课题申报书基于智能终端的移动通信类课程实验项目设计研究.docx
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课题申报书基于智能终端的移动通信类课程实验项目设计研究
课题申报范例精选
【导语】课题要坚持正确的政治方向，充分体现中央有关精神和要求，具有鲜明的问题导向和创新价值。
应用对策类选题要有现实性、针对性和前瞻性；基础理论类选题要立足学术前沿，具有原创性和开拓性；跨学科类选题要体现学科交叉渗透的属性和特点。
选题文字表述科学、严谨、规范。
以下是课题优秀成果，是各类教师进行课题申报、开展课题研究、撰写研究报告的参考模板和范例。
基于智能终端的移动通信类课程实验项目设计研究
课题名称：
基于智能终端的移动通信类课程实验项目设计研究
关键词：
智能终端，网络测试，网络分析，实验设计
申报级别：
全国教育信息技术研究课题
课题类别：
青年课题
学科分类：
信息技术
研究类型：
信息技术
预期研究成果：
立项号：
课题设计论证
基于智能终端的移动通信类课程实验项目设计研究
1.本课题国内外研究现状述评、选题意义和研究价值
1）选题背景和意义
2010年6月，教育部联合有关部门和行业协会，启动实施“卓越工程师教育培养计划”。
该计划旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。
该计划对促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用。
围绕卓越工程师教育培养计划，我院通信工程专业进行了深度教学改革。
通过对行业企业的深入调查，针对行业人才需求，开设了四个专业培养方向，包括电信业务与软件开发方向、网络管理与工程方向、移动通信网络方向及电信营销与移动商务方向。
根据本行业对于人才知识结构和专业技能的要求，优化课程体系，创建以培养实践能力为核心的教学体系，强化培养学生的工程能力和创新能力，取得了较好的改革效果。
目前国内大多数高校的通信工程专业开设的《移动通信》课程，在实际教学中，往往侧重于理论知识的讲解，所配套的实验也仅仅局限于Matlab基本原理的仿真。
这与卓越工程师教育培养目标存在较大的差距，无法满足移动通信行业相关企业对人才技能的需求。
为此我院通信工程专业移动通信网络方向，通过与华为等业界知名企业进行深度合作，结合移动通信行业的发展现状和通信企业的人才需求,开设了以下课程:
（1）移动通信技术
（2）无线接入网络技术
（3）无线核心网络架构
（4）无线数据业务网络技术
（5）无线网络规划和优化
（6）室内分布技术
为了配合上述课程的学习，在省财政厅的资助下，学院投资300多万元建设了现代移动通信实验室。
实验室以3G无线通信接入网为基础，共享浙江华为的核心网设备。
所有设备均采用在现网应用的网络设备，可实现语音通话、视频通话、网页浏览、视频点播等相关业务。
在此基础上,本项目研究把智能终端与现有的华为接入网等设备相结合,设计面向蜂窝移动通信系统以及WLAN系统网络规划和优化的实验项目,以激发学生学习兴趣,能够快速适应通信运营商，设备提供商以及第三方设计优化公司的需求，有效提高了学生的就业竞争力.
2）国内外研究现状
鉴于智能终端和移动互联网的快速发展，已有众多教育工作者提出利用智能手机作为电子信息类课程的教学辅助设备以提高教学效果。
例如聂伟等在[1]中设计并实现了基于嵌入式Linux智能手机的电话短消息实验模块，该模块以三星S3C2410芯片为核心,构建智能手机应用处理器,结合GSM/GPRS无线通信模块构建基带处理器，设计了智能手机系统软件平台和电话短信应用程序.基于此平台使学生可清楚地了解智能手机的软硬件平台架构,进行电话短信实验,还可开发基于智能手机的其他应用.沈阳工业大学的李斌等提出利用智能手机的便携性和灵活性，可以作为传统电工电子实验方式的有效的配合手段和补充，实现对各种基本电路进行仿真、分析，从而提高学生的实验兴趣和对理论知识的理解，并且提高学生对现代化电路设计的认识[2]。
为了保证教学质量,改善教辅工具,梁旗军等在分析了J2ME蓝牙无线技术、Office对象访问技术和JACOB等相关技术的基础上,对如何利用配备蓝牙模块的智能手机制作无线教辅工具PPTCtrl进行了研究[3].设计了基于RFCOMM蓝牙串口服务的PPTCtrl设计方案、并进行了原型系统实验,实验结果表明该工具基本满足无线控制PPT的要求[3]。
除电子信息类课程外，智能手机在物理，生物等基础课程实验中也得到了广泛应用。
例如文献[4]中，作者介绍了智能手机在植物学实验教学中的应用实践及效果，并总结了在实验教学中使用智能手机存在的问题。
文献[5]中，作者将智能手机作为声音输入装置和波形显示装置，设计了声现象和声音特性实验。
文献[6]中，作者利用智能手机信息处理功能，结合周口店实践教学要求，探讨智能手机在地质实践教学中的应用。
