移动通信的基本概念范文

移动通信的基本概念范文第1篇

关键字：大数据；数据挖掘；分类算法；概念漂移

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）09-0011-03

Design and Implementation of Flow Mining Algorithm and Resistance Concept Drift System Based on Storm Platform

LU Yuan-fu， PENG Tian-ci， Ji Kai-yang， TAN Hai-yu

（College of Computer Science， Nanjing University of Posts and Telecommunications， Nanjing 210046， China）

Abstract：With the rise of cloud computing and Internet of things（LOT） technology，stream data widely exist in all fields as a new mega data form.This article propose a stream-classifying algorithm and system oriented to big data，which is based on DCP （Distributed Computing Platform）.Parallelize windows and CVFDT algorithm are both adopted.We use a DCP to test whether the mutation concept drift happened in data stream，so as to change the inflow of modeling sample data adaptively.The accuracy and efficiency of stream data model will be improved at last.

Key words： big data； data mining； classifying algorithm； concept drift

1 背景

随着云计算、互联网+等技术的快速发展，生产制造控制、无线通信网络、电子商务交易、金融信息监控等领域形成了高速、海量、动态的数据流，而有效的对数据流进行处理并从中挖掘有价值的信息就显得尤为重要。

在流数据分类挖掘中，概念漂移是指流数据特性的改变使得目标分类模型随着时间的变化而变化。针对流数据挖掘过程中的概念漂移问题，Hulten等人提出了概念自适应快速决策（Concept-adaptingVeryFastDecisionTree，CVFDT）算法[1]。CVFDT 算法是一种扩展了VFDT算法用以解决概念漂移问题的高效算法，通过在原有的算法基础上改进添加滑动窗口使得建立决策树模型的数据流能够不断实现更新，从而保证在概念漂移的数据流中模型建立的准确率。

本文主要讨论研究了基于分布式实时计算系统STORM平台的去概念漂移算法及系统的设计与实现，在流挖掘过程中，利用分布式平台的特点采用并行化窗口方案来检测数据流中是否发生概念漂移，并行化窗口bin-win根据数据流中的概念漂移自适应调整窗口大小，从而自适应的改变建模样本数据的流入，提高了流数据的准确性和高效性。

2 算法分析与实现

2.1 CVFDT算法

2.1.1 CVFDT算法的原理

概念自适应快速决策树（CVFDT）[2]是一种扩展了VFDT算法用以解决概念漂移问题的高效算法，具有类似VFDT的HT树生成过程，在保持了VFD的速度和精度的前提下，能够处理样本产生过程中所出现的概念漂移问题[3]。CVFDT对样本维持一个滑动窗口，并能够动态改变窗口的大小。CVFDT算法过程包括CVFDTGrow过程、ForgetExample过程、RemoveExample过程和CheckSplitValidity过程。算法主要思想是先根据当前的数据构建临时决策树，然后并不断地获取新的数据去优化已建立的决策树。若在某个时候出现了概念漂移，则算法会在出现漂移的节点上建立一个新的替代子树。当替代子树的分类效果优于当前的决策子树时，就直接取而代之。

2.1.2 CVFDT算法抵抗概念漂移问题

概念漂移表示目标变量的统计特性随着时间的推移以不可预见的方式变化的现象[4]。在流数据分类挖掘中，也指流数据特性的改变使得目标分类模型随着时间的变化而变化。CVFDT周期性的扫描HT生成树的内部节点来检验原先的分裂节点是否依然是最优的分裂属性节点。当该节点发生了概念漂移，最优分裂属性节点已不再是原先的Xa。CVFDT算法会重新寻找最佳测试属性，新的属性不直接取代原有的测试属性，而是成为一个替代子树的根节点，并且依据该根节点建立替代子树。如果后继滑动窗口的样本在替代子树上有较高的分类精度，则替代子树便取代原先的决策树，以维持滑动窗口的样本和更新后的决策树的一致性。

2.2 基于STORM平台的CVFDT算法实现

2.2.1 CVFDT并行化窗口抵抗概念漂移算法设计

本小节讨论以STORM作为分布式实时计算平台，结合CVFDT流挖掘算法，解决数据流的概念漂移问题，从而提高模型建立的准确性。基于storm分布式平台的并行化窗口抵抗概念漂移方案，通过并行化窗口bin-win对数据流实时检测实现概念漂移抵抗[5-6]，窗口调整流程图如图1所示。

从流程图中，可以看到并行化窗口根据数据流中的概念漂移自适应调整窗口大小，当窗口检测数据流未发生概念漂移时，则增大窗口中的样本量，反之，则减小并行化窗口的大小，有利于较快的适应概念漂移。

其中，检测是否发生概念漂移模块，通过对HT树中的非叶子节点的替代子树调用CheckSplitValidity函数，计算属性增益，从而判断是否发生概念漂移，流程图如图2 所示。

2.2.2 CVFDT算法实现与分析

在现实生活中，大部分数据都是非平稳分布的，数据流根据时间的推移不断发生变化，即发生了概念漂移[7]。CVFDT算法通过并行化窗口检测数据流是否发生概念漂移，窗口太大不能快速有效的抵抗数据流中的概念漂移，窗口太小影响模型建立的时间和模型一段时间内的稳定性，如图3所示在建立决策树模型时检测到概念漂移，则减小窗口的大小。当数据流稳定时，则增大窗口的大小，从而有效建立准确的决策树模型。

3 系统实现

3.1 系统总体架构

CVFDT算法在STORM平台上的实现方式有两种，一种是垂直并行化实现，一种是结合随机森林的实现，该抵抗概念漂移系统的设计主要基于垂直并行化的实现方式。系统包括三大模块：并行化窗口模块、抵抗概念漂移模块、决策树建立更新模块。系统整体框架如图4所示。

3.2 系统界面

抵抗概念漂移流分类挖掘系统参数设置界面如图5所示，用户输入训练样本、更新样本、测试样本以及样本所在文件的具体地址。点击确定之后传输相应参数，CVFDT算法执行结束之后，弹出该算法挖掘结果显示窗口，姐main如图6所示，结果展示界面输出当前决策树以及其评价结果，以及未分类样本的标记结果[8]。

4结束语

本文以分布式实时计算STORM平台，设计并实现CVFDT算法，解决在流数据挖掘过程中出现的概念漂移现象，保证了流数据分类挖掘模型的准确性和高效性。CVFDT算法对样本数据维持一个滑动窗口，在新样本到达的时候更新节点上的统计信息，并在样本滑出窗口的时候肩上其对应的统计信息。STORM平台保证算法能够提前预测数据流中的概念漂移，并实时更改窗口的大小，提高决策模型的准确性。

本文设计实现的算法与系统仅仅只是数据挖掘的一个方面，随着大数据时代的到来，数据流会越来越大，并且会不断变化，这就影响到了决策模型的建立与改善，因此，如何设计准确的算法和平台来彻底解决流数据的概念漂移仍然需要进一步的研究。

参考文献：

[1] Hulten G， Spencer L， and Domingos P. Mining time-changing data streams[C]//Proceedings of the Seventh ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining. San Francisco， California， USA， 2001： 97-106.

[2] Ganti V， Johannes Gehrke， Raghu Ramakrishnan. Mining Data Streams under Block Evolution. [J].SIGKDD Explorations， 2002， 3（2）.

[3]Street W N， Kim Y S. A streaming ensemble algorithm （SEA） for large-scale classification[C]//Proceedings of the seventh International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining. San Francisco， USA， 2001： 377-382.

[4] Mitchell T M. Machine learning[M]. New York City： McGraw-Hill， 1997.

[5] 杨雅双. 关联规则的并行挖掘算法研究[D]. 西安：西安科技大学，2010.

[6] 唐耀红. 数据流环境中关联规则挖掘技术的研究[D]. 北京：北京交通大学，2012.

