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【研究生精品课程】现代无线与移动通信系统:将通信领域前沿创新进行到底
文:罗莎 胡添勇 学 生记者团 董云鹏 图:课程组提供 来源:新闻中心 时间:2024-04-15 2522

  当今科技迅猛发展,移动通信技术的更迭呈现日新月异之态,要求走在国家科研前沿的研究生,具备敏锐的观察力与强大的学习力,与无线通信的发展并步齐驱。作为信息与通信工程专业研究生的专业课,“现代无线与移动通信系统”紧紧抓住了当代通信系统的发展趋势,引领研究生深入探究这一重点领域的科学道理,在潜移默化中立下科研报国的远大志向。

聚焦前沿:紧跟时代,夯无线通信之基

  “无线与移动通信”是我校信息与通信工程一级学科的主要研究和人才培养方向,也是全球发展迅速的产业与前沿技术,“现代无线与通信系统”课程紧跟移动通信技术发展前沿,通过总结、梳理前沿技术,构建与培养目标相适应的课程知识体系,突出课程内容与技术前沿同步的课程特色,着力培养专业功底扎实、工程视野宽广的高水平无线与移动通信人才。

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  该课程于春季学期授课,着眼系统全局,重点讲授无线与移动通信系统的基本理念、原理及标准进展,包括以蜂窝移动通信系统为核心的网络架构、协议栈、接入网及其标准等内容,其目的是加强对系统的理解和基本原理的掌握,与秋季开设的“宽带无线通信技术”等相关课程互为补充。

  通过课堂讲授、前沿技术剖析、系统容量仿真评估与实验,使学生在掌握移动通信系统与网络原理的基础上,建立对无线传输技术与移动通信系统的全局认识,并通过阐述移动通信系统与网络的标准知识,为研究生未来从事无线与移动通信系统的设计与研究打下坚实的专业基础知识。

  为适应移动通信前沿技术发展,课程组紧抓课程内容建设,在简要回顾GSM 2G/CDMA 3G/LTE 4G系统原理基础上,重点讲授5G新一代移动通信系统的内容,突出面向科技前沿与构建系统观认识的特色,致力培养未来从事高水平无线移动通信技术研发的新时代领军人才。

  “移动通信系统发展快、技术新的特点,要求我们在课程建设上紧跟移动通信前沿,建设与培养目标相适应的课程内容,突出课程内容与前沿发展同步的课程特色,始终与最新的前沿技术保持同步。”课程组主要成员之一、通信抗干扰全国重点实验室武刚教授说。

创新发展:工程教育,让学生学有所用

  随着移动通信系统飞速发展,新概念、新技术的不断涌现,课程的教学模式与考核标准也在多年的教学实践中不断创新发展。

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  课程从选修变成了必修,由考查课变成了考试课。通过线上线下相结合的方式,将网络教学资源与课堂上的主题讨论结合,提高了教学效率和学习效果。课程期中考核采用多维度评价方式,不仅鼓励学生从各自专业研究兴趣出发撰写6G前沿技术小论文或文献调研综述报告,还要求学生完成系统级仿真或路测信号实验分析报告,最后再通过期末闭卷考试考核学生对本课程核心知识的理解和运用。

  平时作业由三部分构成:一是进行技术文献综述,通过调研自选主题相关论文的方式,增进学生对课程前沿技术的理解;二是进行仿真实验,完成蜂窝移动通信系统级的仿真或校园环境移动通信信号质量的路测实验及分析,使学生能将理论与实际联系起来,更深刻地理解课程内容;最后是针对文献综述或仿真实验结果进行课堂汇报,学生在和教师及其他同学研讨交流的过程中进一步完善相关知识体系。三部分作业相辅相成,增进学生的获得感。

  课程不仅仅满足于对概念的阐释及公式的推导,更多的是侧重于工程实践方面的教学,让同学们深入了解单项无线技术在实际系统中的应用场景、标准及过程,如协议的选择原因、协议中物理层资源格的划分、数据块的大小、编码方式及具体的帧划分、双工模式等。

