工程教育認(rèn)證背景下《移動(dòng)通信基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革探索

張軍，劉會(huì)衡

（湖北文理學(xué)院物理與電子工程學(xué)院，襄陽(yáng) 441053）

0 引言

目前，我國(guó)工科專業(yè)畢業(yè)生不斷增長(zhǎng)，工程教育認(rèn)證在我國(guó)高等教育體系中的地位愈發(fā)重要。工程教育認(rèn)證是實(shí)現(xiàn)教育質(zhì)量與國(guó)際接軌，實(shí)現(xiàn)專業(yè)的工程認(rèn)證不僅保證了該專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的質(zhì)量，還可以使得學(xué)生在申請(qǐng)相應(yīng)行業(yè)職業(yè)資格證書(shū)或者更高層次學(xué)位證書(shū)時(shí)，獲得行業(yè)內(nèi)或?qū)W術(shù)界的認(rèn)可[1]。工程教育認(rèn)證的核心觀念是以“學(xué)習(xí)結(jié)果”為導(dǎo)向，并將這個(gè)目標(biāo)貫徹到人才培養(yǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)。其核心問(wèn)題是對(duì)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程和實(shí)現(xiàn)程度提供一套可以操作的評(píng)估準(zhǔn)則[2]。通常而言，這個(gè)準(zhǔn)則是根據(jù)高校和認(rèn)證專業(yè)自身定位制定，必須能夠體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)后技能上的變化。

1 《移動(dòng)通信基礎(chǔ)》課程教學(xué)現(xiàn)狀

《移動(dòng)通信基礎(chǔ)》課程是通信工程本科專業(yè)的必修課程之一，是一門綜合性很強(qiáng)的課程。因此，學(xué)生覺(jué)得概念特別多、特別抽象，學(xué)不能致用[3]。原因主要有以下幾點(diǎn)：首先，學(xué)生在學(xué)習(xí)《移動(dòng)通信基礎(chǔ)》課程之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了《信號(hào)與系統(tǒng)》、《電路分析》、《通信原理》等專業(yè)基礎(chǔ)課程，對(duì)信號(hào)的表示、調(diào)制和編碼有了一定的認(rèn)識(shí)，但是把這些技術(shù)綜合到移動(dòng)通信系統(tǒng)中去時(shí)教學(xué)信息量過(guò)大，學(xué)生難以接受。其次，移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展非常迅速，如今已經(jīng)發(fā)展到了第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)（5G），每代移動(dòng)通信系統(tǒng)都會(huì)有新的技術(shù)出現(xiàn)。學(xué)生對(duì)這些移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展脈絡(luò)的掌握程度難以量化，經(jīng)常被復(fù)雜的公式推導(dǎo)所局限，對(duì)畢業(yè)后所能從事的工作對(duì)象——移動(dòng)通信系統(tǒng)缺乏整體認(rèn)識(shí)。

《移動(dòng)通信基礎(chǔ)》課程教學(xué)存在概念繁雜和系統(tǒng)性不強(qiáng)的問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)目標(biāo)可操作的評(píng)估。在工程教育認(rèn)證背景下，在重視學(xué)生專業(yè)基本知識(shí)和素養(yǎng)的同時(shí)，還應(yīng)該適當(dāng)?shù)淖寣W(xué)生以實(shí)際工程中的項(xiàng)目進(jìn)行鍛煉，提升教學(xué)目標(biāo)與實(shí)際工作崗位需求的技能的適配性。因此，本文認(rèn)為在《移動(dòng)通信基礎(chǔ)》教學(xué)過(guò)程中可以增加部分綜合性強(qiáng)、解決難度不高的實(shí)際工程問(wèn)題，形成以工程實(shí)踐問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)模式，可以提高學(xué)生系統(tǒng)分析移動(dòng)通信系統(tǒng)的能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 工程實(shí)踐問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)模式

工程實(shí)踐問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)模式在學(xué)生掌握理論課程的基本原理的同時(shí)，適當(dāng)?shù)耐卣箤W(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決工程實(shí)踐中的簡(jiǎn)單問(wèn)題，從而鍛煉學(xué)生系統(tǒng)性地看待工程問(wèn)題的能力；其教學(xué)目標(biāo)是熟練掌握理論知識(shí)，能夠分析工程實(shí)踐中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，并提出有效的解決方案。教學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)在于重、難點(diǎn)的選取，即如何不影響理論教學(xué)內(nèi)容，又?jǐn)U展一些工程實(shí)踐中解決問(wèn)題的方法[4]，保持整個(gè)教學(xué)體系的完整性。本文以移動(dòng)通信中的切換準(zhǔn)則為例，建議按照如下兩個(gè)方面開(kāi)展教學(xué)。

2. 1 移動(dòng)通信中的切換準(zhǔn)則理論知識(shí)

