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【研究生精品课程】6G 通信课程:构筑未来通信的坚实基石
文:罗莎 学生记者团 董云鹏 来源:新闻中心 时间:2025-06-16 489

  【编者按】习近平总书记关于教育的重要论述,为深化新工程教育改革指明了方向、提供了根本遵循。将新时代我国工程建设领域的标志性成果转化为高水平案例教学资源,是推进培养要素创新、服务卓越工程师培养的重要路径。学校始终将工程案例开发与教学实践作为研究生教学的核心环节,通过构建沉浸式案例情境,推动理论知识与工程实践紧密结合,实现教学内容与行业需求有机衔接,促进研究型教学模式创新,着力培养具有系统工程思维、突出实践创新能力、能解决复杂工程问题的新时代卓越工程师。目前,学校已有一大批优秀工程案例先后入选教育部学位中心案例库。为进一步推进案例开发建设、深化教学应用成效,研究生院特推出"研究生精品课程・工程案例"系列报道,旨在优化工程案例开发、培育、应用机制,持续提升学生的实践创新能力。

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通信抗干扰全国重点实验室武刚教授在授课中

  在科技浪潮奔涌的当下,通信技术作为推动社会进步的强劲引擎,其重要性不言而喻。电子科技大学通信抗干扰全国重点实验室的宽带无线通信系统与智能抗干扰研究团队在承担的研究生课程中引入“6G移动通信系统工程”案例,开展教学探索与实践,紧密贴合通信技术发展的前沿脉搏,凭借独特的工程案例教学,为莘莘学子推开一扇通往通信世界的智慧之门。

“老中青”协手,雕琢精品案例

  通信技术从 1G 到 6G 的飞跃发展,使系统架构和复杂度呈指数级攀升。以 4G 和 5G 为例,5G 带宽大幅提升,时间分配更精细,空间数据流通道数显著增加。面对这样复杂的系统,小区内毫秒级为上千用户分配资源、保障不同业务需求,成为极具挑战的难题。

  武刚教授敏锐洞察这一发展趋势,明确了课程案例建设的目标:将团队的最新研究成果融入教学,培养学生解决复杂工程问题的能力,使其能深入洞悉通信系统的复杂性,掌握系统工程的思维方法,为未来投身通信领域的科研和工程实践筑牢根基。

  团队中汇聚了众多中青年优秀人才,团队成员各具专长,形成了老中青结合、传承与创新并重的良好格局。团队负责人唐万斌老师与王军老师领导的研究小组聚焦智能抗干扰通信及工程应用,从物理层信号处理切入,探索干扰检测与识别、复杂电磁环境抗干扰等传统难题的智能抗干扰新体制与新方法,将研究中的心得引入通信抗干扰工程实践等课程;杨平老师是科研先锋,从生命科学到信息与通信工程的跨学科背景,使其研究视角独特,在空间调制与人工智能融合方向持续发力,连续5年入选爱思唯尔中国高被引学者,也入选2023年与2024年“全球前2%顶尖科学家”榜单;胡苏老师团队在通感一体与低空经济领域创新,不仅探索5G系统空地通感融合新技术,还与中国移动等公司合作开展技术测试工作;林灯生老师深耕极具挑战的信道编码领域二十余年,不仅把作为骨干承担的国家重点研发计划课题“面向6G的新型编码调制与波形技术”创新研究成果融入课堂的理论教学,还在课程实验设计环节引入与国内知名企业合作研究的工程难题。此外,团队中还有像萧洒副教授、黄奕轩博士等优秀的年轻老师,他们已逐渐挑起教学与科研的大梁,为团队注入了源源不断的新鲜血液。团队成员的多样性和互补性,为课程案例建设提供了强大的智力支撑。

  考虑到课程为大班授课,学生在课堂上难以全面深入地领略通信系统的复杂性,团队采用仿真的方式来辅助教学。这里的仿真并非简单的软件模拟,而是融合了软件和硬件的半实物仿真系统。例如,在研究功率放大器的非线性对信号传输的影响时,团队将无线信号实际产生出来,通过实际的放大器,设计测量方法,测出信号变化,并与理论建模结果进行对比验证。

  在案例开发过程中,团队充分考量学生的理解能力,团队为增强学生的技术解析能力,致力于结合工程实际来交接原理和剖析技术问题。例如,针对6G的空天地互联、通感一体化等复杂技术,团队通过设置链路预算、覆盖问题等具体的研究方向,让学生能够从实际问题入手,逐步理解复杂技术。同时,团队借鉴了计算机科学开源项目研究的理念,将课堂教学与项目设计的相关代码开源共享,鼓励学生在完成课程项目与实验的过程中发布开源数据集,以培养学生创新、开放、协作、共享的研究理念。

创新教学方法,激发学子潜能

  在教学设计上,团队将6G系统物理层到网络层的多个复杂工程设计问题拆解为可操作的教学模块。例如,布置学生组队对Wi-Fi/4G/5G信号的路测实验与数据分析,让学生观测多频段、多体制电磁信号,从而体验并理解典型无线与移动通信系统的通信信号特征。

  同时,针对蜂窝移动系统容量等性能指标的评估问题,讲授链路级-系统级的协同仿真评估方法,让学生在设计新技术时,能够将其放入可量化、可观测的系统中进行评估,以提升概念理解与专项技术研究的效率,摒弃了传统通信系统性能分析中仅依靠理论公式推导的做法。