移动通信的基本概念范文第2篇

目前的网络教育主要是基于先进的互联网和多媒体技术，试图实现任何人、在任何时间任何地点以任何方式的理想教育模式。随着知识爆炸和社会竞争的加剧，教育内容日新月异，终身教育已成为现代社会的需要，传统课堂之外的学生人数大大增加。这些人没有固定的学习地点和时间，工作场所也不固定。此外，在校生来放假或外出时也希望随时与学校取得联系，这些是传统有线连接的互联网所不能满足的。

移动互联网主要包括三个部分：有线互联网、无线连接和灵便终端。有线互联网是指Internet；无线连接是指由无线模块组成的网络（包括集中式和非集中式控制的无线网络）；灵便终端是指具有终端处理能力的便于携带的终端设备，包括手机、PDA以及具有无线模块的便携式电脑等。在这种异构的网络中，用户使用灵便数字终端通过无线通信协议，就可与传统有线互联网进行信息数据交互。与有线互联网相比，移动互联网的一个重要优点就是弥补了有线互联不能移动的缺点（设备移动时必须断开）。

瓶颈依然存在

相对于互联网的发展，移动通信是近来发展最快的通信技术，其普及推广速度惊人。移动互联网带来的便利条件给网络教育注入新的活力，如何拓展网络教育的服务，使人们更好、更及时、更便利地访问网络、获取知识信息，给我们提出了新的要求。

为了解决和实现教育领域教学活动的“Anyone、Anytime、Anywhere、Any style”（4A），一个基于移动通信和互联网的解决方案破土而出，我们称之为移动教育（Mobile E-learning）。移动教育是指依托目前比较成熟的无线移动网络、国际互联网以及多媒体技术，学生和教师使用移动设备（如无线上网的便携式计算机、PDA、手机等），通过移动教学服务器，更为方便灵活地实现交互式教学活动。

移动教育具有不受时间、地点限制，以及个性化服务等优势，但同时也存在自己的缺点。由于手持移动设备的硬件条件有限（无键盘、屏幕小等），图片等多媒体信息无法在其上显示，而这些信息对于学习理解知识往往是必不可少的。移动教育作为网络教育的扩展，有其自己的特色和优势，但同时也面临着挑战。

设备终端类型的多样性

随着移动互联网、电子技术的发展，具备网络访问能力的设备急剧增长，从台式计算机、便携式计算机到PDA掌上电脑、手机甚至未来的冰箱、数字电视，用户使用的种类多种多样。这些类型的设备，其硬件性能、软件性能、网络性能存在较大的差异。不同类型的设备对于网络资源的要求有明显的差异，浏览访问的方式也不同。

网络资源的形式多样性

移动互联网中的资源包括互联网中的Web资源，还包括移动网中的特有资源。资源形式存在多样性，如用于台式计算机的HTML网页形式、用于手机设备的WML网页形式，另外图像、音视频等媒体类型不同的设备所使用的格式也不同。

由于上述原因的存在，造成资源访问屏障，相同的内容资源无法在不同的设备间共享。首先，用户使用不同的设备可能无法获取一定的资源，例如WAP手机用户设备无法获得HTML的网页网络资源；其次，即使设备都支持同一种形式的资源，但由于设备性能上的差异也同样造成呈现上的混乱、内容理解上的偏差，例如基于WinCE操作系统的PDA和Windows系统台式计算机都可以浏览HTML网页，但是由于PDA和台式机的屏幕尺寸、媒体支持种类的不同，对于同一个知识资源浏览时，台式机可以正常访问，而PDA中的页面格式布局出现明显变形，无法阅读。

因地制宜的三种应用

作为一种基于移动互联网的学习服务系统，移动教育系统与基于互联网的教育服务系统相比，系统开发的复杂度增大，制约和影响系统性能的因素增多，所涉及的综合技术也较多。总结北京大学这些年来的应用研究探索，分为以下几种。

1.基于短信SMS的应用

手机短信是目前普遍的通讯途径，技术也相对比较成熟，费用较低，用户数量也最多。通过短信系统，学校可以及时提供各种服务信息，但短信内容只能是文字，而且字数有限，所以应用范围限于通知的发送、简短信息的查询。

通过移动公司提供的短信服务接口，北大可以实现短信的下行发送、短信发送状态跟踪和接收上行短信。基于此，我们设计开发了北京大学短信信息服务平台。

该平台提供师生、校内院系、部门单位一个完整的短信信息、查询、订阅服务。普通师生用户可以在线发送短信，查看短信发送记录和短信送达状态，访问个人收件箱查看回复短信，设置电子邮件信箱进行新邮件的短信通知提醒，查看、管理自己目前订阅的短信栏目。用户通过浏览首页面可以了解、查看当前平台提供的各项短信服务栏目，如学术动态、大讲堂等，选择自己所需要的栏目进行订阅。

院系、部门等团体可以通过该平台开设自己的短信栏目，管理短信内容，设定查询规则，接收用户的短信订阅。例如，教务部门可以开设成绩查询栏目，团委部门可以开设学术讲座信息服务，就业指导部门可以开设就业信息服务等。同时也可以开设内部栏目进行针对内部用户的信息，如针对本系师生的课程通知、本院系毕业校友的活动通知等。

2.基于GPRS和IEEE 802.11无线协议的应用

GPRS即“通用分组无线业务”（General Packet Radio Service）的英文简称，是在现有GSM网络上开通的一种新的分组数据传输技术。相对于原来GSM以拨号接入的电路数据传送方式，GPRS具有永远在线、自如切换、高速传输等优点，而且可以方便的接入访问Internet。市场上的许多高端手机都提供基于GPRS的各种服务功能，如WWW方式浏览网页、MSN网上聊天、收发电子邮件等。

使用GPRS手机和PDA都可以访问互联网上的资源，但由于终端设备硬件、软件条件的限制，如屏幕尺寸的大小、内置浏览器功能差别，许多在台式机上浏览正常的页面在这些设备上就会出现布局变形，画面残缺，甚至根本无法显示。这就带来一个系统如何进行设备感知、内容自适应呈现的关键问题。为解决这些问题，我们设计开发了北京大学移动网络教学原型系统。

该系统是一个较完整的教学活动支持平台，用户使用GPRS手机或PDA等设备访问本系统。系统可以识别访问设备类型，并获取必要的终端硬软件信息，然后经过系统分析处理，呈现出相适应的课程资源内容。通过这个系统，学生和老师可以方便及时地进入课程论坛，讨论查看相关信息。某些高档手机或PDA还可以在线浏览PPT、Word等格式的课件。

在移动网络教学平台自动感知设备类型的基础上，我们又对网络课程资源进行重新定义。将课程讲义、授课视频、图片等课件资源分解、提取、封装，构成元数据资源，用SMIL同步多媒体整合语言进行组织封装，根据不同的访问设备（手机、PDA、PC等），系统自动识别判断，获取不同设备的类型、性能等参数，经过逻辑处理，最后呈现给用户恰当的课程内容（如图）。当不同设备访问课程资源时，系统选择性地输出视频和文字，例如PDA和PC有视频播放能力，则输出课程视频，而手机只能接收文字信息，对于不同屏幕尺寸的设备如PDA和PC台式机，则一屏呈现的文字内容量也有所不同。通过这种方式，网络课程可以较好地适应不同的终端设备。当然这同时也对网络课件制作提出了较高的要求，需要特殊的课件制作工具，制作起来较为繁琐。

3.基于普适消息通讯系统

普适消息通讯系统（Ubiquitous Message System，UMS）是我们设计的一种消息传递机制，该系统设计实现使用唯一标示（UID）表示各通讯终端（Endpoint），提供一种端到端的消息通讯机制，并且提供SMS、GPRS等网关接口，支持包括手机、PDA、PC间的消息收发。系统设计基于开放式XML通信协议，具有较强的灵活性和可扩展性，并且对外提供用户应用开发接口，允许开发者构建自己具体的服务系统。

基于这种通讯机制，我们开发了PC客户端、J2ME手机客户端和移动服务系统，提供客户端PC和手机用户间即时聊天通讯、离线消息发送、GPRS短消息收发、Email消息发送、SMS短信发送、移动通讯录备份等功能服务。

移动教育包括移动通讯和教学活动两方面的内容，任何一方面都是非常复杂的领域。对移动通讯而言，随着通讯技术的发展，移动终端市场日益丰富，无限数字终端设备也趋于功能强大化和硬软件配置规范化，逐渐淡化有线无线设备目前的差异性，这样会大大简化移动应用开发，增强可移植性。对教育而言，从粉笔黑板到网络远程再到目前的移动教育，如何充分利用新技术带来的便利条件改进教学活动？移动教育模式是什么？什么教学情景适用于移动教育？如何定位移动教育？这些问题值得进一步探究。

虽然移动教育起步不久，处于实践摸索中，存在的问题也很多，但随着无线移动设备费用的降低、硬件的改进，其普及率和服务商会不断增加。移动通信和计算机技术的不断发展也将给移动设备的各种应用提供广阔的发展空间。通过将移动互连通信与教育相结合，充分运用现代通讯、计算机科技发展的新成果，移动教育将发挥积极的作用，最终给我们带来无限（线）的自由未来。

链接

手机移动学习需具备的功能

在手机的移动学习中，建议面向教师的应用终端应具有下列功能：

1.能够创建学习群组；每个群组有一个群组名称(M)、群组的详细说明(O)、群组创建人(O)、群组管理人(O)、群组所属单位等内容(O)。群组内数据项包括学生名称(M)、手机号码(M)。

