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”的时代,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的基站数量相比于4G将会成倍增加。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基站选址与优化是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。
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的学习理解,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。
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基站选址及优化等四大虚拟仿真实验教学,将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。
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
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:
室外小区评分标准:(满分100分)
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: