迈耶教授预言:2044年10月,美国最后一位日报读者将结账走人。而在中国,2005以后,报纸业也出现了整体不景气的情况。那么在手机媒体突然兴起的今天,会不会促成媒体结构新一轮的新陈代谢呢?
二、移动通信媒体的特点
移动通信媒体亦即通常所说的手机媒体,可以理解为一种集网络和信息传播功能于一体,通过数据传输技术,把各种文字、图像、音频、视频信息数字化,然后传输给广大用户的崭新媒体。无线网络的发展让手机同时具备了网络媒体所具有几乎所有优点。而由于其介质手机的特点,手机媒体也具备兼容性、整合性、贴身性和便于互动,成为一种“带有体温的媒体”。它具备以下其他媒体无法抗衡的特点。
广泛性。早在2008年底,中国手机用户已经超过6.4亿。手机媒体的用户已经不仅仅集中在25岁到45岁之间、知识水平较高、经济基础较好的人群,它已经向上扩展到65岁而向下延伸到15岁,手机几乎已经成为对应于每个活跃的社会元素的存在。几乎人手一终端,这是其他媒体不可能具备的。
覆盖性。手机网络在大多数地方都可以实现覆盖,无论是办公室还是家中,甚至电梯、汽车、火车上。它的覆盖能力远远超过其他媒体。
跟从性。“手机时代,人们在裸奔”。通过现行的基站,手机定位误差在200米,3G时代,误差可以缩小到10米。2010年1月13日,西城区西单商业街透露将考虑开设手机信息平台,只要进入西单地区,就可获得商场购物及相关打折信息等。
可统计性。“裸奔”的概念不只是地理上的,通过受众所用机型、话费、手机漫游情况、网页浏览状况,运营商可以精确的区分受众,在此基础上丰富受众信息,建立详细的受众数据库,将为广告精准化营销打下了很好的基础。
即时互动性。广告投放效果将不再是盲目计算的。通过促销、活动等吸引反馈的手段可以准确地计算。
可支付性。手机已经可以进行方便的小额的电子支付。而和金融业的融合,使其变身为下一代的支付方式,同时代替钱包和信用卡,从理论上讲也是可行的。
人们从广泛性和覆盖性意识到移动通信媒体的价值,在发展到一定程度以后,人们意识到手机媒体的更重要价值来源于它可以精确的区分受众。而且,手机还具有随身性、反应速度、区域能力、互动能力等其他媒体很难具备的特征,更使其可以进行精准甚至一对一的传播。广告将不再是单一的你投我放模式,而是与营销紧密结合的交互式沟通过程。随着手机上网资费的降低,人们使用无线网络的频率越来越高,而国家正在推行的三网融合会加速这一潮流,手机广告的形式也将大大丰富。在互联网时代,Google、百度等仅用了十几年的时间就超越了众多的媒体公司,而移动通信媒体时代的到来,又为运营商、互联网企业、传统媒体乃至终端机器生产商提供了一个再次竞争的舞台,“忽然间,你会发现全世界最强大的公司突然成了自己的竞争对手,这的确令人难以置信,我们的竞争对手成了苹果、Google和微软”,诺基亚CEO康培凯这样感慨。
三、移动通信媒体应该加强服务性
由于移动通信媒体所具有的优点,其在人群中的普及速度也是非常惊人的。早在2008年底,中国手机用户数量已经超过6.4亿,手机报的普及率已经达到39.6%。而随着手机媒体的发展,早期群发短信式的模式已经遇阻,应当意识到受众不缺少信息,缺少的是及时的、对他自己有用的信息。
在这一点上,日本的实践比较成功。日本最大的移动通信公司NTTDoCoMo于1999年2月22日推出数据业务I-MODE,现在是全球最成功的无限互联网服务。手机媒体研究的先行学者匡文波总结,它成功的关键是以内容为王:首先,它必须是新鲜的,即时更新;其次,它必须有深度;再次,应该鼓励用户多次访问;第四,用户应该能够看到这种用手机上网方式的好处。I-MODE结合日本国民心理,量身定做了各种娱乐业务吸引用户,重点提供了诸如漫画、游戏、图片下载和音乐等服务,结合对内容提供商的严格考核,保证了I-MODE业务内容的丰富化和个性化。
而移动通信媒体还有一个与传统媒体非常大的不同,即它的发展非常依赖于技术的发展,而移动通信技术的发展无疑是非常快的。
四、3G技术将开启移动通信媒体内容之门
3G技术的推广,将使移动通信媒体摆脱手机报的单一形式,进入多姿多彩的多维领域。
3G是英文3rdGeneration的缩写,指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字手机(2G),第三代手机一般地讲,是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务,无线网络必须能够支持不同的数据传输速度,也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节/每秒)、384kbps(千字节/每秒)以及144kbps的传输速度。
在3G技术基础上,产生了传播形式的无限可能,也产生了可预期的巨大的利益,使得与此相关的各传统行业进入了群雄纷争的阶段。