2.能够创建文本形式知识库，录入概念知识。一个概念知识数据项包括：概念名称(M)、概念解释(M)、上位概念(O)、下位概念(O)、相关概念(O)。

3.能够创建语音形式知识库，将有关语音学习资料录入知识库。一段语音知识数据项包括：语音知识资料片断名称(M)，语音资料脚本(M)。

4.能够给群组学生或个别学生定制学科知识类别。学生只能在已开通的学科知识类别的基础上进一步定制自己的需要，并设置学生对该学科知识缺省的定制数据。

5.能够看到自己创建的群组学生的短信定制情况，以便掌握学生学习掌握情况，或者短消息知识预定应用情况。

6.能够发短信给个别学生或学生群组，以便实施个别教学或对普遍性的概念问题进行澄清。

7.能够语音留言给个别学生或学生群组。

面向学习者的应用终端应具有功能

1.能够定制学科知识概念短消息，包括选择一个学科完整的概念知识，或某些章、节的概念知识。

2.能够设定定制学科知识概念接收的密度与频度，包括每日几次，每次几条。

3.能够定制学科知识概念复习策略。复习策略可以包括不需要复习、按照系统内置的遗忘曲线复习、按照自定义的遗忘曲线复习。

移动教学系统服务器端应具有的功能

在原有移动短消息服务器的基础上，移动教学系统需要增加下列内容：

1.增加文本形式的学科知识概念数据库。

2.增加语音形式的学科知识数据库。

移动通信的基本概念范文第3篇

摘要：融合现有的各种无线接入技术的4G系统将成为一个无缝连接的统一系统，实现跨系统的全球漫游及业务的可携带性，是满足未来市场需求的新一代的移动通信系统，它将帮助我们实现充满个性化的通信梦想。本文对对4G 移动通信系统中将会用到的关键技术做了分析，主要介绍4G概念通信的技术特点以及可能采用的关键技术。

关键词：4G移动通信；关键技术；OFDM； MUD； IPv6

一、概述4G概念通信技术的基本条件

4G概念移动通信系统的定义为：用户可以在任何地点、任何时间以任何方式不受限地接入网络中来；移动终端可以是任何类型的；用户可以自由地选择业务、应用和网络；可以实现非常先进的移动电子商务；新的技术可以非常容易地被引入到系统和业务中来。

(1) 具有很高的数据传输速率。对于大范围高速移动用户(250km/h)，数据速率为2 Mbit/s;对于中速移动用户(60km/h)，数据速率为20 Mbbit/s;对于低速移动用户，数据速率为100 Mbit/s。

(2) 实现真正的无缝漫游。4G 移动通信系统实现全球统一的标准，能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝连接”，真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信。

(3) 高度智能化的网络。采用智能技术的4G 通信系统将是一个高度自治、自适应的网络。采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行结合的正常发送与接收，有很强的智能性、适应性和灵活性。

(4) 良好的覆盖性能。4G 通信系统应具有良好的覆盖并能提供高速可变速率传输。对于室内环境，由于要提供高速传输，小区的半径会更小。

(5) 基于IP 的网络。4G通信系统将会采用IPv6，IPv6将能在IP 网络上实现话音和多媒体业务。

(6) 实现不同QoS 的业务。4G 通信系统通过动态带宽分配和调节发射功率来提供不同质量的业务。

二、对4G概念通信关键技术解析

（1）正交频分复用（OFDM ）技术

第四代移动通信系统主要是以OFDM为核心技术。OFDM 技术实际上是多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

（2）智能天线技术

智能天线采用了空时多址（SDMA）的技术，利用信号在传输方向上的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号进行区分，动态改变信号的覆盖区域，将主波束对准用户方向，旁瓣或零陷对准干扰信号方向，并能够自动跟踪用户和监测环境变化，为每个用户提供优质的上行链路和下行链路信号从而达到抑制干扰、准确提取有效信号的目的。这种技术具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束等功能，被认为是未来移动通信的关键技术。

（3）无线链路增强技术

可以提高容量和覆盖的无线链路增强技术有：分集技术，如通过空间分集、时间分集(信道编码)、频率分集和极化分集等方法来获得最好的分集性能；多天线技术，如采用2或4天线来实现发射分集，或采用多输入多输出(MIMO)技术来实现发射和接收分集。MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，它采用的是分立式多天线，能够有效的将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。信息论已经证明，当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时，MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能，从而获得巨大的容量。在功率带宽受限的无线信道中，MIMO 技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。

（4）软件无线电（S D R ）技术

在4G系统中，若要实现“任何人在任何地点以任何形式接入网络”的理想通信方式，则至少需要保证移动终端能够适合各种类型的空中接口，能够在各类网络环境间无缝漫游，并可以在不同类型的业务之间进行转换。软件无线电是近几年随着微电子技术的进步而迅速发展起来的新技术，它以现代通信理论为基础，以数字信号处理为核心，以微电子技术为支持。软件无线电概念一经提出，就受到各方的极大关注，这不仅是因为软件无线电概念新技术先进、发展潜力大，更为重要的是它潜在的市场价值也是极具吸引力的。软件无线电强调以开放性最简硬件为通用平台，尽可能地用可升级、可重配置的不同应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路。其中心思想是：构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等各种功能用软件来完成，并使宽带A/D 和D/A 转换器尽可能靠近天线，以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。

（5）多用户检测技术

4G系统的终端和基站将用到多用户检测技术以提高系统的容量。多用户检测技术的基本思想是：把同时占用某个信道的所有用户或部分用户的信号都当作有用信号，而不是作为噪声处理，利用多个用户的码元、时间、信号幅度以及相位等信息联合检测单个用户的信号，即综合利用各种信息及信号处理手段，对接收信号进行处理，从而达到对多用户信号的最佳联合检测。它在传统的检测技术的基础上，充分利用造成多址干扰的所有用户的信号进行检测，从而具有良好的抗干扰和抗远近效应性能，降低了系统对功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用链路频谱资源，显著提高系统容量。现有的多用户检测算法在计算复杂度与处理时延问题上存在不足，且算法中一些参数估计有误时，会使得相关矩阵产生较大偏差，导致整个系统性能急剧下降。当前的MUD算法只考虑了同小区内的干扰，而没有考虑相邻小区间的同频率用户干扰。

（6）IPv6技术

4G通信系统选择了采用基于IP的全分组方式传送数据流，因此IPv6技术将成为下一代网络的核心协议。选择IPv6 协议主要基于以下几点考虑：

a) 巨大的地址空间。在一段可预见的时期内，它能够为所有可以想像出的网络设备提供一个全球惟一的地址。

b) 自动控制。IPv6还有另一个基本特性就是它支持无状态和有状态两种地址自动配置方式。

c) 服务质量。服务质量(QoS)包含几个方面的内容，将来它无疑将用于基于服务级别的新计费系统。

d) 移动性。移动IPv6在新功能和新服务方面可提供更大的灵活性。每个移动设备设有一个固定的家乡地址，这个地址与设备当前接入互联网的位置无关。

三、结束语

第四代移动通信系统主要是以OFDM为核心技术。4G概念通信的技术包括OFDM技术、智能天线技术、软件无线电技术、多用户检测技术、IPv6技术等。在目前还只是一个基本概念，IEEE等标准化组织仍处于制定标准和规范的过程中。■

参考文献

[1] 袁晓超 4G通信系统关键技术浅析.中国无线电，2005(12)

移动通信的基本概念范文第4篇

关键词：移动环境；动态策略；匹配方法

中图分类号：TN929.5

1 移动环境

无线通讯技术被认为是工业控制领域继现场总线、工业以太网技术后的又一热点，作为当年世界最具活力的新兴技术之一，无线通讯技术具有有线技术无法取代的技术优势，并且逐渐渗透到工业控制的各个环节，这就要求下一代网络具备更高的服务质量。在无线通信网络中，尤其是切换移动IP的过程中如何保证过硬的QoS技术已经成为当前研究的一个重要课题。笔者基于对QoS技术的了解认为，当网络过载或拥塞时，QoS对关键应用和多媒体应用的优越性立即显现，它能确保重要业务量不受延迟或丢失，同时保障了网络的高效运行。

本文的基本思想是建立以概念格选择和模糊方法相结合的算法从策略库中匹配合适的策略应用到移动环境网络中。笔者首先介绍策略的形式和定义，为以后使用提供一个统一的框架，介绍概念格存储策略的结构及筛选方法，然后利用模糊数学中隶属度的概念及Hamacher算子对策略进行进一步选择，最后用程序算法实现策略的匹配过程。

不论移动节点是否处于移动状态，其对网络资源的需求是随机变化的，业务需求的变化会导致网络资源配置与移动节点资源分配的变化。但实际情况是在一些人流量密集且活动频繁的公共场合，某一个移动节点的移动路径和资源分配是有章可循的。根据移动节点的预测信息可预估移动节点未来的移动路径和资源分配情况。通过预测信息可知移动节点下一个即将发生的动作及可能覆盖的基站范围，可以计算出到达基站的概率及覆盖这些基站范围所需的资源量和移动IP的切换时间等等。

预测信息虽然具有科学性、准确性，但其也存在一定的局限性与不确定性，因此在研究移动节点的资源分配情况时，要把所有概率事件全部考虑其中，将其看成一个整体确定的信息群，切忌不可主观臆断、胡猜乱测，只有以科学准确的信息为依据，才能通过对其资源分配情况的研究认识到有章可循的规律性，科学地预测其未来移动路径与资源需求。当移动结点真正到来时，把配置策略下发去执行。所以要根据预测信息和当前的网络运行状态与策略仓库中的策略进行策略匹配找出一个适合的策略应用到网络，这样周期性调整的策略配置就是动态。

2 动态策略

动态策略由传统策略发展而来，目前主要有两种实现动态策略管理的办法：一是在获知预测信息后根据网络准入控制进行管理，二是为有效完成资源分配，依据预测信息预估移动IP的切换时间，那么相关配置的完成则要依靠一个动态策略集。