  “这部分的知识深深扎根于通信工程,但由于其过于贴近系统顶层设计问题,很多课程不会深度涉及,而这门课则有效填补了该部分的空白。”武刚说。

  移动通信系统发展快、技术新。为了适应“高、精、深”的人才培养需要,增强学生对移动通信系统发展前沿的了解,课程还补充了5G/5G-Advanced最新标准与6G前沿技术的讲授,突出了紧跟技术前沿的授课特色,增强了学生系统性思考问题的能力。

  通信专业研究生通过本课程学习,增强了对移动通信系统的系统概念的思维构建,深入了解了通信系统关键的组成,网络架构以及基本的通信协议,从而极大提高了学习无线通信系统的兴趣。

  2023级博士研究生刘敏从课程中收获颇丰,“课程从2G中GSM的基础协议开始,到3G的关键技术,再到4G和5G的技术突破的历程,让我们对新技术带来的变革与时代影响有了更加深刻的认识,也让我明晰了未来要走的路。”

  “记得有一次武老师要求我们去找3GPP的某方面提案,在完成作业的过程中,我建立起了对标准提案文档结构、技术概况的认知,协议文档也变得不再晦涩,而变成了解行业动态的重要渠道。”通过扎实学习,刘敏还体会到工程与理论间的差别。

  2023级研究生毛鸣阳表示,课堂中武刚和林灯生两位老师分别从总体和局部两个维度针对现代无线移动通信系统进行讲解,让自己对其整体进行了解的同时,也不会造成细节部分模棱两可的困扰。“虽然在本科也学习过移动通信系统基本知识,但研究生阶段学习的这门课程在内容深度和研究性方面都有了明显的提升,不同学习阶段专业课程间的相互联系与递进有益于扎牢我们的专业根基。”

薪火相传:继往开来,完成未竟之事业

  本课程的历史沿革与电子科技大学通信抗干扰全国重点实验室的发起人之一、通信领域知名技术专家李少谦教授紧密相关,出于对未来无线通信产业发展趋势的前瞻性预测以及对国际前沿知识迭代更新现状的洞悉,李少谦教授主创了“现代无线与通信系统”这门研究生课程。

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“现代无线与移动通信系统”课程由通信领域知名技术专家李少谦教授主创

  开课之初,李少谦教授“独挑大梁”,从备课、讲课,到作业讲评、试卷批改,与课程相关的一切,无一不是李少谦教授亲力亲为,一直在三尺讲台上坚守了二十余年。在课程发展阶段,李老师着力打造高水平的课程团队,从2012年起,先后将胡苏、林灯生、武刚、杨平纳入课程团队。

  在老师们看来,李少谦教授严谨的治学态度、严格的课堂要求,是留给课题组的宝贵财富。李少谦教授对这门聚焦于通信领域前沿科技的课抱有极大期望与热情,“把知识点讲深讲透”是他长期坚守的信念。“2004年我博士毕业留校,李老师认为当时我的知识储备尚有不足,只让我给他做助教,担任助教期间,最令我印象深刻的是有几名李老师名下的研究生选修这门课,期末考试卷面成绩没有达标,他毫不留情地安排这几名学生去重修了。”武刚回忆道。

  从知识传授的角度,李少谦教授希望受众越来越广。他认为无线通信不仅渗透于人们日常生活的方方面面,也与世界的发展变化息息相关,因此不止是通信专业的研究生,其他专业的学生也应对无线通信系统相关知识加以了解。

  在授课过程中,为了照顾无线通信基础较弱的同学,他不厌其烦讲授着课程的前序知识;同样,面对学有余力的学生,他也时常对现代移动通信的前沿科技进行深度展开,使学生们达到“不同的起点,相同的高度”。

  “李老师一直致力于课程建设,把他的理念和研究心得都传递下来了,我们现在就是尽己所能,继续沿着李老师开创的这条路,不断地去完善和优化它,完成李老师未竟的事业。”课程建设任重而道远,但武刚对此充满信心。