五、移动通信媒体业诸般博弈
移动运营商进军手机媒体业务的步伐已经势不可挡,它与报社、电台、电视台、独立WAP网站之间也因此产生了矛盾。移动运营商并不甘心只做网络和渠道,而是要凭借自己在市场、用户、渠道、信息网络等方面的诸多优势,力图整合内容提供商、网络服务商、设备系统和终端制造商以及终端用户,形成以自己为主体的产业链。由此,移动运营商与报社、广电企业和WAP网站之间产生了激烈的争夺。
为了减少不必要的损耗,加速我国在这一轮信息技术变革中的脚步。在2010年1月13日主持召开的国务院常务会议中,决定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合。
所谓“三网融合”,是一种广义的、社会化的说法,在现阶段它并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一,而主要是指业务应用的融合。三大网络通过技术改造,能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。
这也就意味着,只要通过一部机器,人们就可以完成日常所需的信息处理。手机体积或者屏幕面积会适度增大,而笔记本电脑等则会适度缩小,手机媒体也将正式进化为移动通信媒体。原本存在于电视媒体、手机媒体、网络媒体之间的界限将进一步模糊。
同时也意味着,移动通信媒体进入了一个更加高速发展的时代,并且将加速对传统媒体产业的解构,仅仅是“第五媒体”的定位,恐怕已经不能准确评价它的价值了。
参考文献:
[1]钱伟刚.第四媒体的定义和特征.新闻实践,2000,(7、8).
[2]张燕.释放创意:平衡数字技术的手机媒体.湖南大众传媒职业技术学院学报,2008.7.
【关键词】基于问题的学习(PBL);移动通信技术:比较分析;学习模式
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009—8097(2012)08—0055—04
引言
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》中强调要更新人才培养观念、创新人才培养模式,倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学。基于问题的学习重在培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力,促进学生高级思维能力的发展,与《纲要》提出的理念相一致。随着移动通信技术的发展及其在教学中的广泛应用,探讨移动通信技术支持下的基于问题的学习具有积极的理论价值与实践意义。
一 移动技术支持下的基于问题的学习
1 基于问题的学习
基于问题的学习(Problem-Based Learning,简称PBL),或译为“基于问题式学习”、“问题本位学习”,是由美国神经病学教授Howard Barrows于1969年在加拿大的麦克马斯特大学(McMaster)首先创立的一种教学模式,目前在西方教育界非常盛行,它强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中,通过让学习者合作解决真实性,(authentic)问题,来学习隐含于问题背后的科学知识,形成解决问题的技能,并形成自主学习(self-directed learning)的能力。它能激发学生的学习兴趣,增强学生的学习动机,提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。因此,基于问题的学习自20世纪50年代应用于医学教育以来,就受到了来自世界范围内的广泛关注,取得了显著的效果,并被誉为当前国外教学改革浪潮中“多年来专业教育领域最引人注目的革新”,同时,它还被越来越多的其他学科领域所采用,从医学扩展到建筑学、教育学、法学、管理学、经济学等其他学科。
2 基于问题的学习的具体环节
基于问题的学习中设置和安排的教学活动都有一个共同的目标,那就是让学习者通过提出和解决问题来实现知识经验的建构,提高解决问题的能力,其实施的环节主要包括:
(1)创设问题情境:教师选择源自真实世界的、结构不良的(ill-structured)、开放的(open-ended)、复杂的问题来创设逼真的问题情境,并赋予学生问题解决者的角色如医生、律师、顾问等,从而提高学生解决问题的积极性和责任感,增强学生解决问题的动机。
(2)学生进入问题情境,分析具体问题;学生需对呈现的问题情境有一个清楚而彻底的理解,确定自己所要研究的具体问题,思考解决该问题他们已经具备哪些知识和信息、还需要具备哪些知识和信息。以5-7个人组成一个小组并进行任务分工,收集解决问题所需要的资料,并初步提出一些解决问题的方案,再通过小组成员的讨论、分析,确定一个最佳的解决方案。此环节花费的时间相对较多,而且对教师的指导技巧和提问技巧要求都比较高。