其语法如下：

3 匹配方法

对于预测信息中时间和带宽的匹配具有随机性且无章可循，人们用模糊的方法将二者进行模糊处理，使之匹配。模糊集合（fuzzy set）又被称为模糊集、模糊子集，是用来表达模糊性概念的集合。人们思维中的所有概念并非界限分明、非此即彼，存在许多不能简单用“是”或“否”来回答的模糊概念，模糊集合即指某个模糊概念所描述的属性的对象的全体，这一概念最早于1965年由美国加利福尼亚大学控制论专家L.A.Zadeh提出。Zadeh在其模糊集合概念中推广了康托集合论，模糊集合这一概念的出现使得数学的思维和方法更加有效地处理了现实生活中的模糊性问题，因而得到广泛应用，构成了模糊集合论的基础。

模糊集合的定义如下：论域U上的模糊集 通常表示为 ={（x， ）|x∈U}，其中 称为x对 的隶属度。当 =1时，则x完全属于模糊集 。当 =0时，则x完全不属于模糊集 。 越接近于1，x属于 的程度就越大，当隶属函数 ={0，1}时，则 与普通集合的特征函数一致， 退化为普通集合。模糊数是由Dbbios和Prade提出的，模糊数常用来表示“≥n”或“≥m”等。如果模糊集 是定义在实数域上的正则凸模糊集且满足以下条件：存在唯一的点x0∈R，使得 =1，此时x0可被称为 的平均值； 是左右连续的，则称 为模糊数，其含义是“近似于x0的实数”。

特殊的模糊数。相较于一般的模糊数，特殊的模糊数――L-R模糊数、三角模糊数、梯形模糊数的算术运算都较为简单。要想令L成为模糊数 的基准函数，其必须符合以下要求：L（0）=1；L（x）=L（-x）；L（x）在[0，+∞）上为不增且逐段连续函数；R亦同理，则模糊集 的隶属函数表达如下： = 则称 为L-R模糊数，记为 = 。其中m为模糊数 的均值， 分别为左右散布，L（x）和R（x）分别是模糊数 的左右基准函数。当 时，L―R模糊数退化为普通实数，即 = = 。当 和 逐渐增加时，则 变得更加模糊。

通过对模糊集合的定义、模糊数及特殊的模糊数的描述，引入匹配策略则水到渠成。利用三角模糊数（≥m）提取出策略仓库中涉及到预测信息中的带宽数值，判断其范围的隶属度，以组成三角形L-R型模糊数。同样对于预测信息中的切换时间也是这样，凡是包含于这段时间范围的隶属度都为1，假如策略中的终止时间被预测信息的时间区间包含，则其隶属度就是覆盖范围与预测信息的时间区间的比值；同样假如策略中的起始时间被预测信息的切换时间包含，其比值为隶属度，这就构成了梯形L-R模糊数。将三角形L-R型模糊数和梯形L-R模糊数组合，并筛选已挑选出来的策略得出更优策略。

筛选更优策略的原则是保证切换时间和带宽的隶属度最大，属性相交得出判断标准，用一种方法即可将二者有机结合在一起，即使用模糊集合运算中补偿最小算子，用Hamacher算子做模糊集取交集的允许补偿。Hamacher（min）算子： ，对给定的成对模糊集合 ： 、 当 =1时， = 。任一成对模糊集 =0，则 =0。当 =1， 0，则 = ，反之亦然。当 =0时，则 无线接近它的上界。使用选择算子可调节切换时间和带宽的隶属度相交度，将选择算子计算出所有策略中的数值作为研究比较对象，以在匹配方法上得出最优策略。

参考文献：

[1]郭瑞，孙凤池，苑晶，黄亚楼.一种基于几何统计特征的全局扫描匹配方法[J].模式识别与人工智能，2011（03）.

移动通信的基本概念范文第5篇

关键词关键词：交互模式；移动学习；移动终端

DOIDOI：10.11907/rjdk.171035

中图分类号：TP319

文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2017）005005103

0引言

随着计算机技术、网络技术和移动通信技术的迅猛发展，以及信息技术与课程整合的不断推进，MOOC、微课、翻转课堂、智慧教育等教育的新模式、新思想风靡全球，人们对灵活有效的学习方式的追求也愈加强烈，移动学习作为一种新的学习方式已悄然融入人们的日常学习中。目前移动学习的主要形式是将资源下载到本地及通过手机软件进行在线互动学习[1]，然而学习者在移动学习过程中还存在着许多问题。如移动应用平台上的资源质量参差不齐，并且主要以视频、文本为主，资源形式单一，缺乏交互，难以吸引学习者持续性学习。美国的理查德・迈耶等[2]在90年代期间的研究中发现除了一些多媒体信息设计原则之外的效应，交互性效应是其中的重要一种。研究发现，有效的交互性动画可以促进学习者对学习内容的加工和知识建构。因此，如何设计有效的交互动画移动学习资源，对于提高学习者的移动学习效率，取得良好的教学效果至关重要。

交互相关问题一直受到国内外学者的共同关注。国外对于交互动画的相关理论和实践的研究都相对成熟。理论层面上，提出了教师中心式、学生中心式和知识中心式3种交互模式，分别以教师价值取向、学生价值取向和知识中心课堂为导向；实践应用层面上，致力于研究拓展人机交互、数字媒体技术等领域，iPhone、iPad等移动终端产品的相继流行及语音控制能摆脱键盘鼠标束缚的功能实现，让手指触碰的移动学习交互研究广受关注。国内关于教学交互的直接研究相对较少，主要是对于多媒体课件的交互研究和模式建，以清华大学、湖南大学、江南大学为代表，陆续开始人机交互、移动终端交互技术领域的研究。纵观现有研究，理论层面上关注现有教学模式的交互模型研究相对较多，实践层面上呈现对人机交互和移动终端交互技术的研究趋势。

相对于已有的教学模式，移动学习正深入人们的日常学习中，移动终端交互技术的研究也少不了移动终端交互模型的设计基础，但是目前国内关于移动学习交互模型的研究很少。因此，本文通过对现有教学交互模式的研究，试图在已有交互模式的基础上，结合智能终端移动学习特征，提出符合智能终端移动学习APP设计开发的交互模型，以提高学习者使用移动终端进行移动学习的效率，并更好地支持教学交互。

1智能移动终端中的交互特点

随着交互技术的不断深入发展，iPhone、iPad等智能移动终端产品的相继问世代表着全触屏时代的到来，这一阶段的移动学习特征是摆脱了键盘鼠标束缚，给用户提供了丰富多样的操作方式，使移动学习得到迅速发展，其交互研究也广受关注。

1.1智能移动终端设备特点

研究表明，用户对移动终端设备交互上的最大期望就是简单易用、快捷方便[3]。4G时代的到来更使得全触屏智能移动终端与传统键盘设备相比，不仅能够处理图像、音频、视频等多种媒体形式，传输速度更是支持100～150Mbps的下行网络带宽，也即4G意味着用户可以体验到最大12.5～18.75MB/s的下行速度。其直接的操作方式更是便于用户理解，降低了用户认知负担。然而，现实用户在使用智能移动终端设备过程中依然存在许多问题，其中影响用户交互体验的主要有交互设计因素和设备环境因素两方面。

1.2基于智能终端的移动学习特点

基于智能终端的移动学习特点主要表现在以下几个方面：①设备特点。受移动终端屏幕尺寸、分辨率、内存、处理器等物理性质的影响，其信息呈现内容有所局限，内容设计应相对短小，以符合学习者的认知需求，学习者对小块的学习内容更能集中注意力。此外，当个人使用移动终端进行学习时，没有传统与教师间的交互，一切知识反馈都来源于呈现内容，因此内容的交互尤为重要。常见的内容呈现形式有文本、图片、音频、视频动画等，恰当有趣的交互效果能让用户的使用过程更加顺畅。动画是一种具有较高交互性的内容呈现方式，其主要特点在于播放时可以接受某种控制。这种控制可以是动画播放者的某种操作，也可以是动画制作时预先准备的操作。这种交互性提供了学习者参与和控制动画播放内容的手段，使学习者由被动接受变为主动参与；②软件平台特点。基于智能终端的移动学习，其实质是借助软件学习平台，整合优质学习资源进行随时随地的学习[4]。学习平台的设计关系到内容呈现、学习记录、人机交互等多方面的学习效果。因此，在操作设计上，要充分考虑移动终端的使用习惯，直观便捷的操作是学习平台的设计关键。此外，由于使用移动终端进行学习时缺少与教师的交互，知识反馈机制至关重要。

在基于智能终端的移动学习中，用户主要通过不同的交互方式来完成任务，同时体验过程中产生的交互效果。交互效果是相对操作方式而言，交互效果和操作方式都是用户与界面之间的重要互动，后者是人的手势，而前者是指界面对用户使用行为的反馈[5]。因此，交互设计是为了达到更好的交互效果，使用户在内容、行为和形式3个层面得到需求的满足。