通过教学实践和实验，作者认为智能手机可以在地质实践教学中发挥更大的作用。
在未来实践教学的教学资源建设中，应该更加重视智能手机的使用并进一步提升其应用范围。
而文献[7]中，作者从微信教学应用的实施基础、实验设计、实验过程控制和实验结果分析等方面,分析微信网络平台在食品工艺学实验辅助教学中的作用.在[8]中，作者就《高分子化学实验》教学中存在的一些问题进行了分析，探讨了在实验教学中应用智能手机的必要性和重要性，并提出了将智能手机应用于《高分子化学实验》教学的一些构想。
２.本课题的研究目标、研究内容、主要观点和创新之处
１）研究目标与内容
近年来移动通信技术发展迅猛，第三代移动通信3G网络建设基本完成，第四代移动通信网络（LTE/LTE-A）也已经开始大规模部署。
与此同时，智能终端也得到了大规模普及，促成了移动互联网的快速发展，各种移动应用APP层出不穷，使得用户对无线网络的服务质量提出了更高的要求。
此外，作为蜂窝移动通信系统的有效补充,WLAN也得到了大规模的部署.不过由于WLAN目前具有多个不同版本的标准,而且使用了开放频段,这使得WLAN的网络面临各种干扰问题,系统性能通常极不稳定,这些严重影响到了用户的体验,需要对现有的网络进行测试分析和优化。
无线网络测试是3G/4G/WLAN网络建设和优化中一个重要的环节,在网络建设期间，通过网络测试数据，可以分析和改进工程建设中通信质量不好的区域，保证网络建设后的实用性。
同时，无线网络测试中获得的数据也是无线网络优化的基础。
目前已有不少公司推出了专业的网络测试和分析工具，例如华为的GENEXProbe等。
然而这些工具价格昂贵并且大多只能在笔记本电脑上安装使用。
鉴于智能终端性能的快速提升，利用智能手机等进行网络测试分析成为一种发展趋势。
目前已有一些软件可供使用，但是功能较为简单，可测试的指标并不完善，可获得的信息也比较有限。
该项目的目标是设计基于智能手机的无线网络测试与分析平台，实现对无线网络关键性能指标的测试，并分析潜在的问题，为无线网络优化提供数据支撑。
针对蜂窝移动通信系统以及无线局域网络，具体的测试指标如下：
（1） 网络传输延迟
（2） 网络丢包率
（3） 网络传输速率
（4） 网络接收信号强度
（5） 网络干扰信号强度
2）项目创新
本项目设计的网络测试分析平台基于智能终端，因此用户进行测试分析十分便捷，可以随时随地对网络进行测试和分析，大大提高了工作效率。
该平台可以实现对蜂窝移动通信系统和无线局域网的同时测试，测试指标丰富，测试结果直观，可激发学生的学习兴趣。
3.本课题的研究思路、研究方法、技术路线和实施步骤
1）研究方法和技术路线
为实现本测试平台，需要一台支持蜂窝网络以及无线局域网的智能手机。
其中蜂窝网络最好能同时支持2G/3G/LTE制式，无线局域网能兼容802.11b/g/n等模式。
测试系统包含如下设备
a）智能手机
b）无线路由器AP
c）蜂窝网接入设备
d）内网服务器Ａ
e）外网服务器Ｂ
智能终端可激活蜂窝移动通信模块，通过基站接入到蜂窝移动通信系统中，利用分组数据业务，实现对公网服务器B的访问。
此外，还可以通过WLAN模块，借助无线路由器AP接入到互联网，从而实现对内网服务器A以及公网服务器B的访问。
通过上述连接，即可实现对无线网络的测试。
（1）数据传输延迟以及丢包率测试：
通过手机多次ping服务器取平均值即可。
（2）信号强度测试：
利用通信模块自带功能，借助函数调用即可。
（3）数据传输速率测试：
通过从服务器下载或者上传文件，统计所需时间，即可获得当前传输速率性能。
２）进度安排
2015.09-2015.10:
调研并制定无线网络测试指标，设计平台实现方案；
2015.11-2016.03:
系统开发，安装和调试；
2016.04-2016.08：
将该平台应用于教学实验，进一步完善功能；
2016.09-2016.10:
对测试数据进行整理分析；
2016.11-2016.12：
撰写平台使用说明书，撰写项目总结文档，完成项目结题。
课题可行性分析
１．已取得的相关研究成果和主要参考文献（限填20项）
1）出版著作:
（1）.方朝曦，施炯，胡俊杰，《无线网络原理仿真与规划优化实践》，浙江大学出版社，2013/12/1，ISBN：
978-7-308-12662-5，27.4万
2）发表论文:
（1）. 方朝曦，郑勇涛，杨亚萍,张少中,“高校现代移动通信实训项目体系设计研究”,移动通信， 2012年第５期。
（2）. ZhaoxiFang,TianlongSong,andTongtongLi,“Energyharvestingfortwo-wayOFDMcommunicationsunderhostilejamming,”IEEESignalProcessingLetters,vol.22,no.4,pp.413-416,April2015.