(3)解决问题:根据确定的解决问题的方案,对收集到的学习资料进行分析、加工、整理、评价,并应用这些新学到的知识来解决问题,若问题仍得不到解决,就重新分析问题、提出新的假设,然后再收集资料,学习新的知识,直到问题得到解决。
(4)成果展示与评价:各小组可利用海报、口头报告、图表、PPT等形式来展示自己的结论及得出结论的过程。在成果展示过程中,相关专家、教师对学习者最终选择的解决方案及解决问题的过程进行评价,其他学习者也可以对问题解决过程提出一些建议。这一过程,不仅使学生的沟通交流能力得到了提高,而且也使学生思考问题越来越周密,使他们领悟到了问题背后的关系和机制。
(5)反思:学习者在解决问题之后,反思在解决该问题的过程中哪些地方做得好、哪些地方做得不够好,帮助他们理解新知识的应用情境,以后再遇到类似的问题时应该怎样扬长避短,这样的总结反思能帮助学习者把他们所学到的知识与具体的应用情境联系起来,而不仅仅是模模糊糊地感觉到自己学到了很多知识。同时,这一反思过程对促进他们高级思维技能的发展也有很重要的作用。
学生在PBL的各个环节中始终围绕要解决的问题进行学习、实验、思考,因此,在实施过程中,关键是设计问题情境,强调问题情境的真实性,而且后续各环节的教与学活动都是围绕创设的问题情境来进行的。
3 移动通信技术支持下的基于问题的学习
论文摘要:21世纪移动通信技术和市场飞速发展,在新技术和市场需求的共同作用下,未来移动通信技术将呈现以下几大趋势:网络业务数据化、分组化,移动互联网逐步形成;网络技术数字化、宽带化;网络设备智能化、小型化;应用于更高的频段,有效利用频率;移动网络的综合化、全球化、个人化;各种网络的融合;高速率、高质量、低费用。这正是第四代(4G)移动通信技术发展的方向和目标。
一、引言
移动通信是指移动用户之间,或移动用户与固定用户之间的通信。随着电子技术的发展,特别是半导体、集
成电路和计算机技术的发展,移动通信得到了迅速的发展。随着其应用领域的扩大和对性能要求的提高,促使移动通信在技术上和理论上向更高水平发展。20世纪80年代以来,移动通信已成为现代通信网中不可缺少并发展最快的通信方式之一。
回顾移动通信的发展历程,移动通信的发展大致经历了几个发展阶段:第一代移动通信技术主要指蜂窝式模拟移动通信,技术特征是蜂窝网络结构克服了大区制容量低、活动范围受限的问题。第二代移动通信是蜂窝数字移动通信,使蜂窝系统具有数字传输所能提供的综合业务等种种优点。第三代移动通信的主要特征是除了能提供第二代移动通信系统所拥有的各种优点,克服了其缺点外,还能够提供宽带多媒体业务,能提供高质量的视频宽带多媒体综合业务,并能实现全球漫游。现在用的大多是第二代技术,第三代技术还不太成功,但已有了第四代技术的设想。第四代移动通信系统(4G)标准比第三代具有更多的功能。
二、4G移动通信简介
第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络,具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。第四代移动通信标准比第三代标准拥有更多的功能。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务,可以在任何地方用宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层通信),能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外,第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统,是宽带接入IP系统。目前正在开发和研制中的4G通信将具有以下特征:
(一)通信速度更快
由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率,因此4G通信的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。专家预估,第四代移动通信系统的速度可达到10-20Mbit/s,最高可以达到100Mbit/s。
(二)网络频谱更宽
要想使4G通信达到100Mbit/s的传输速度,通信运营商必须在3G通信网络的基础上对其进行大幅度的改造,以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的带宽高出许多。据研究,每个4G信道将占有100MHz的频谱,相当于W-CDMA3G网络的20倍。
(三)多种业务的完整融合