2教学交互模型

教学交互有多种分类方法，一般的分类方法主要依据教学过程定义交互模型。依据概念形成的抽象程度可将交互分为深浅两种交互模型，根据不同环境中的交互，可将交互定义为不同层次的交互模型。

2001年，Laurillard[6]首次提出了“学习过程的会话模型”，该模型证明学习就是通过教学交互来实现的，教学交互是学习过程的基本功能属性。同时，也体现了在交互过程中的各类媒体：表述（Narrative）媒体、交互（Interactive）媒w、可调（Adaptive）媒体、通信（Communicative）媒体、制作（Productive）媒体；2004年，我国学者陈丽[7]认为，Laurillard的会话模型可以理解为“适应互”和“会话互”两个层次的模型，并在Laurillard的会话模型基础上，首先提出了远程学习中的教学交互模式和教学交互层次塔。教学交互层次塔类似于戴尔的经验之塔，经验是由具体到抽象，由低级到高级的递进，从操作交互到信息交互再到概念交互，层次越高越抽象也越高级，并且操作交互和信息交互是概念交互的基础。从图中可知，学习是一个循序渐进的过程，概念交互是产生学习效果的关键。因此，新旧知识的交互对学习目标的实现更加关键；2006年，国内学者丁兴富[6]在以上两位学者的研究基础上，提出了“教学交互层次双塔”模型，该模型将教学交互层次塔和远程教学中的交互层次塔合并，便于分析比较因师生时空关系和教学行为性质的不同导致教育形态和教学环境不同，从而带来的教学交互结构的差异。

3体系结构与功能设计

3.1智能终端移动学习APP中交互模型体系结构

不同的教学交互模式体现了不同学者对交互的理解，由于基于智能终端的移动学习区别于传统的移动学习，基于智能移动终端的移动学习必须考虑到设备特点和软件平台等多方面因素，不能完全照搬一般的教学交互设计理论。基于智能设备的移动学习中，学习资源的交互设计是决定学习效果的关键，良好的内容交互、操作交互和过程反馈能更好地促进概念形成。为此，笔者根据上述对其它教学交互模式的分析，提出智能终端移动学习中的动画交互模型，如图1所示。

智能终端移动学习中的动画交互模式主要分为两层，用户层和程序控制层。用户层主要包括学习者及其学习环境等。通过注册登录学习平台即可进入学习系统。用户通过简单友好的平台界面，轻松实现操作交互；程序控制层是本模型的核心模块，支持整个学习系统的智能控制和调节反馈，主要包含学习资源媒体、学习内容、媒体呈现方式、行为判断、反馈机制等，其核心功能依赖程序后台的行为监控和调节，对学习者的操作进行行为判断，并反馈为新知识或旧知识，再将判断结果传递为学习者已掌握的知识和以及未掌握的知识。若为未掌握的知识，则重新反馈为新知识，重新进行学习者和媒体交互。

3.2交互功能设计

移动学习终端的交互移动学习平台除了支持各种学习活动外，还能够智能地为学习者提供操作交互行为分析，判断并调节学习者对知识的掌握情况，并作出相应反馈，不断调整学习进度。在功能设计中，后台脚本需要对操作行为进行智能判断与调节交互。

智能终端移动学习平台交互功能结构如图2所示，即如果学习者在学习过程中进行相应的操作选择，平台APP后台则会根据学习者的行为，先进行行为判断，若选择错误，则对应的知识对于学习者而言是新知识；之后对其进行行为决策，将该部分知识调节为新概念，让学习者重新学习。行为判断的目的是了解学习者的掌握程度，与现实课堂上的水平测试一样，主要通过行为脚本设置相应操作选择，根据学习者的操作选择实现行为交互，然后根据行为判断所得的结果进行行为决策；行为决策将学习者操作选择对应的知识判断为新知识或旧知识，并通过调节作为反馈再次进行概念的交互，判断为学习者已掌握的旧知识或学习者未掌握的新知识。

4交互模型实现

根据智能移动终端APP交互模型的体系结构，实现了各种交互行为，学习者与智能终端设备之间可通过学习平台中的文本、视频、音频等媒体进行交互。

（1）概念之间的交互。知识的获得是学习者与概念的交互和内化过程，也是隐性知识和显性知识的交互过程，本模型概念与概念之间主要通过后台反馈。一方面将学习者未掌握的概念作为新知识传递给媒体，让学习者反复学习；另一方面将学习者已掌握的概念作为旧知识进行储备。所以在设计开发APP时应注意概念与整体知识之间的层级关系，以及概念图的合理应用。新知识的呈现要符合学习者的学习水平和特点，概念与概念之间是层层递进的关系。

（2）媒体之间的交互。媒体与媒体之间的交互为非线互，主要表现为界面与界面之间的跳转以及场景和控件的分布。在设计开发APP时应充分考虑学习者的使用习惯，界面风格要统一，场景与界面元素分布合理，适合移动终端阅读和操作，页面不能过多，文字内容符合学习者的视觉习惯，按钮位置和功能及界面跳转符合学习者使用习惯。

（3）生生之间的交互。基于本文中的交互模型所设计的学习平台APP可以提供一个学习者之间的沟通交流空间，让学习者参与其中。生生之间的交互给学习者提供了同伴，让学习者有了学习的参考者、咨询者和讨论者，同时也提升了学习者在APP中的存在感，从而提升APP使用频率。

（4）学生与概念的交互。此处所指的概念即知识，学习平台APP中概念的呈现大多是隐性的，部分文本类的知识点以显性知识的方式呈现。学习者在阅读、使用和操作过程中获得新概念，经过反复练习掌握新知识，将隐性知识内化，转化为旧知识。

（5）学生与界面的交互。学习者与界面间通过场景按钮、文字、视频和声音等媒体进行交互。学习者在使用过程中，伴随语音、手势、文本显示、文本输入等多种操作进行选择，后台进行智能判断达到及时反馈的一个交互过程。

5结语

依托本文设计的交互模型，设计开发了移动网络课程，并选择教育技术学专业开展了教学实践。实践发现，首先，学习者使用基于本交互模型设计的APP频率相对同类教育APP有所提升。学习者在学习过程中，参与讨论交流的频率较高，生生之间的交流互动频繁，体现了移动学习的宗旨和团队合作意识，增进了生生之间的情感交流。其次，学习者根据APP界面导航，能够独自完成网络课程学习，学习效率较高。由此可见，基于交互模型的移动终端网络课程在一定程度上弱化了教师在课程中的主导地位，增加了师生间的交互。同时，良好的交互激发了学习者之间的互动，提升了学习者的学习积极性和主动性。

参考文献参考文献：

[1]赵丽秀.浅谈Flash教学中的“做中学，做中教”[J].中国科教创新导刊，2012（4）：163164.

[2][美]理查德・E・迈耶.多媒体学习[M].傅小兰，严正，译.北京：商务印书馆，2006：1317.

[3]王海燕. 移动环境下触屏手机交互设计研究[D].北京：北京邮电大学，2012.

[4]贾靖林，杨玉辉. 基于智能手机的移动学习研究[J]. 软件导刊：教育技术，2009（1）：8082.

[5]秦敦涛. 基于可用性的触屏手机交互界面设计研究[D]. 沈阳：东北大学，2012.

[6]丁兴富.论远程学习的理论和模式[J].中国科教创新导刊，2012（4）：163164.

[7]陈丽.远程学习的教学交互模型和教学交互层次塔[J].中国远程教育，2014（5）：2428，78.

[8]陈丽. 远程教学中交互规律的研究现状述评[J]. 中国远程教育，2004（1）：1320.

[9]韦晓红. 基于远程教学交互理论的微视频设计开发与实践研究[D]. 桂林：广西师范大学，2014.

[10]李鸣华.面向远程教育的智能虚拟教室的设计[J]. 中国电化教育，2008（6）：97101.

[11]秦敦涛. 基于可用性的触屏手机交互界面设计研究[D]. 沈阳：东北大学，2012.

