无线通信原理课程中的思政元素
时艳玲
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时艳玲,. 无线通信原理课程中的思政元素[J]. 无线电研究,2022.4. DOI:10.12721/ccn.2022.157034.
摘要: “无线通信原理”是南京邮电大学通信与信息工程专业的必修专业基础课程,对该课程进行思政教学,是贯彻习近平总书记立德树人思想的重要途径。文中从时代发展背景出发,介绍了无线通信原理教学过程中思政元素,提出思政教学在课堂教学中的重要性,引领学生建立正确的人生观和价值观,培养学生的爱国情怀和科技兴国使命。
关键词: 课程思政教学;思政元素;通信与信息工程;教学实践
DOI:10.12721/ccn.2022.157034
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1 引言

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调,要坚持把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人,努力开创我国高等教育事业发展新局面[1-4]。这为无线通信原理课程的思政建设指明了前进方向,为一线教职工描绘了课程思政建设的前景蓝图,提供了高校课程改革动力,巩固和形成了课程思政建设工作不断强化的有利局面。

本科生课程思政建设是当前高校思想政治工作的新契机和新挑战,也是各方高度关注的理论和实践问题。推进本科生课程思政建设,需要研究课程教学中思政元素,落实立德树人的教育理念,把思想政治教育的育人功能和专业课程知识学习贯穿学生学习的全过程中。高等教育学校的一线教职工要充分利用好课堂教学的主要阵地,树立和增强教师的思政意识,形成教师的思政共识。“无线通信原理”是南京邮电大学通信与信息工程专业的必修专业基础课程,授课教师在备课中应充分挖掘无线通信原理课程的育人元素,在课堂上将思想政治教育深入到教学相关的知识点中,不仅关注对学生知识的传播,也关注对学生核心价值观的引导,筑造学生科技强国的中国梦。

2 课程概述

南京邮电大学的无线通信原理这门课中,要求学生了解无线通信的发展历史,掌握蜂窝网络的架构,采用频率复用方案将大区制的无线通信系统转换成小区制的无线通信系统,解决了频率不足和用户容量受限,是一个突破性的方案,使得现在人人可通信、时时可通信、处处可通信。尽管会带来同频干扰的问题,但是基站可以使用定向天线技术来有效地减小干扰,进而增加了用户容量。掌握无线通信电磁波传输过程中的大尺度路径损耗,包括自由空间的传播模型、电磁波的传播机制、运用路径损耗模型进行实际的链路预算设计、室内传播模型、室外传播模型等。掌握无线通信电磁波传输过程中的小尺度衰落和多径效应,包括多径信道的冲激响应模型、小尺度多径测量、多径信道的参数、小尺度衰落类型等。掌握均衡、分集和信道编码技术,包括自适应均衡器、线性均衡器、分集技术、RAKE接收机、交织和编码技术。掌握无线通信的多址接入技术,包括频分多址、时分多址、扩频多址、空分多址、分组无线电等。掌握4G和5G的关键技术,包括正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)接入方式、单载波频分复用、毫米波、超宽带、超高速和低功耗等。这门课程的思政元素包括:通过无线通信的发展史,让学生明白科技强国的重要性,学好科学技术,振兴中国;从蜂窝设计基础,让学生具备从0到1的突破性思维;从大尺度无线链路的计算,让学生理论联系实际,做到“知行合一”;从分组无线电接入技术,让学生意识到竞争机制,并做好合理规划;从正交频分多址接入方式,引导学生明白优势互补、合作共赢。通过在无线通信原理课程中汇入思政教学,引领学生建立正确的人生观和价值观,筑造学生的强国梦,激励学生为国家富强而奋发努力向上。

3 无线通信原理的思政元素的设计

无线通信原理作为南京邮电大学通信与信息工程专业大三学生的一门工科课程,其课程内容中也隐含了诸多的思政元素。下面我们将从无线通信的发展史、蜂窝设计基础、大尺度无线链路计算、分组无线电接入技术、正交频分多址接入方式这五个方面,来探讨课程内容中的思政元素。

3.1无线通信发展史

无线通信的发展历史经历了从第一代无线通信系统(1G)到2G、3G、4G、5G的发展历程。1G主要是采用AMPS系统,只能进行打电话功能;2G系统是GSM系统,除了打电话功能,还加入了短信功能;随后,3G系统有WCDMA、CDMA2000和TDS-CDMA三个标准,拥有了上网功能;4G系统是LTE系统,具有高速上网功能;5G的主要特征是毫米波、超宽带、超高速和低功耗,实现物联网功能。值得一提的是,3G中的TD-SCDMA标准是由中国第一次提出并在此无线传输技术(RTT)的基础上与国际合作,完成了TD-SCDMA标准,成为CDMA TDD标准的一员的,拥有了国际话语权,这是中国移动通信界的一次创举。中国从对1G的认识、对2G的观望、对3G的参与、对4G的引领、到对5G的超越,我国的无线通信实现从无到有的自主研发,中国终于走到了无线通信领域的前端。当同学们在查阅资料时,会潜移默化地意识到话语权的重要性,中国在国际发声,说明了中国的强大、技术的先进,激发学生科技强国的一腔热血,强化爱国思想教育,树立科学的学习观念和专业的工匠精神。