个人通信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体,满足用户的各种需求。4G应能集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信,移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。各种业务应用、各种系统平台间的互联更便捷、安全,面向不同用户要求,更富有个性化。而且4G手机从外观和式样上看将有更惊人的突破,可以想象的是,眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋都有可能成为4G终端。
(四)智能性能更高
第四代移动通信的智能性更高,不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化,更重要的是4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如,4G手机将能根据环境、时间以及其他因素来适时提醒手机的主人。
(五)兼容性能更平滑
要使4G通信尽快地被人们接受,还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下轻易地过渡到4G通信。因此,从这个角度来看,4G通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从2G、3G平稳过渡等特点。
(六)实现更高质量的多媒体通信
4G通信提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等,大量信息透过宽频的信道传送出去,为此4G也称为“多媒体移动通信”。
(七)通信费用更加便宜
由于4G通信不仅解决了与3G的兼容性问题,让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信,而且4G通信引入了许多尖端通信技术,因此,相对其他技术来说,4G通信部署起来就容易、迅速得多。同时在建设4G通信网络系统时,通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上,采用逐步引入的方法,这样就能够有效地降低运营成本。
三、4G移动通信的接入系统
4G移动通信接入系统的显著特点是,智能化多模式终端(multi-modeterminal)基于公共平台,通过各种接技术,在各种网络系统(平台)之间实现无缝连接和协作。在4G移动通信中,各种专门的接入系统都基于一个公共平台,相互协作,以最优化的方式工作,来满足不同用户的通信需求。当多模式终端接入系统时,网络会自适应分配频带、给出最优化路由,以达到最佳通信效果。目前,4G移动通信的主要接入技术有:无线蜂窝移动通信系统(例如2G、3G);无绳系统(如DECT);短距离连接系统(如蓝牙);WLAN系统;固定无线接入系统;卫星系统;平流层通信(STS);广播电视接入系统(如DAB、DVB-T、CATV)。随着技术发展和市场需求变化,新的接入技术将不断出现。
不同类型的接入技术针对不同业务而设计,因此,我们根据接入技术的适用领域、移动小区半径和工作环境,对接入技术进行分层。
分配层:主要由平流层通信、卫星通信和广播电视通信组成,服务范围覆盖面积大。
蜂窝层:主要由2G、3G通信系统组成,服务范围覆盖面积较大。
热点小区层:主要由WLAN网络组成,服务范围集中在校园、社区、会议中心等,移动通信能力很有限。
个人网络层:主要应用于家庭、办公室等场所,服务范围覆盖面积很小。移动通信能力有限,但可通过网络接入系统连接其他网络层。
固定网络层:主要指双绞线、同轴电缆、光纤组成的固定通信系统。
网络接入系统在整个移动网络中处于十分重要的位置。未来的接入系统将主要在以下三个方面进行技术革新和突破:为最大限度开发利用有限的频率资源,在接入系统的物理层,优化调制、信道编码和信号传输技术,提高信号处理算法、信号检测和数据压缩技术,并在频谱共享和新型天线方面做进一步研究。为提高网络性能,在接入系统的高层协议方面,研究网络自我优化和自动重构技术,动态频谱分配和资源分配技术,网络管理和不同接入系统间协作。提高和扩展IP技术在移动网络中的应用;加强软件无线电技术;优化无线电传输技术,如支持实时和非实时业务、无缝连接和网络安全。
四、4G移动通信系统中的关键技术
(一)定位技术
定位是指移动终端位置的测量方法和计算方法。它主要分为基于移动终端定位、基于移动网络定位或者混合定位三种方式。在4G移动通信系统中,移动终端可能在不同系统(平台)间进行移动通信。因此,对移动终端的定位和跟踪,是实现移动终端在不同系统(平台)间无缝连接和系统中高速率和高质量的移动通信的前提和保障。 转贴于 (二)切换技术