（3）. ZhaoxiFang,FengLiang,ShaozhongZhangandJiongShi,“Protocoldesignanddatadetectionfortwo-wayrelaynetworkswithfractionalasynchronousdelays,”WileyInternationalJournalofCommunicationSystems,vol.27,no.10,pp.1984-1993,Oct.2014.
（4）. ZhaoxiFang,XiaojunYuan,andXinWang,“TowardstheasymptoticsumcapacityoftheMIMO cellulartwo-wayrelaychannel,”IEEETransactionsonSignalProcessing,vol.62,no.16,pp.4039-4051,Aug.2014.
3）授权专利：
（1）. 方朝曦.用于双向正交频分复用系统的导频传输和信道估计方法.专利号：
201110196923.5,申请日：
2011.07.1，授权公告日:
2013.11.20,授权公告号：
CN102255845A。
（2）. 方朝曦，王宗欣，陈大庚，李云岗，王艺.交织多址发射机系统、交织复用发射机和数据处理方法.ZL200710065381.1,申请日：
2007.04.12，授权公告日:
2012.07.25,授权公告号:
CN101286774B.
4）参考文献：
[1]聂伟,仰观东.智能手机电话短信实验模块设计与实现[J].现代电子技术,2010,33（14）:
18-20,24.
[2]李斌,魏宝武,佟维妍等.智能手机电路仿真软件在电工电子实验教学中的应用[J].电子制作,2013,（9）:
53-53.
[3]梁旗军,吴喜兰,樊鑫等.蓝牙智能手机无线教辅工具PPTCtrl的设计[J].计算机工程与设计,2010,31（7）:
1618-1622.
[4]岑湘涛.智能手机在植物学实验教学中的应用[J].安徽农学通报,2015,
（2）:
103-104.
[5]李玉峰.用智能手机辅助声学实验创新设计[J].实验教学与仪器,2014,31（11）:
35-36.
[6]董玉森,刘强,袁晏明等.“后智能手机时代”的地质实践教学-以北京周口店为例[J].中国地质教育,2014,
（2）:
99-102.
[7]韩冰,韩雪,李次力等.微信在食品工艺学实验教学中的应用探索[J].农产品加工·综合刊,2015,（3）:
77-78.
[8]魏玮,李治全,刘晓亚等.智能手机在《高分子化学实验》教学中应用的构想与探讨[J].教育教学论坛,2015,（24）:
253-254.
2.主要参加者的学术背景和研究经验、组成结构（如职务、专业、年龄等）
方朝曦：
博士，副教授。
2013年至2014年在美国密歇根州立大学（MichiganStateUniversity）电子与计算机工程系从事博士后研究工作。
近年来主持或参与国家级科研项目２项，省部级科研项目2项，市厅级项目３项。
已在国内外期刊和会议上发表学术论文40余篇，其中SCI期刊论文15篇。
已获授权发明专利8项，出版教材1部, 并于2013年入选浙江省151人才工程。
李翠莲：
博士，浙江万里学院通信工程系副教授。
近年来作为主要参与人员完成包括国家自然科学基金、国家863、浙江省自然科学基金，宁波市社发攻关、宁波市教育科学规划研究课题等在内的多项科研项目。
郑文：
硕士，实验师。
从事电子与通信方向研究，擅长单片机软硬件开发和相关电子产品的开发和设计。
2010年 荣获《嵌入式Linux系统开发—最具潜力讲师》；宁波市首届大学生电子设计竞赛指导学生荣获二等奖；TI杯浙江省第三届大学生电子设计竞赛指导学生荣获二等奖；荣获2010年全国电子专业人才设计与技能大赛决赛优秀指导教师奖。
3.完成课题的保障条件
负责人所在学科为浙江省重点学科及浙江省重点专业，获浙江省财政厅资助的实验建设项目5项（包括在建和已建），经费达1000多万。
学院与华为公司合作投资300多万元建设了现代移动通信实验室。
实验室以3G无线通信接入网为基础，共享浙江华为的核心网设备。
现代移动通信实验室主要的硬件设备包括无线网络控制器TD模块DRNC820,无线网络接入节点（NodeB）-TD模块DNB6200,无线网络控制器WCDMA模块BSC6900,无线网络接入节点（NodeB）-WCDMA模块BTS3900，以及相应的TD和WCDMA测试手机。
通过互联网可以接入到华为核心网，从而共享移动交换服务器（MSCServer）、鉴权中心（AUC）、归属位置寄存器（HLR）、GPRS服务支持节点（SGSN）、网关GPRS支持节点（GGSN）、业务服务器（WEBserver）等设备。
预期研究成果
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