移动通信仿真实训系统设计研究

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摘要：基于移动通信系统的各个环节，设计移动通信仿真实训系统。阐述项目背景，功能模块，软件结构和系统实现。内容包括硬件结构、设备功能、安装维护、组网配置的仿真。

关键词：移动通信，仿真设计，组网配置，实训系统

引言

计算机技术和虚拟仿真技术在各个学科的教学之中得以广泛应用。尤其是在移动通信的教学之中，借助于仿真实训系统，可以为学生提供出一个简单易行的实验操作平台，让学生对知识和技术做到轻松掌握。这对于移动通信这一学科教学质量的提升及其发展都有着十分深远的影响。

1项目背景

（1）可以帮助学生能够清晰地了解到移动通信系统的各个环节，减少了学生从理论走向实践的时间。（2）可以帮助学生更快地适应通信企业的技术要求，从而提供了快速融入通信行业的基础。（3）多种类的虚拟设备平台与课程体系，可以加深学生对通信网络的了解，从而能够从事多种类型的通信领域工作。

2系统设计

2.1功能模块

从功能角度，可以按照两大模块对该系统进行划分：（1）移动通信基础理论子系统；（2）移动通信网络虚拟实验子系统。基础理论系统之中的子实验共有五个：（1）是制度调节技术；（2）信源编码；（3）信道编码；（4）通信系统性能仿真；（5）差错检验。网络虚拟系统之中的子系统有四个：（1）信道质量CQI检测；（2）路径耗损检测；（3）丢包率检测；（4）数据包检测[1]。基础理论这一子系统是将MatlabWebServer作为基础来进行建立的系统，其主要目的就是实现一个远程Matlab仿真实训平台的建立，并完成操作界面以及实训内容的开发。借助于这一平台，学生仅仅需要简单地选择参数和网页动作，就可以将传统配置操作之中十分复杂的基础理论实训轻松完成[2]。网络虚拟这一子系统是将仿真技术以及虚拟现实技术作为基础而建立的系统，借助于底层网络的仿真，可以对移动网络实际运行的环境进行虚拟，而借助于虚拟现实技术，可以真实地将底层网络实际的运行状态在3D虚拟场景之中展示出来，进而直接给原本抽象的移动通信网络提供出一个展示接口[3]。同时，该系统之中也融入了网络规划，学生通过该系统不仅可以更加深入地掌握理论知识，也能够让理论与实践之间进行有机结合。在该系统之中，主要的模块有两个：（1）上层的交互系统；（2）下层的仿真系统。前者包括基站分布、模型库以及路测系统这三大模块，后者包括仿真处理、仿真服务处理返回以及系统监听模块。图1是该仿真实训系统的功能框架图。

2.2软件结构

为保障该仿真实训系统互操作性和可扩展性的全面提升，该系统主要应用到了B/S结构。在系统的服务器端，主要进行了MatlabWebServer、数据库以及LTE-Sim的部署，不需要安装客户端，仅仅借助于IE6以上的浏览器就可以访问该系统。服务器端的MatlabWebServer可以接收来自客户端的请求，并对基础认知试验部分进行计算和仿真处理，然后将仿真结果在服务器端数据库之中储存，以供客户端进行查看和调用[4]。LTE-Sim主要可以虚拟和仿真客户端对于无线网络的操作，在经计算之后，再将结果传递给浏览器，其结果将会直接在浏览器之中输出。也就是说，学生通过浏览器就可以实现对相应信息的读取[5]。

3系统实现

3.1移动通信设备的硬件结构仿真

在该仿真实训系统之中，需要设计出移动通信设备的所有硬件结构，在学生输入了仿真实训指令之后，用户端将直接以3D模型的形式展示出所有的硬件结构。学生仅仅通过点击鼠标和键盘之中的上下左右方向键就可以对各个组分进行操控，以此来组装硬件结构。通过这一模块的应用，不仅可以让学生全面了解移动通信设备的硬件结构，也可以使其对硬件结构的组装做到全面掌握。

3.2移动通信设备的功能仿真

借助于系统的功能仿真模块，可以实现对移动通信设备功能的仿真。比如，在这个系统之中，会进行一个十分庞大的虚拟场景设计，进而为移动通信设备的定位功能提供合理化的模拟场景。首先借助于GoogleEarth之中的距离计算，可以确定出基站坐标，并在指定站点的经纬度上加载距离。因为地球赤道周长是40075.04km，一周又可以按照360º进行划分。所以，在地球赤道上，每1º的长度大约是111319.55m。例如：重庆解放碑的纬度是29.558116º，经度是106.577125º，因此，与其相距500m位置的基站经度是500/111319.55＋29.558116＝29.56260757403，纬度是500/111319.55＋106.577125＝106.58161657403。同样，在自导航功能、跟踪功能等的模拟实训方面，该模块都进行了相应场景的设计，学生只要在用户端选择自己想要研究的功能，该模块就会立刻呈现出模拟场景，学生仅仅通过键盘和鼠标就可以完成复杂的模拟实验。

3.3移动通信设备的安装和维护仿真

在移动通信仿真之中，设备安装和维护仿真是一项关键性的内容，为保障实训效果，在该系统的移动通信设备安装和维护仿真模块之中，对于移动通信设备所有的组成部分进行了3D仿真制作，并对移动通信设备故障进行了仿真模拟，以此来全面提升学生的学习效果，满足学生的学习需求。在具体的安装仿真过程中，学生可以通过操纵键盘和鼠标来完成安装，这种安装方式十分简单便捷。在设备维护仿真之中，系统会自动地出现相应故障，学生可以根据相关保护设备的模拟运行情况或者是报警来找出发生故障的位置，然后从系统之中选择相应的工具来进行维修。

3.4移动通信工程的组网配置仿真

在该模块，主要设置了四种信道自动选择的仿真方式：（1）专用呼叫信道仿真；（2）循环定位信道仿真；（3）循环不定位信道仿真；（4）循环分散定位信道仿真。在仿真实训过程中，学生可以在用户端对这四种仿真方式进行选择，以此来实现移动通信工程的组网配置仿真。在本次所研究的系统之中，各个仿真模块都进行了仿真实训结果评价的设置，在学生完成了仿真实训之后，模块会根据学生的仿真实训用时与仿真情况来为其评分。通过这样的方式，就给学生的仿真实训提供出一个更具科学性的评价结果，减轻教师负担。

4结语

借助于移动通信仿真训练系统，可以让原本复杂枯燥的移动通信理论和实践都变得更加简化、具体，并能够让理论与实践之间实现有机结合。因此，在移动通信这一学科的教学之中，可以将该仿真系统加以合理应用，以此来提升学生的学习兴趣，提升教学质量。

参考文献

[1]李海波,房曙光.基于PLC与HMI的码垛实验仿真控制系统开发[J].实验室研究与探索,2018,37(12):129-132.

[2]李新.基于人工智能算法的无线移动通信系统风险评价[J].现代电子技术,2020,43(01):12-15.

[3]徐凌伟,林文.移动多用户通信系统的中断概率性能研究[J].聊城大学学报(自然科学版),2020,33(02):43-49.

[4]杨洁,郭丽红,陈瑞,刘传清.基于LTE环境模拟平台的移动通信系统仿真实训[J].中国现代教育装备,2019(13):3-5.

[5]王正,冉隆毅,何勇,贾学增.基于全球移动通信系统的原油管道远程智能防盗监控系统设计[J].电气技术,2019,20(09):91-96.

作者：黄小英 单位：福建水利电力职业技术学院