切换技术适用于移动终端在不同移动小区之间、不同频率之间通信或者信号降低信道选择等情况。切换技术是未来移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立可靠移动通信的基础和重要技术。它主要有软切换和硬切换。在4G通信系统中,切换技术的适用范围更为广泛,并朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。
(三)软件无线电技术
在4G移动通信系统中,软件将会变得非常繁杂。为此,专家们提议引入软件无线电技术,将其作为从第二代移动通信通向第三代和第四代移动通信的桥梁。软件无线电技术能够将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线,即将A/D和D/A转换器尽可能地靠近RF前端,利用DSP进行信道分离、调制解调和信道编译码等工作。它旨在建立一个无线电通信平台,在平台上运行各种软件系统,以实现多通路、多层次和多模式的无线通信。因此,应用软件无线电技术,一个移动终端,就可以实现在不同系统和平台之间,畅通无阻的使用。目前比较成熟的软件无线电技术有参数控制软件无线电系统。
(四)智能天线技术
智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能,能满足数据中心、移动IP网络的性能要求。智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰,增强特殊范围内想要的信号,这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。
(五)交互干扰抑制和多用户识别
待开发的交互干扰抑制和多用户识别技术应成为4G的组成部分,它们以交互干扰抑制的方式引入到基站和移动电话系统,消除不必要的邻近和共信道用户的交互干扰,确保接收机的高质量接收信号。这种组合将满足更大用户容量的需求,还能增加覆盖范围。交互干扰抑制和多用户识别两种技术的组合将大大减少网络基础设施的部署,确保业务质量的改善。
(六)新的调制和信号传输技术
在高频段进行高速移动通信,将面临严重的选频衰落(frequency-selectivefading)。为提高信号性能,研究和发展智能调制和解调技术,来有效抑制这种衰落。例如正交频分复用技术(OFDM)、自适应均衡器等。另一方面,采用TPC、Rake扩频接收、跳频、FEC(如AQR和Turbo编码)等技术,来获取更好的信号能量噪声比。
五、OFDM技术在4G中的应用
若以技术层面来看,第三代移动通信系统主要是以CDMA为核心技术,第四代移动通信系统技术则以正交频分复用(Orthogonal Freqency Division Multiplexer,OFDM)最受瞩目,特别是有不少专家学者针对OFDM技术在移动通信技术上的应用,提出相关的理论基础。例如无线区域环路(WLL)、数字音讯广播(DAB)等,都将在未来采用OFDM技术,而第四代移动通信系统则计划以OFDM为核心技术,提供增值服务。
在时代交替之际,旧有系统之整合与升级是产业关心的话题,目前大家谈的是GSM如何升级到第三代移动通信系统;而未来则是CDMA如何与OFDM技术相结合。可以预计,CDMA绝对不会在第四代移动通信系统中消失,而是成为其应用技术的一部份,或许未来也会有新的整合技术如OFDM/CDMA产生,前文所提到的数字音讯广播,其实它真正运用的技术是OFDM/FDMA的整合技术,同样是利用两种技术的结合。因此未来以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统,也将会结合两项技术的优点,一部份将是以CDMA的延伸技术。
六、结束语
对于现在的人来说,未来的4G通信的确显得很神秘,不少人都认为第四代无线通信网络系统是人类有史以来最复杂的技术系统。总的来说,要顺利、全面地实施4G通信,还将可能遇到一些困难。
首先,人们对未来的4G通信的需求是它的通信传输速度将会得到极大提升,从理论上说最高可达到100Mbit/s,但手机的速度将受到通信系统容量的限制。据有关行家分析,4G手机将很难达到其理论速度。
其次,4G的发展还将面临极大的市场压力。有专家预测,在10年以后,2G的多媒体服务将进入第三个发展阶段,此时覆盖全球的3G网络已经基本建成,全球25%以上的人口使用3G,到那时,整个行业正在消化吸收第三代技术,对于4G技术的接受还需要一个逐步过渡的过程。
因此,在建设4G通信网络系统时,通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上,采用逐步引入的方法,使移动通信从3G逐步向4G过渡。
参考文献
1、谢显忠等.基于TDD的第四代移动通信技术[M].电子工业出版社,2005.
