一、课程简介
《MIMO-OFDM无线通信技术》为是面向通信工程专业开设的专业课程,主要讲授现代无线通信系统基本框架、各模块的功能和基本算法,OFDM技术发展历程、同步、信道估计、PAPR减小等关键技术,MIMO的信道容量、预编码、接收滤波、天线选择等关键技术。使学生了解先进数字通信系统所涉及的基础理论,掌握现代数字通信系统的构成,掌握新兴OFDM、MIMO技术的原理及性能分析方法,掌握利用MATLAB进行建模、求解的方法,进一步提高学生理论分析和实践应用能力。
二、思政目标
讲授无线通信技术发展历程时,介绍移动通信标准制定过程中,由我国在1G、2G很少参与,到3G、4G、5G的跟跑、并跑、领跑的角色转换。华为成为5G领先者,华为的专利申请数可以说是遥遥领先于其他公司,让学生充分感受到祖国科学技术的快速发展,厚植家国情怀,增强民族自豪感。
三、案例设计及实施过程
(一)思政元素类型
民族自豪感、职业理想、职业道德教育。
(二)课堂教学方法
教学手段:采用PPT、图片、视频等多媒体形式。
课程思政融入点:讲授多址技术时,一代移动通信体制都具有对应的关键多址技术,移动通信体制制定代表着国家力量、民族实力,从而引出课程思政案例。
(三)元素内容
结合多址体制讲授无线通信技术发展历程,介绍移动通信标准制定过程中,中国的通信网络发展经历了“1G空白、2G跟随、3G突破、4G并跑、5G引领”这一曲折艰难的历程。移动通信的技术标准由1G(模拟蜂窝网/FDMA)、2G(GSM/TDMA、IS95/CMDA)、3G(CDMA2000/ WCDMA/ T-DSCDMA)、4G(LTE/OFDM)发展到如今的5G。
无线通信的标准争夺主要体现在“标准必要专利”的份额。谁控制了“标准必要专利”,就会在开发新一代先进产业的竞赛中拔得头筹,不仅掌握着核心技术,更会牵涉到知识产权带来的巨大经济利益。我国在1G、2G蜂窝网的技术标准中几乎毫无建树,从3G开始,我国的“标准必要专利”比例突飞猛进,从3G的7%左右,到4G的20%左右,再到5G的34%,一跃成为世界第一。这体现了近三十年来中国科技的巨大进步。尤其是以华为为代表的中国企业所掌握的技术。某些国家采取偏激政策对华为等公司的围猎,也正是中国科技崛起的侧面印证。我国的科技发展正在经历由“跟踪”到“引领”这一质变过程。
拓展内容一:信道编码技术
编码和调制是无线通信技术中最核心最深奥的部分,被誉为通信技术的皇冠,体现着一个国家通信科学基础理论的整体实力。4G时代,中国的TD-LTE技术有了一定突破,但其中的核心长码编码Turbo码和短码咬尾卷积码,仍旧不是中国原创。2016年11月,关于5G标准制定的3GPP RAN1第87次会议在美国举行。11月17日凌晨一点,5G短码方案讨论终于揭晓了结果:中国华为公司主推的Polar Code(极化码)方案,以压倒性的投票优势,成为5G控制信道eMBB场景编码最终方案。
Polar Code 极化码取得胜利,各大国际通信设备生产商在5G通信设备中都会采用“华为的标准”,中国成了真正意义上通信基础规则的“制定者”。引导学生们思考这一切的成功,是参与科学研究的幕后英雄,是他们让中国在世界舞台上有了话语权,激发学生以科研为骄傲,培养科研报国的家国情怀!
拓展内容二:5G技术助力“中国速度”
在2020年年初的“抗疫”中,5G技术发挥重要作用,助力雷神山、火神山的快速建成,彰显“中国速度”!
在八千万“云监工”的在线督战下,从1月25日到2月2日,短短十天,总建筑面积3.39万平方米、可容纳1000张床位的火神山就建设完工。在这个奇迹当中,基础电信运营商全力以赴保障通信网络畅通,24小时建成火神山医院5G基站,36小时开通雷神山医院通信网络的建设同样也看成通信技术史上的一个奇迹。
在火神山医院之前,国人可能从未如此挂念过一座医院的建设。每天,数千万网友端坐在各种屏幕前,自愿充当“云监工”。但云监工背后的意义并不只是一场直播而已,它还意味着火神山医院直接驶入了5G高速。在2020年1月25日下午,火神山医院就完成了2个新建基站、2个存量基站改造工作,提前交付使用。武汉移动的突击队完成了基站的调试工作,火神山医院首个5G基站正式开通。
四、教师简介
姚如贵,男,教授、博导。主要从事高速、高可靠宽带无线通信技术基础理论等研究,主持国家自然科学基金、JCJQ领域基金等科研项目。主讲本科生、研究生课程3门。积极开展教学研究和改革实践,主持省级教改项目3项,校级课程思政示范课1门,获批校级优秀教学成果一等奖1项。主编教材1部、专著1部,参编教材1部。