移动通信的基本概念范文第6篇

【关键词】 4G 移动通信 OFDM 软件无线电 IPV6版

一、4G概念通信技术特点

目前，业界专业人士对4G概念移动通信系统的共识主要有以下几点：（1）用户可以在任何地点、任何时间以任何方式不受限地接入网络中来；（2）移动终端可以是任何类型的；（3）用户可以自由地选择业务、应用和网络；（4）可以实现非常先进的移动电子商务；（5）新的技术可以非常容易地被引入到系统和业务中来。

根据以上描述，未来的4G系统应具备以下的基本条件。（1）具有很高的数据传输速率。对于大范围高速移动用户（250km/h），数据速率为2Mbit/s；对于中速移动用户（60km/h），数据速率为20Mbbit/s；对于低速移动用户（室内或步行者），数据速率为100Mbit/s。（2）实现真正的无缝漫游。4G移动通信系统实现全球统一的标准，能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝连接”，真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信。（3）高度智能化的网络。采用智能技术的4G通信系统将是一个高度自治、自适应的网络。采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行结合的正常发送与接收，有很强的智能性、适应性和灵活性。（4）良好的覆盖性能。4G通信系统应具有良好的覆盖并能提供高速可变速率传输。对于室内环境，由于要提供高速传输，小区的半径会更小。（5）基于IP的网络。4G通信系统将会采用IPv6，IPv6将能在IP网络上实现话音和多媒体业务。（6）实现不同QoS的业务。4G通信系统通过动态带宽分配和调节发射功率来提供不同质量的业务。

二、4G概念通信关键技术探讨

（1）正交频分复用（OFDM）技术。第四代移动通信系统主要是以OFDM为核心技术。OFDM技术实际上是多载波调制的一种。OFDM技术之所以越来越受关注，是因为OFDM有很多独特的优点：（a）频谱利用率高，频谱效率比串行系统高近一倍。（b）抗衰落能力强。（c）适合高速数据传输。（d）抗码间干扰（ISI）能力强。（2）智能天线技术。目前，智能天线的工作方式主要有全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。全自适应智能天线虽然从理论上讲可以达到最优，但相对而言各种算法均存在所需数据量、计算量大、信道模型简单、收敛速度较慢，在某些情况下甚至出现错误收敛等缺点，实际信道条件下，当干扰较多、多径严重，特别是信道快速时变时，很难对某一用户进行实际跟踪。在基于预多波束的切换波束工作方式下，全空域被一些预先计算好的波束分割覆盖，各组权值对应的波束有不同的主瓣指向，相邻波束的主瓣间通常会有一些重叠，接收时的主要任务是挑选一个作为工作模式，与自适应方式相比它显然更容易实现，是未来智能天线技术发展的方向。（3）MIMO技术。MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术，它采用的是分立式多天线，能够有效的将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。信息论已经证明，当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时，MIMO系统能够很好地提高系统的抗衰落和噪声性能，从而获得巨大的容量。在功率带宽受限的无线信道中，MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。（4）软件无线电（SDR）技术。在4G系统中，若要实现“任何人在任何地点以任何形式接入网络”的理想通信方式，则至少需要保证移动终端能够适合各种类型的空中接口，能够在各类网络环境间无缝漫游，并可以在不同类型的业务之间进行转换。这就意味着在4G系统中，软件将会变得非常复杂。为此，专家们提议引入软件无线电技术，软件无线电是近几年随着微电子技术的进步而迅速发展起来的新技术，它以现代通信理论为基础，以数字信号处理为核心，以微电子技术为支持。软件无线电概念一经提出，就受到各方的极大关注，这不仅是因为软件无线电概念新技术先进、发展潜力大，更为重要的是它潜在的市场价值也是极具吸引力的。未来4G技术需要适应不同种类的产品要求，而软件无线电技术则是适应产品多样性的基础，它不仅能减少开发风险，还更易于开发系列型产品。此外，它还减少了硅芯片的容量，从而降低了运算器件的价格，其开放的结构也会允许多方运营的介入。

移动通信的基本概念范文第7篇

关键词:数据流; 概念漂移; 模糊决策树; 数据挖掘

中图分类号:TP301 文献标识码:B

文章编号:1004-373X(2010)10-0063-03

Application of Adaptive Fuzzy Decision Tree Algorithm in Data Stream Mining

ZHU Can-shi, LI Xiang

(Engineering College, Air Force Engineering University, Xi’an 710038, China)

Abstract:The data was existed in many applications of network as a form of stream, such as network flow, sensor data, Web click-stream and so on, some valuable information can be found by analysing and mining such data. An adaptive fuzzy decision tree optimization algorithm is proposed according to the problems (concept drift problem) of data stream mining algorithm. The method has better results for solving the concept driftprocessing data stream.

Keywords:data stream; concept drift; fuzzy decision tree; data mining

0 引 言

数据挖掘是从大量数据中“挖掘”知识,旨在从大量数据中提取隐藏的预测性信息,发掘数据间潜在的模式,找出某些被忽略的信息,作为决策的依据。在网络的许多应用中数据是以流形式存在的[1]。传统的数据挖掘方法是基于静态数据库的频繁模式,挖掘算法可以对数据库进行多次扫描,多次查找等。然而,数据流是大量连续到达、潜在无限的数据集合,其特点是:数据高速到达,数据流无法再现,实时性要求高以及数据量无限增长等。因此,传统的数据挖掘不适合对数据流的挖掘。在数据流挖掘研究中,有许多经典算法,譬如:Manku提出的Lossy Counting算法[2],Han提出基于FP-growth的FP-stream[3] 算法等。数据流常用的处理与分析方法可归纳为数据流频繁项集挖掘算法、分类挖掘算法和聚类挖掘算法[4]。但这些算法在处理数据流时不同程度地产生概念漂移现象[5],在分类挖掘数据流时,必须考虑数据流的变化特征,要及时删除过时的类定义模式。 在聚类算法中,数据流随着时间在不断地变化,其隐含的聚类可能随时间的动态变化而导致聚类质量的降低。本文提出一种改进的基于概念自适应模糊决策树算法,以解决数据挖掘中的概念漂移问题。

1 快速决策树算法及其性能分析

快速决策树算法[6](very fast decision tree,VFDT)的目标是通过已有的训练样本得出一个分类模型y=f(x),对新测试样本进行正确分类。VFDT是一种基于Hoeffding不等式[7],并针对数据流挖掘环境建立分类决策树的方法,它通过不断地将叶节点替换为分支节点,而生成决策树,其所研究的样本属性为离散属性。

1.1 快速决策树算法的过程

快速决策树算法过程如下:

(1) 快速决策树(VFDT)的构建是从根节点开始的,根节点即为最初的叶节点。若s为一数据流序列,包含潜在无限多的样本数据,则误差参数δ由用户在初始时刻给出。样本的不同属性字段由属性集合{X1,X2,…,Xk}表示,k表示属性的个数。

(2) 当样本数据依次流入VFDT系统时,起初所有的样本数据都聚集在决策树的根节点。随着根节点样本数据的增多,信息增益不断增长。用nt表示从零时刻到t时刻流入的样本总数。

(3)以信息增益为属性选择度量,当t时刻聚集在根节点的样本数量为nt时,可以计算各属性的信息增益。若属性Xa的平均信息增益Gain(Xa)最大,属性Xb的平均信息增益次之,并令:

ΔGain=Gain(Xa)-Gain(Xb)(1)

若ΔGain>ε,则由Hoeffding界可以保证选择属性Xa作为根节点的分裂属性在概率1-δ下得到保证,且真正的信息增益之差ΔGain≥ΔGain-ε>0在概率1-δ下得到保证。因此,根据Hoeffding界便可以确定在根节点聚集的样本数量nt,可进行属性分裂,这便是Hoeffding树算法通过小样本选择最佳分裂属性的过程。

(4) 决策树生长。若式(1)得到满足,则根节点将根据最佳分裂属性Xa生长出子节点,并在其子节点中的备选属性集中删除属性Xa,此过程递归进行。由于数据流的潜在无限性,如果不加限制,决策树将无限制增长下去,若确定了树的最大深度或其他度量指标后,VFDT将通过最新到来的样本数据对决策树进行增量更新,以保持其判断的准确性。

(5) 对内存进行优化。在Hoeffding树算法的基础上,通过VFDT在内存的优化方面做出改进,在当前数据占满内存空间时,VFDT系统将暂时解除对分类决策影响最小的子节点所使用的空间。对于暂时失去活性的子节点,若后来其分类准确率较之当前的活跃节点高,将再次恢复其活性。

(6) 打破平局。当最佳分裂属性与次佳分裂属性的平均信息增益之差很小时,传统的Hoeffding树算法将在属性选择上花费大量的时间。VFDT算法引入了一个界限参数τ(由用户提供),若Δ┆Gain≤ε

(7) 处理速度优化,在步骤(3)中,传统的Hoeffding树算法会在每一个样本到达时进行一次分裂属性测试,这将极大地影响系统的计算效率。VFDT系统引入了一个分裂属性最小样本数n┆min(由用户提供),当到达节点的样本数为n┆min的整数倍时才进行测试。

1.2 快速决策树算法分析

VFDT算法利用Hoeffding界,以高概率确定在1个节点选择分裂属性时需要的样本最小数量,这个属性将与使用无限样本得到的属性一样。由于快速决策树算法的分类精度与单纯样本数量无关,其需要维护的惟一统计量是具有类标号yk属性Ai值vj的计数nijk。因此,若d是属性的个数,v是属性值的最大个数,c是类的个数,l是树的最大深度,则内存总需求为O(ldvc)。与其他决策树算法相比,这一内存需求是适度的,因此可实现对实时增量数据流的处理。

但是,由于VFDT算法没有考虑概念漂移问题,因此将VFDT算法直接对广泛存在概念漂移的网络数据流进行分类时,会出现很大偏差。另外,随着时间的推移和概念漂移的产生,VFDT树中将积累大量过时的样例,使得VFDT树变得非常臃肿。

2 快速决策树算法优化方法

对于概念漂移问题,可在原决策树的生长过程中予以解决,即若有节点出现分类不准,则在相应节点旁派生出一颗替代子树(Talt)。当替代子树生长到足以对新到样本进行准确分类时,将替代原树中相应的子树。