关键词:研究性学习;移动通信教学;研究
中图分类号:TN929.5-4 文献标识码:A 文章编号:1006-0049-(2016)07-0186-01
移动通信技术的快速发展,促使移动企业需求大量的移动通信技术方面应用型人才。现在企业需要高级应用型人才,而我国高校培养出来的人才已经不适应企业发展需要,必须改变传统的教学模式,本论文提出研究性学习在移动通信教学中的应用,研究性学习是一种新型的教学方式,以培养学生发现问题,解决问题为目标,提高学生自主学习能力,提高学生实践能力,以适应现代移动通信企业对人才的要求。
一、研究性学习范畴
研究性学习是一项综合实践活动课程,需要全体学生参与,学生可以选择那种研究性学习方式,不能不选择研究性学习。研究性学习是一项必修课程,研究性学习在移动通信课程中应用,对提高学生专业技能起到重要作用,研究性学习主要以下作用。
(一)研究性学习是一种实践性较强的教育教学活动
研究性学习与一般课程有着本质区别,是一项实践较强的综合课程。让学生在实践过程中获得知识,比如通过市场调查移动通信设备厂商,型号,价钱等,让学生掌握移动设备分类,价钱,应用范围,比教师讲理论,学生掌握的好,通过社会实践掌握移动通信基础知识,分析问题,培养具有解决问题能力,这也是研究性学习研究的目的。
(二)研究性学习强调知识的联系和运用
研究性学习主要培养学生自主学习,利用所学知识解决实际应用问题,让所学理论知识能融会贯通,能利用理论知识分析问题,解决问题。比如某个区域要搭建移动通信系统,给出移动通信设备参数,价位,让学生购买移动通信设备,学生理论所给信息,提出几套购买方案,让甲方进行选择,主要考察移动通信设备基础知识理解,并能根据信息分析问题,最后提出解决问题方案,这是培养学生自主创新能力。
(三)研究性学习能充分调动学生学习兴趣和积极性
研究性学习丰富了移动通信教学的教学方法,研究性学习本身具有多种学习方式选择,调动了学生学习的积极性,提高了学生学习兴趣,养成了学生学习习惯,提高学生自主学习能力,培养学生分析问题,解决问题能力,增强了创新意识,提高创新能力。
二、研究性学习理念
首先,提高学生发现问题和解决问题的能力。其次,培养学生的科学态度,让学生学会从实际出发,通过认真踏实的探索实事求是地获得结论。最后,培养学生对社会的责任心和使命感、助学生激活各科学习中的知识储存、帮助学生获得亲自参与研究探索的积极体验。
三、研究性学习方式
研究性学习方式没有固定模式,学习方式是由多元化因素组成,学生根据自己兴趣,爱好选择合适的学习方式。研究性学习为学生的学习提供了多种形式的学习空间,也启发了学生的创新能力,使学生在自选性操作中,通过多种形式的对话张扬个性,培养情操,亲身感受科学的奥秘。
四、研究性学习途径
(一)探索课堂形式
课堂教学是移动通信课程教学主题,如何探索在课堂教学过程中渗透研究性教学,培养学生自主学习能力,提高分析问题,解决问题能力。研究性学习是一种崭新的学习模式,学生在主动探索中获取移动通信知识,综合应用知识解决实际问题。它充分体现了问题性、自主性、开放性、综合性、实践性和社会性这几大特点,完全不同于过去那种偏重于机械记忆,浅层理解,培养模仿能力的陈旧教学模式。在研究性通信课程学习中,学生是主人,是学习的主体,而在以往通信课程的教学中,学生只是被动地接收知识的容器。在移动通信教学课堂上,教师需要搭建平台,让学生成为课堂上主人,教师是教学活动组织者,师生在教学活动中角色转变,对于激发学生学习兴趣,提高学生自主学习能力,增加创新意识有一定帮助。
(二)确立新型的师生关系
传统教学活动中,教师与学生是教与学的师生关系,教师是教学活动主体,多数利用讲授法进行传授学生知识,学生就是听与学。研究性学习应用师生关系发生转变,主要是自主、合作,协商的师生关系,教师培养学生自主学习能力,课堂上学生是主角,教师是配角,在教学活动中师生是一种合作关系,共同完成一项学习任务,遇到问题共同协商解决,完全体现出学生自主性。总之,研究性学习在移动通信教学中的应用,激发学生学习兴趣,提高学生学习实践技能的积极性,实践技能提高是符合现代企业发展的需要,现代企业用人标准在改变,高校教学模式必须发生改变,培养企业需要的高级应用型人才,提高学生自主学习能力,培养创新意识,提高创新能力。
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