3.2 蜂窝设计基础

蜂窝技术的提出是无线通信解决频率不足和用户容量受限问题的一个重大突破,采用频率复用的思想,将大区制的无线通信系统转换成小区制的无线通信系统,用许多小功率发射机来代替单个大功率发射机,在物理区域上构成蜂窝状的小区,实现了功率降低、频率复用和容量增加的功能,使得无线通信技术呈现出喷井式的发展,无线通信设备也呈现出爆炸式增长。在当前全球新冠疫情大爆发的情况下,教师、学生困于家中。为了让学生能及时学到新知识,网络教学的出现成为必然,而无线通信技术就是当前网络教学的物理基础,学生通过手机就可以实现网络教学。正是无线通信技术几乎以每10年就会迎来速率提升的新浪潮,彻底改变了我们的生活方式,才使得我们在新冠疫情大爆发的国际情况下不慌乱,从容面对,借助无线通信技术的发展优势,让远程网络教学有序不紊地开展。在教学中,引导学生开展原创性思路,实现从0到1的转变,激励学生科技创新、科技强国,为中国的科技发展贡献力量。

3.3 大尺度无线链路计算

在无线电波传播机制的教学中,重点介绍了大尺度无线链路预算,主要讨论电磁波的衰减特性、电磁波在传播过程中的随机阴影、和室内传播模型、室外传播模型。无线链路预算是无线网络规划工程中的重要内容,与工程应用结合紧密,无线链路预算的结果直接决定着无线蜂窝小区的规划和小区基站的位置架设。在教学中,引导学生贴近工程现场去设计大尺度路径损耗模型和参数,采用课本中学到的知识去解决工程中遇到的实际问题,强调设计思路的逻辑严密性和科学计算准确性,便于合理、经济、有效的布局基站。通过教学,提升了学生的实践能力和综合运用知识的能力,培养学生严谨求实的作风,注重提升实践能力,做到“知行合一”。

3.4分组无线电接入技术

在分组无线电接入技术中,许多用户试图采用一种分散的方式接入一个信道,用户数据一经准备好就立即发送。这种方式实现容易,但是效率低,会在时间上产生数据包的碰撞,从而导致数据包传输延迟或者丢失数据包。采用时隙Aloha机制,通过预先设置好的时隙,让用户遵从约定的规则,在每个时隙的开始时刻发送数据包,这样可以减少数据包之间碰撞的产生,进而提高了数据传输的效率。在教学中,引导学生意识到各种竞争是必然存在不可避免的,也是合理的。只有在平时的生活和学习中不抱怨,合理分配好时间,做好规划,才能减少各事件的碰撞,避免多事件出现时的手忙脚乱。同时要时刻给自己充电,蓄势待发,待机遇一旦到来,抓住机遇,突破自己。

3.5 正交频分多址接入方式

4G网络的下行信道采用了OFDMA接入方式。OFDMA多址接入方式将传输带宽划分成正交的互不重叠的一系列子载波集,将需要传输的数据调制到这些子载波上,然后将互为正交的子载波集分配给不同的用户实现多址,让更多的用户能在有限的带宽内互不干扰的进行通信。由于不同用户占用互不重叠的正交子载波集,在理想同步情况下,消除了多户间干扰。在课程学习中,引导学生关注到自己和同学之间的优点,意识到每位同学的优势也是正交、互不重叠的,在平时的合作中要优势互补,消除干扰,懂得互相合作充分发挥各自的优势,才能够实现多元平衡、互利共赢。

4 总结

本文介绍了南京邮电大学无线通信原理课程内容知识点中的思政元素。在教授该课程的相关知识点的同时,融于思政元素,引导学生辩证地看待问题,让学生具备从0到1的突破性思维,注重提升实践能力,做到“知行合一”,意识到竞争机制,并做好合理规划,明白优势互补、合作共赢。通过在无线通信原理课程中汇入思政教学,引领学生建立正确的人生观和价值观,培养学生的爱国情怀和科技兴国使命,筑造学生的强国梦,激励学生为国家富强、民族复兴而奋发努力向上。

参考文献

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