5G電波傳播與無線信道測量虛擬仿真實驗是北京交通大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：5G電波傳播與無線信道測量虛擬仿真實驗
- 建設院校： 北京交通大學
- 課程負責人： 劉穎
- 授課教師：熊磊、艾渤、盧燕飛、李丞
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
“4G改變生活，5G改變社會”。5G作為新基建之首，已經上升為國家戰略。截止2021年3月，我國5G基站達72萬個，終端連線數超過2億。市場規模預計到2025年將達3.3萬億元，2030年將達6.3萬億元。5G產業發展需要大具有深厚理論知識、豐富工實踐和創新能力的高素腹合型專業人才。
5G電波傳播與無線信道既是重要的科學問題，也直接關係到5G網路部署，是教學中重點和難點內容。真實實驗項目存在以下問題，嚴重製約了相關課程教學質量的提高:
（1）干擾現網“做不了”:無線電波在開放空間中傳播，真實實驗項目會干擾運營商5G網路正常運營。根據《中華人民共和國無線電管理條例》規定，“ 無線電頻譜資源屬於國家所有，任何單位或者個人不得擅自使用無線電頻率，不得對依法開展的無線電業務造成有害干擾”。
（2）無線電波“看不見”:無線電波“看不見、摸不著”，抽象深奧，不易理解，真實實驗項目難以形成感性認識。
（3）成本高昂“做不起”: 5G電波傳播與無線信道實驗系統複雜，設備成本高昂，難以推廣到課程實驗。
（4）周期太長“等不及”:搭建真實實驗系統需要進行基站安裝、設備互聯、網路配置、系統調試，建設周期長。
針對.上述問題，課程團隊秉承“能實不虛，實結給,虛中見實,以虛補實”理念，依託北京交通大學信息與通信系統國家級重點學科，軌道交通控制與安全國家重點實驗室等國家級科研平台，堅持“科教融合，科研反哺教學”，將自主研發的具有國際先進水平的最新研究成果-射線追蹤技術引入實驗教學，研發了5G電波傳播與無線信道測量虛擬仿真實驗。研究成果獲得中國電子學會自然科學獎一等獎和教育部自 然科學獎二等獎。
該虛擬仿真實驗解決了真實實驗系統“做不了”、“做不起”和“等不及”等問題，實現了不可見電波的具象化，有助於形成直觀印象，加深理論知識的理解，提升學生綜合運用理論、技術和儀器，解決複雜工程問題能力，培養創新意識，塑造科學精神，開展課程思政，落實立德樹人，實驗具有很強的實用性。
教學目標
（1）具化抽象概念,加深知識理解
在3D場景中，“ 親眼看到”無線電波傳播過程，“ 親耳聽到”多徑和都卜勒頻移，實現抽象概念的具象化，形成直觀形象，激發學習興趣，加深對《無線通信基礎》課程中電波傳播和無線信道等基礎理論知識的理解。
（2）解訣複雜問題，提升工程能力
熟悉5G網路典型參數，熟練使用場強儀等儀表進行覆蓋電平、路徑損耗、多徑時延和都卜勒頻移等參量的測量，掌握5G基站最佳化選址和基站參數最佳化配置方法，對接5G工程， 提升解決複雜工程問題的能力，培養工程師職業素養。
（3）培養創新意識，塑造科學精神
了解射線追蹤技術等電波傳播和無線信道最新研究成果，學生通過自主設定系統參數，分析實驗數據，探究電波傳播機理，理解覆蓋電平、路徑損耗、多徑時延和都卜勒頻移等參量的變化規律，培養創新意識，塑造科學精神。
（4）樹立遠大理想，落實立德樹人
學習回顧我國移動通信產業的崛起歷史和取得的偉大成就，激發民族自豪感和歷史使命感，樹立投身科學研究和產業發展的遠大抱負，“為 中華崛起而讀書”，為中華民族偉大復興而奮鬥。
