高热点场景5G基站选址优化设计虚拟仿真实验

实验要求

本项目完全依托于虚拟仿真实验环境,无需额外消耗类或易损类实验材料,只需要学生熟悉基本的实验方法与步骤要求仿真平台根据实验过程要求需要学生设置相关参数获得相应仿真报告和评价结果

教学成果

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实验背景

2020年国务院发布“新基建”政策白皮书》明确要求加快布局5G基站,大力发展5G产业。目前正处在万物互联、万物智能时代,无线网络接入设备数量激增,各种无线服务蓬勃发展。通信系统设计也迎来了新的机遇和挑战。第五代移动通信(Fifth Generation Mobile Communication, 5G)可以实现低延迟、高可靠性超高传输速率的应用要求,为社会架起一条高速信息传输通道。因为5G采用高频段载波和巨大的带宽,具备高度集成性,支持高速率覆盖和无缝用户体验。因此5G的基站数量相4G会成倍增加。既要满足不断增加的无线数据量同时也要避免基站之间的相互干扰,5G基站选址优化是5G一个至关重要的问题。

高热点场景人流量大,需要更高的信道容量,这会导致5G基站覆盖率降低,实际测量很难解决这个难题。另外,鉴于电磁波具有“看不见摸不着”的特点,传统基础理论学习无法让大学生直观理解电磁波传播;又由于实地测试设备成本高、耗时长,且无法保证让每个学生都能参与其中。通过本项目能够实现电磁波传播可视化演示,让学生更加真实地了解5G基站选址及优化流程,增强学生对相关知识内容的认知理解,有效培养学生解决复杂工程问题的能力。




设计原则

1、坚持学生中心教学理念:培养学生自主式、探究式学习能力,通过加深学生对5G基站选址及优化案例学习理解,激发学生学习兴趣,培养学生解决复杂工程问题的能力

2、坚持改革创新教学理念:改造传统教学内容和教学模式,面向5G无线电波传播学习难点提供低成本、可视化、客观性、全面性、交互性的情景模拟

3、将“思政教育”有机融入实验各个模块,强化学生家国情怀、科技报国的思想熏陶。


实验目标

本实验通过自主研发的射线跟踪算法,实现了无线电波传播预测、信道传播特性参数提取、电磁波传播路径三维可视化以及5G基站选址及优化四大虚拟仿真实验教学,5G无线电波传播理论和真实场景工程实践有机结合,实行多元化、系统化、场景化等多种实验教学方法,通过虚实结合的教学技术,有助于学生理解电磁波传播机制等抽象理论强化学生解决复杂工程问题能力的培养,有效提高实验教学质量



成绩评定

本实验分为三个环节,实验环节1是5G基站认知与原理学习,实验环节2是室内理想环境和室外小区电波传播环节,实验环节3是鼓楼广场基站选址优化环节。

实验环节 1:认知能力评价:(100 分)

1)阅读5G基站认知与原理学习模块

2)考核题

评分标准

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实验环节 2:系统设计能力评价:(100 分)  

正确设计发射接收天线位置和相关参数,满足指标要求;

考核标准:

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室外小区评分标准:(满分100分)

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实验环节3高热点场景基站选址优化能力评价:(100分)

考核标准:

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