  在课程设置的路测实验环节,同学们利用手机上的路测软件或手持扫频仪,通过记录校园的蜂窝移动通信覆盖的接收信号强度等可测参数数值,再通过数据分析理解了路径损耗、阴影效应与多径效应等抽象概念。

  硕士生胡一阳在这门课上收获颇丰,切身体会到了知识的交融性与科研的严谨性。“在讲授多址技术时,武老师信手拈来香农定理与奈奎斯特准则的世纪对话,将TDMA、CDMA等技术革新置于通信史坐标系中剖析;当谈到MIMO系统时,他巧妙引入矩阵论与信息论的跨学科碰撞,让艰深的空时编码理论变得立体可感。林老师则以工程师般的严谨,为我们拆解每个技术细节,他手绘的OFDM系统框图至今仍留在我的笔记本上,那些标注着不同颜色的子载波交织图,将正交频分复用的精妙原理具象化呈现。

实施多元策略,培育主动学习

  在教学实施过程中,团队针对不同背景的学生采取了因材施教的策略。对于专业基础较弱的学生,鼓励他们通过调研前沿,形成调研报告,了解相关领域的前沿问题和公式。针对基本掌握通信系统基础较好的学生,则要求他们进行点到点OFDM通信链路的误码率与吞吐量性能的链路级仿真,在不同的无线与移动通信衰落信道中,观察包括接收机噪声、衰落信道多径延迟分布等随机变量对通信链路指标的影响。而对于专业基础扎实且具备算法仿真能力的学生,布置异构多小区蜂窝移动通信系统的容量评估问题,完成涵盖文献调研、物理层链路级仿真与网络层系统级仿真的全过程,全面提升学生解决复杂问题的能力。

  同时,团队注重培养学生的主动学习能力。传统的移动通信教学多使用条件明确的答题式考核,学生只被动解题。而在这门课程中,更多的是目标导向系统观思维训练。例如,要求学生思考如何设计超越5G的超低时延高可靠传输技术与网络架构,让学生主动思考不同环境与信道条件变化的情况下,哪些约束条件可以被合理放缩,并如何根据设计目标,评估设计方案的不同分析与验证途径,从而引导学生从传统的已知公式解问题,转变为主动设计、尝试不同方法并思考求解问题边界的必然途径。

  在师生互动方面,教师不仅扮演着启发者和引导者的重要角色,还鼓励学生在探索过程中不拘泥于既定方法,参考教师和团队之前的尝试,但也要勇于探出不同的路径。

  课程的考核采用了多元化的评价方式。学生可以根据自己的背景和能力选择不同的考核方式,包括调研前沿形成调研报告、进行技术仿真、开展复杂系统实验以及高阶的实际路测并分析4G/5G、Wi-Fi信号覆盖和干扰等因素的影响。在评价过程中,教师关注的不仅仅是学生的答案,更注重学生的设计思路,并鼓励学生根据自己的理解阐述选择组合性能评价指标的原因。

融入行业故事,涵育家国情怀

  课程在知识传授的同时,也十分注重思政元素的融入。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,激励学生们勇于创新,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,收集和补充了课程思政教学案例,保证了思政内容的先进性和创新性,让学生们在学习专业知识的同时,也能增强民族自豪感和责任感。

  以我国移动通信技术实现“3G突破、4G同步到5G引领”的过程作为案例,不仅为学生阐释从事科学研究的责任的家国情怀,更从国与国的市场竞争及绿色低碳等多个角度,为学生引入看待移动通信技术及标准演进的多维视角。通过结合学生择业与产业链发展等内容的讲解,让学生理解了个人发展与国家通信事业的发展密切相关,激发了学生的使命感与责任感。

打通从实验室到产业的破壁通道

  通过这门课程的学习,学生们的实践创新能力得到了显著提升。学生们不仅掌握了扎实的通信理论知识,更具备了将理论应用于实践的能力。许多研究生在课程学习过程中,积极参与团队的科研项目,取得了丰硕的成果。

  以团队直接指导的研究生为例,他们在6G物理层新技术的设计与评估方面取得了重要进展。针对OTFS、可重构智能表面、极大规模MIMO、通感一体化技术等6G物理层新技术,研究生们完成了相关的设计与评估工作,并发表高水平论文。

  尽管课程建设已经取得了显著的成效,但团队教师并没有满足于此。由于6G技术尚在标准预研的开始阶段,教学案例需要紧跟技术与标准的变革步伐,不断补充与更新通感一体、通智融合及泛在链接等6G新场景的技术内容,深挖课程工程案例的教学模式与评价方法。

  团队计划在未来的课程建设中,深入研究融入6G新技术及标准的教学内容,引导学生探索6G前沿方向问题,激发学生的自主创新能力。武刚教授表示,这是一条漫长而充满挑战的道路,但为了培养更多优秀的通信人才,团队将坚定不移地走下去。

  “通信的本质是建立连接,而教育何尝不是另一种形式的通信?用知识电波在同学们心间架起认知世界与自我的桥梁,这也是某种意义上最动人的‘通信系统’所在。”武刚说。


编辑:罗莎  / 审核:李果  / 发布:陈伟