2.1 优化后算法的执行过程

(1) 优化后的算法核心决策树仍然是Hoeffding树。其原因是Hoeffding决策树能够依靠Hoeffding界原理,以小样本替换无限样本,构建高效增量决策树,并只需对数据流进行一次扫描,这符合应用需求。

(2) 优化后的算法保持了VFDT系统的处理速度和准确度,并引入了对新到样本发生概念漂移时的响应机制。在算法中,加入了滑动窗口W,当新样本到达时,将其加入滑动窗口。滑动窗口的任务是当有新样本到达时,靠增加决策树相应节点中的计数来回应新样本特性。与此同时,减少旧样本或过时样本中相应的计数来维持一个最新的分类模型,而不是一有新样本到达就创建一个新模型[8]。

(3) 优化后的算法中对滑动窗口进行了改进,对┟扛鍪据流样本引入1个影响因子β∈[0,1]。β值的作用是用来判断决策树的分类效用,并根据其取值的不同来影响滑动窗口中样本的计数值,进而对滑动窗口的大小进行动态调整[9]。在改进的滑动窗口中,对流过样本的计数则基于影响因子的计数nijkβ。当决策树中,某个样本分类出现偏差时,该样本在滑动窗口中的影响因子β将在0≤β

|W|=nijkβ≤ζ (2)

说明发生明显概念漂移,锁定出错节点,构造替代子树,并缩小滑动窗口的大小,直到下式成立;

|W|>ζ(3)

当:

|W|=nijkβ>ζ(4)

成立,并至少在T(人为界定)个窗口周期内保持稳定,此时以|W|/2增量递归扩大滑动窗口的大小,直到到达式(2)的临界点时停止。

(4) 优化后的算法将根据滑动窗口中有效样本的数量来判断分裂的有效性,即:若式(2)满足,将重新计算在滑动窗口出现严重分裂偏差的节点中各属性的模糊信息增益。若当内部某节点在向下分类且滑动窗口中相应样本点的影响因子β较前一样本点快速趋于0时,说明在对该样本点进行分类时发生了概念漂移。这说明该节点的属性测试出现了偏差,此时将有1棵替代子树产生。若一新样本属性Xnew的模糊信息增益高于当前的分裂属性Xcurr,则优化后的算法将在相应节点处以属性Xnew为根节点生成1棵替代子树。

(5) 对属性分裂效用的判断,将改进VFDT算法中的方法。使用模糊信息增益的方法可周期性地检测最佳分裂属性。由于现实网络数据流中存在大量的噪声数据或非确定信息,即便是对于某些离散属性字段,采用传统的陡峭属性分裂方法也会导致分类界限不清晰。因此,改进后的算法,对于离散属性和连续属性都采用模糊信息增益作为属性选择度量。

(6) 替代子树生长过程控制。

为提高内存利用率,替代子树也需要控制其规模,并进行适当剪枝。剪枝的判断标准以原子树与替代子树间分类的准确度增量大小为依据。优化后的算法规定,若替代子树满足┦(5),将对其保留;否则,将删除该替代子树。

Δ┆accuracy(li┆test,li┆alt)/li┆test(accuray)≥λ (5)

式中:i为原树和替代树中的节点编号;λ为替代子树保留的阈值。

式(5)中,准确度可用该节点正确分类样本数与流经该节点总样本之比来定义,即:

li┆test(accuray)=ni┆right/ni┆all (6)

2.2 优化流程如图

优化流程如图1所示。

3 优化算法验证

由于本文研究的是数据流环境下的挖掘算法,为了验证算法的有效性,必须对静态数据集进行动态化处理。根据流数据区别于静态数据的潜在无限、动态变化,以及对流数据的处理单遍扫描、实时处理等特点及要求进行动态处理。另外,由于在网络传输过程中传输数据将受到自然环境和电磁环境的干扰,因此在实验中将向每组实验数据加入5%的噪声数据。

在实际操作中,从数据集中随机顺序抽取100万条样本作为测试数据,初始属性数为5,每增加10个属性检测1次结果,经Matlab[10]仿真后的效果图如┩2所示,图中标出了随着用于分类的属性增多,概念漂移的变化情况。

图1 改进后的算法流程

图2 2种算法实验对比图和样本概念漂移百分比变化情况

4 结 语

改进算法引入了滑动窗口技术,滑动窗口中的所有样本都可以全部放入内存,并通过窗口机制来实时判断系统对数据的分类效果。因此,其效率与样本总数无关。另外,滑动窗口的引入也使得改进系统所生成的分类模型始终与当前情况相适应,改善了概念漂移对前面分类模型的影响。另一方面,通过构建属性二叉树的方法使得当新样本插入时算法只需更新一个节点,时间

复杂度为O(nlog n),比VFDT的O(n2)要好(其中n为当前节点上所观察到连续属性i的不同取值数目)。从仿真图可以看出,由于改进后的算法是基于数据挖掘的动态增量决策树算法,随着流入样本的增多,规则将被逐条建立,而且分类决策树会随着分类属性字段的增多而变得更精确。随着分类属性的增多,发生概念漂移的样本数会增加,这才显示出解决概念漂移的能力强。

参考文献

[1]徐国爱.网络安全[M].北京:北京邮电大学出版社,2004.

[2]MANKU G S,MOTWANI R. Approximate frequency counts over streaming data[C]//The 28th International Conference on Very Large Databases. Santiago: [s.n.], 2002: 93-101.

[3]GIANNELLA C, HAN J, PEI J. Mining frequent patterns in data streams at multiple time granularities[J].Next Ge-neration Data Mining,2003,45(17): 217-221.

[4]史金成,胡学刚.数据流挖掘研究[J].计算机技术与发展,2007,17(1):11-14.

[5]王建涛,蔡淮.流数据惯例若干关键问题的研究[J].成都信息工程学院学报,2008,23(3):269-274.

[6]DOMINGOS P, HULTEN G. Mining high-speed data streams[C]//International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining, [S.l.]: [s.n.], 2000:37-42.

[7]HULTEN G, SPENCER L, DOMINGOS P.Mining time-changing data stream[C]//International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining. [S.l.]: [s.n.], 2001:216-219.

[8][美]HOROWITZ Ellis, SAHNI Sartaj. 计算机算法(C++版)[M].冯博琴,叶茂,译.北京:机械工业出版社,2006.

移动通信的基本概念范文第8篇

关键词：云计算;应用;研究

对于目前的广大云计算用户来说，云计算服务功能主要表现在生活中方便快捷的信息储存功能，但对于云计算具体的发展历程、研发机构、网盘分类和应用领域，则了解甚少，然而云计算的信息储存功能在整体的发展浪潮中，只是一个插曲，云计算在变革中发展，未来的应用前景更是不可估量。

一、云计算基本概念综述

在互联网背景下，提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。这种特性经常被称为像水电一样使用IT基础设施。有这样一个比喻：以前的服务器模式就是一个中央超级计算机（服务器）然后连接着大家的个人机，只要将中央超级计算机换成Internet就可以了。的确，在Internet上有多少个“中央超级计算机”这是无法想象的，却是十分令人憧憬的，现已成为甲骨文旗下的Sun公司说了一句很形象的话：网络就是计算机。

在概念对比上，云计算和对等计算是比较容易的区别的，对等计算的概念提出较早，这个概念所包括的范围也是很小的，它甚至只是小到一个局域网。而云计算和网络计算的概念必须加以区分;网络计算仅仅是使用了网络上的空闲的计算机共同参与。网络计算的规模、速度、扩展速度、成本以及智能化都比云计算整整低了一个层次。但是云计算是在“网路计算”的基础上发展而来。它们是不能仅仅简单的分立比较的。

云计算通过互联网提供软件与服务，并由网络浏览器界面来实现。用户加入云计算不需要安装服务器或任何客户端软件，可在任何时间、任何地点、任何设备（前提是接入互联网）上通过浏览器随时随意访问，云计算的典型服务模式有三类：“软件即服务（SoftwareasaService，SaaS）”，平台即服务（PlatformasaService，PaaS）”和“基础设施即服务（InfrastructureasaService，IaaS）”。所谓SaaS是指用户通过标准的Web浏览器来使用Internet上的软件。从用户角度来说，这意味着他们前期无需在服务器或软件许可证授权上进行投资;从供应商角度来看，与常规的软件服务模式相比，维护一个应用软件的成本要相对低廉。SaaS供应商通常是按照客户所租用的软件模块来进行收费的，因此用户可以根据需求按需订购软件应用服务，而且SaaS的供应商会负责系统的部署、升级和维护。SaaS在人力资源管理软件上的应用较为普遍。以销售和管理SaaS而闻名，是企业应用软件领域中最为知名的供应商。

云计算是有如下几个特点的，这些可以作为定义区分这个概念的方法：首先云计算是不可能在单机上进行，它必须联网并有适合的规模投入;其次云计算是可以扩展的，意思就是可以根据计算的峰值需求快速的进行硬件、服务器的伸缩性投入;接着，云计算的服务必须是廉价的，一项技术的普及必须考虑到成本投入;最后，可操作性和虚拟性强，之所以选择云计算则必须很方便的使用它。人们可以随时、随地方便的使用和共同修改，通过这些就可以享受到强大、神奇的“云计算”。

