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移动通信是通信、电子信息类专业的一门主要课程,一直被各高校所重视,但该课程的覆盖面广、内容多,概念理解起来比较抽象。实验课程作为理论课程的重要补充,可以很好的弥补书本教学的直观性不足。目前的移动通信实验系统大多是以实验箱配合PC机的模式,但局限于演示和验证性的实验内容教学效果较差,同时也很难激发学生的学习积极性。
随着计算机技术的高速演进,图形化控制和虚拟现实技术得到了进一步的发展,其应用领域也越发广泛。在高校实验教学课程中越来越多的引入虚拟化和远程教学技术,虚拟实验课堂的引入改变了传统的呆板并且操作复杂的实验模式,给学生提供了轻松愉快、寓教于乐的课堂环境。虚拟实验教学模式已经成为高校实验教学的新潮流。
本文通过对当前移动通信教学实验系统现状进行分析和调研,结合移动通信实验教学大纲,设计和开发了一个全新的基于软件的虚拟化移动通信实验教学系统,包括通信基础理论实验子系统和移动通信网络虚拟实验子系统。
传统的通信理论实验教学是通过观察示波器波形的变化来实现,实验过程比较枯燥。Matlab为理论实验提供了新颖的实验环境,但需要在前期学习matlab编程语言,这又增加了实验的难度。为了使学生将课堂的精力更多的放在实验内容而非编程语言上,本文通过在Web服务器上架设Matlab web服务器,开发了六个通信基础理论matlab仿真实验。使学生可以直接在网页上做Matlab仿真实验,Matlab的强大仿真功能保证了实验结果的准确性,定制化的实验内容免去了学习Matlab语言和复杂操作的过程。
通过分析开源无线网络仿真器LTE-Sim的软件架构和运行机制,结合GoogleAPI强大的图形界面展示功能,开发了一个类似于网络游戏操作界面的移动通信网络虚拟实验子系统,学生可以在虚拟的三维场景中搭建移动通信网络,底层网络仿真器接收到相关操作请求后运行脚本文件产生仿真数据,反馈回上层界面,之后学生会在虚拟现实场景的上层界面中看到反馈回来的仿真数据。
新颖的教学实验模式可以大大的激发学生的学习热情,提高教学效果。移动通信技术日益演进,本系统基于纯软件的架构拥有良好的扩展性,为先进理论和技术在实验教学中的引入提供了更为便捷的接口。