思政铸魂:深耕科研,育科技报国人才

  1987年11月,我国第一代模拟蜂窝移动通信系统(1G)正式商用,次年3月,北京市开通移动电话网,我国进入1G移动通信时代[1];1994年,北京、上海、广州开始建设GSM数字移动电话实验网,2G网络在中国正式落地,移动通信系统转向数字化,信号质量和通信质量均得到显著提升;2009年1月,工业和信息化部正式向三大运营商授发3G牌照,意味着3G网络在中国正式发展,实现无线通讯与互联网等多媒体通信手段结合;2013年12月,工业和信息化部向三大运营商颁发“LTE/第四代数字蜂窝移动通信业务(TD-LTE)”经营许可,中国正式迈入4G阶段,走入移动互联网时代,伴随传输速率提升、网络覆盖扩大,2018年国内移动电话用户数超过15亿[2];2019年5月,5G网络在中国正式商用,并开始支持垂直行业的多种应用,推动了移动物联网与工业数字化转型,以移动通信产业为例,我国历经“2G跟随、3G突破”,实现了“4G同步”、“5G引领”的历史性跨越,5G标准必要专利数量全球第一[3]。至2024年,5G进入第二阶段(5G-Advanced),第六代移动通信(6G)技术研发与标准化之路已正式开启。

  无线移动通信这项“技术性革命”,在短短几十年间经历了五个阶段:第一代的出现与消亡,第二代的研发与普及,第三代的探索,第四代的普及,第五代的变革。期间,中国移动通信行业从一片空白到世界领先,一路攻坚克难,为国家经济社会发展做出重大贡献,推动着国人视野、发展观念、产业实力、大众生活乃至整个社会运行方式的改变。

  作为一门通信专业研究生的专业核心课程,课程组在授课过程中不仅对前沿科技与专业知识进行了深入讲解,还因循着李少谦教授的指引融入了丰富的思政元素:如通过播放纪录片《中国通信业30年——从一无所有到世界最强》片段,向学生们展示我国移动通信在三十年技术革新的过程中实现了从“模仿学习者”到“核心标准制定者”的完美蜕变;通过讲述华为“5G高速率通信”飞速发展却遭到美国制裁的事件,告诫学生们勇于创新,争取早日为国家解决“卡脖子”的难题等。课程还紧跟时事前沿对课程思政教学案例进行收集和补充,保证了思政内容的先进性和创新性。

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同学们聆听李少谦教授“5G:开启万物互联新征程”的大师精品课

  同学们在课程评教中这样留言道:我国通信领域的科研工作者深耕于现代无线与移动通信技术的苦心孤诣,排除万难突破技术壁垒并引领技术发展的过程,给自己留下了深刻印象;通过这门课程的学习,充分感受到了在现代无线与移动通信发展的历程中,科研人员的历史使命和光荣职责……

  “通过聚焦无线通信理论的突破、技术的迭代升级、标准的激烈竞争、在移动通信领域中国的追赶和反超、5G技术的发展等方面,我们希望进一步激发研究生的爱国热情,增强他们的民族自信心和自豪感,引导同学们将个人事业发展主动融入强国建设战略大局,成长为能担当民族复兴大任的时代新人。”武刚说。

 

  参考资料:

  【1】新中国60年报告之十五:邮电通信业发展突飞猛进[EB/OL],2009-09-24[2024-04-11],

  https://www.gov.cn/gzdt/2009-09/24/content_1425053.htm

  【2】邵素宏. 奋斗百年路 启航新征程 通信发展大跨越移动通信 历史突破[EB/OL].人民邮电报, 2021-06-01[2024-04-11]. 

  https://www.cnii.com.cn/rmydb/202106/t20210601_282570.html

  【3】新闻办就新中国成立70周年工业通信业发展情况举行发布会【EB/OL】,2019-09-20【2024-04-11】,https://www.gov.cn/xinwen/2019-09/20/content_5431683.htm#1


编辑:罗莎  / 审核:罗莎  / 发布:陈伟

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