當(dāng)處于通話狀態(tài)中的移動(dòng)用戶設(shè)備（User Equipment，UE）離開(kāi)其當(dāng)前服務(wù)基站，移動(dòng)到相鄰的基站的覆蓋范圍實(shí)，UE將切換到相鄰基站。UE在原服務(wù)基站的信道將被釋放，重新在相鄰基站（即目標(biāo)基站）分配信道。切換準(zhǔn)則分為相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則（準(zhǔn)則1）、具有門限規(guī)定的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則（準(zhǔn)則2）、具有滯后余量的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則（準(zhǔn)則3）和具有滯后余量和門限規(guī)定的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則（準(zhǔn)則4），分別對(duì)應(yīng)圖1中的A、B、C和D處。各種切換準(zhǔn)則均有優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常采用準(zhǔn)則3來(lái)進(jìn)行切換。準(zhǔn)則3表明，當(dāng)原服務(wù)基站信號(hào)比相鄰基站弱很多（即小于h）時(shí)發(fā)起切換流程。該準(zhǔn)則避免了UE在原基站和目標(biāo)基站之間來(lái)回切換的“乒乓效應(yīng)”，該效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致核心網(wǎng)信令開(kāi)銷大幅度增加和UE掉話。

圖1 切換準(zhǔn)則示意圖

2. 2 工程實(shí)踐中的切換問(wèn)題

在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，UE持續(xù)監(jiān)聽(tīng)原基站和相鄰基站信號(hào)并形成鄰區(qū)列表。當(dāng)相鄰基站信號(hào)滿足準(zhǔn)則3時(shí)，UE經(jīng)歷了A3切換事件，從而發(fā)起切換。然而，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的情況比較復(fù)雜，切換成敗與切換過(guò)程中的所有參與者有關(guān)，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置切換滯后余量h至關(guān)重要。以如下網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過(guò)程中的問(wèn)題為例分析：

某項(xiàng)目拉網(wǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)如下：車輛由東向西行駛，UE占用A小區(qū)向（頻點(diǎn)37900，PCI=5）向相鄰基站B小區(qū)（頻點(diǎn)37900，PCI=18）進(jìn)行切換，結(jié)果切換失敗發(fā)生掉線，其中A3切換offset為3db，核心網(wǎng)eNodeB側(cè)信令跟蹤如圖2和圖3所示。UE側(cè)信令如圖4所示。拉網(wǎng)過(guò)程中A小區(qū)和B小區(qū)的RSRP如圖5所示。請(qǐng)分析UE切換失敗的原因。

圖2 eNodeB側(cè)的Uu空口信令

圖3 eNodeB側(cè)的X2接口信令

圖4 UE側(cè)信令

2. 3 工程實(shí)踐問(wèn)題解決方案

從圖2中可以看出，在移動(dòng)過(guò)程中，原eNodeB接收到了相鄰小區(qū)的測(cè)量報(bào)告，隨后原eNodeB給目標(biāo)eNodeB發(fā)送了RRC連接重配置信令（即切換命令）。圖3表示原eNode B到目標(biāo)eNodeB的信令傳輸無(wú)誤。從圖4中發(fā)現(xiàn)，UE向原eNodeB上報(bào)鄰區(qū)測(cè)量報(bào)告后，并沒(méi)有接收到由eNodeB下發(fā)的RRC連接重配置信令；所以UE自行連接至原eNodeB，從而導(dǎo)致切換失敗。進(jìn)一步地查看圖5中切換過(guò)程中A小區(qū)和B小區(qū)的RSRP曲線發(fā)現(xiàn)，開(kāi)始2秒之內(nèi)B小區(qū)信號(hào)比A小區(qū)高出1dB，觸發(fā)了切換流程，但是2秒之后A小區(qū)的信號(hào)急劇下降，導(dǎo)致切換流程中的RRC連接重配置信令丟失，UE無(wú)法接收到切換命令。因此，為了避免A小區(qū)的信號(hào)在切換結(jié)束之前急劇降低，應(yīng)該將切換過(guò)程提早進(jìn)行，即將切換滯后量減小。

從以上工程實(shí)踐問(wèn)題的解決過(guò)程中可以看出，雖然切換由切換準(zhǔn)則觸發(fā)，但是切換成功卻取決于網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量。上述工程實(shí)踐問(wèn)題是由于原小區(qū)信號(hào)下降過(guò)快導(dǎo)致的，還可能出現(xiàn)其他因素引起切換失敗。上述分析過(guò)程涉及了切換過(guò)程中的原eNodeB、目標(biāo)eNodeB和UE之間的通信信令，將切換過(guò)程的理論知識(shí)和實(shí)踐之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系統(tǒng)一起來(lái)。同時(shí)，還培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在教學(xué)過(guò)程中，不僅要教導(dǎo)學(xué)生熟練掌握切換的理論知識(shí)，還要根據(jù)實(shí)際工程問(wèn)題系統(tǒng)性地分析諸多影響因素，整個(gè)教學(xué)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)過(guò)程和實(shí)現(xiàn)程度易于評(píng)估。

3 結(jié)語(yǔ)

《移動(dòng)通信基礎(chǔ)》教學(xué)過(guò)程中存在綜合性強(qiáng)、概念繁雜和系統(tǒng)性不強(qiáng)的問(wèn)題，本文以移動(dòng)通信過(guò)程中切換準(zhǔn)則為例，提出了一種以工程實(shí)踐問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)模式；該教學(xué)模式能夠?qū)⒄n程中繁雜的概念統(tǒng)一起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的實(shí)踐能力，預(yù)期學(xué)習(xí)成果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程和程度易于評(píng)估。