二、云计算服务于社会领域的案例分析

云计算因为网络云的概念而节省了实体企业大量的人工和机械成本，广泛应用于教育、通信和实体公司的信息服务领域。比如通信公司方面，中国移动公司的董事长兼CEO王建宙先生在2009年达沃斯世界经济论坛上明确提出云计算是互联网发展的重要趋势之一。作为具有云计算需求巨大潜力的电信运营商，中国移动希望在未来利用云计算对每年产生大量的客户数据和为客户所准备的服务数据进行深度挖掘，从而大大提高计算速度，为企业深入了解用户特点并有针对性地开展快速和深度营销提供强有力的支持。运营商本身就是一个很巨大的信息制造者和信息处理者。中国移动是最早开展云计算研究的国内电信运营商，中国移动研究院是其主要的承担单位。中国移动研究院从2007年上半年开始跟踪云计算，并提出基于开源技术，积极建造开放性云计算平台并命名为“BigCloud”（大云）计划，重点研究HyperDFS、MapReduce、HugeTable、CloudMaster等云计算平台关键技术。2009年初，中国移动研究院自主搭建了由1000个CPU组成的，具有256个节点规模的云计算试验平台，通过开展系统评估与优化，构建了基于云计算技术的移动互联网业务海量数据存储和处理试验平台，开展了一系列的云计算应用研发和试验，如搜索引擎等，取得了重要的进展。中国移动研究院刚刚了大云的1.5版本，是基于稳定的Hadoop版本Hadoop分布式文件系统（HDFS）是一种可以运行在各种通用硬件上的分布式文件系统HDFS拥有高度的容错性，同时能满足高吞吐量的数据访问，可以在廉价的机器上运行，非常适合在大规模数据集上的云计算应用。为了应用于互联网行业，HDFS增加了多名字结点，还进行了一些数据挖掘和搜索的开发。目前的Hadoop系统有256个结点，共有1024个CPU，主要作为一个研究性系统使用，明年有望建立更大的用于生产的集群。当然，云计算服务于其他领域的道理跟通信是一样的，篇幅所限，在此就不一一赘述了。

云计算在未来的发展和应用应该是紧跟着互联网的步伐，尤其是移动互联网的渗透和交叉。从互联网商业模式的演变来看，互联网企业不断追寻着用户的“足迹”，通过搜集和挖掘用户在应用过程中的行为，互联网将更为准确的理解用户，从而引导和创造客户需求以源源不断地获得收益。由于移动终端与客户的绑定，移动应用具有随身性、可鉴权、可身份识别等独特优势，可运营、可管理的用户群是移动通信业同时也是移动互联网发展拥有的基础资源。移动互联网在向着可运营、可管理的发展过程中，将不断开辟新的发展空间。这就需要通过“云”来追踪用户的足迹，分析用户的行为，从而将用户的选择反作用与服务提供者，促使服务提供更具针对性，同时也更有效率，更能激发出新的市场机会。

三、结语

对还没有接触或者使用云计算的互联网用户来说，一方面可能是自身的信息储存需求较小，不需要采用云存储，另一方面可能目前还没有接触和信赖云计算服务，不管是哪种情况，云计算与移动互联网的发展正在逐步深入每一个网络用户，提前使用云计算服务能够让我们自身更贴近互联网发展的潮流。

参考文献：

[1]刘树超. 云计算的研究与探讨[J]. 煤炭技术. 2010（09）.

[2]王笑梅，贾晓强. 云计算对高校教育的影响分析[J]. 科技信息. 2010（10）.

移动通信的基本概念范文第9篇

【关键词】信号处理 移动通信 教学改革

【基金项目】重庆邮电大学通信与信息工程学院教育教学改革项目。

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）10-0236-02

基础课的教学改革与研究，在人才培养的系统工程中发挥着重要作用，直接影响高等教育人才的培养质量。信号处理课程群一般包括“信号与系统”和“数字信号处理”，都是电子信息类学生必修的重要专业基础课程，是其知识结构的重要组成部分，是学习“通信原理”、“自动控制”等后续课程所必备的基础。信号处理的概念广泛地涉及很多科学技术领域，例如在快速发展的移动通信领域，4G LTE/LTE-a和下一代移动通信系统即5G中的关键技术，涉及到大量信号处理的知识，包括DFT/FFT，信号上采样下采样，多速率等等，这些概念都来自信号处理课程群。随着时代信息化的进程不断加快，该课程群的作用日益彰显，同时一些新的问题也逐渐凸显。

一、信号处理课程群的现状及存在的问题

信号与系统和数字信号处理等相关课程对数学能力要求比较高，其内容涉及到“高等数学”、“线性代数”、“概论与随机过程”和“复变函数”课程的内容，课本上的通篇公式和概念，易令学生感觉抽象枯燥从而产生畏难情绪，不容易激发学生学习兴趣。

另一方面，低年级学生缺乏对实际系统的感性认识，教师直接按课本授课会有理论脱离实际的问题。

总结起来，在传统信号处理课程群教学中存在以下两方面问题：

1.课程乏味，缺乏对学生主动性和学习兴趣的激发

传统理论教学重视对课程内容的传授， 而忽视了对学生学习兴趣的引导。由于高等教育长期以来习惯于“讲解式教学”和“接受性学习”，教师往往把理论课教学理解为讲解知识技能、概念、原理；学生往往把理论学习理解为习诵、模仿和做题。加之课程理论性强，课程内容涉及复杂抽象的数学关系，学习起来比较晦涩难懂，从而造成相当部分学生的厌学情绪，不利于发挥学生学习的主动性，严重影响教学效果；进而造成学生思维模式的固化，创造性思维能力弱化。

在我校，由于对信号系统和数字信号处理理论课程学时的不断削减，及课堂形式的制约，没有时间详细讲述信号处理理论与移动通信系统等实际系统的联系和应用，造成学生认为所学知识都是旧知识，跟目前的新技术没有关系，从而无法激发学生主动学习信号处理理论的兴趣。

2.理论学习及实训环节与技术发展现状脱节

课程群配合理论教学内容开设了少量验证性实验和实训内容，但其内容与实际工程中如移动通信系统中的物理概念和工程术语没有联系，不利于培养学生的工程实践能力、创新意识及创新能力，难以提高学生主动参与的兴趣。学校有移动通信方面的专业实践平台，这种实验箱通常要么用于学生的认识实习，要么进行简单的调制解调信号分析，或者搭建简易的系统模型进行原理性描述，学生很难通过这样的实验实训，把所学信号处理知识联系起来建立起系统的概念。

因此，如何克服传统信号处理课程群教学中存在的不足，建立起信号处理理论与移动通信原理等相关内容的联系，将课程知识点跟实际系统融会贯通，进而改进教学模式是摆在教师面前的重要课题。

二、课程的改革探索

针对以上情况，我们从培养方案、实验教学及考核大纲、新实训实验开发及课程内容整合等方面进行创新与实践，将移动通信4G/5G系统关键技术与信号处理相关概念结合起来，摈弃传统的随课实验教学模式，为探讨开放式体系化的实验教学模式，构建分层次的实验教学体系，打造面向全校开放的极具特色和水准的专业实践平台作铺垫。

同时，充分利用本校现有硬件和软件资源，依托信号处理重庆市重点实验室和移动通信技术重庆市重点实验室，以科研课题为载体，以教师科研开发为手段，构建与教学内容体系互动的实训创新体系和创新平台，改变目前以课程带实验的孤立实验教学模式和脱离实际系统的实训模式，系统化课程教学模式，让学生从中获得有关移动通信技术方面的实践体验。

课程改革主要从以下两方面入手：

1.演示课件的开发及在理论课堂上的引入

为了更好地帮助学生快速理解4G中LTE-a上/下行链路系统、以及5G中的热门技术FBMC系统的工作原理，进而掌握信号处理相关原理和技术在移动通信中的方法和作用，开发相关多媒体模块化演示课件显得尤为必要。通过在理论课堂上对相关多媒体演示课件的观看和学习，使学生在较短时间内留下一个深刻系统的印象，由此对随后所做的实训实验的目的和步骤的理解能起到很好的铺垫作用。

2.整合以信号处理关键技术为核心的实验实训教学内容

开发面向4G及下一代移动通信网络的新MATLAB实训实验，演示及仿真真实移动通信系统的信号处理过程，针对DFT/FFT、信号上采样下采样、多速率等概念设计比较详细的模块演示和学生训练环节。并将现有的信号处理课程群实训相关实验加以整合，既要避免内容上的重复，同时也注意实验开展先后的衔接顺序，让学生有一个循序渐进的学习和适应过程。并充分挖掘软硬件设备的潜力，为面向新技术开发新的实验内容作铺垫。

通过以上的课程改革研究与实训设计，锻炼学生拥有对系统的整体概念以及信号处理的系列概念，并具备较强的动手能力。

三、改革的实施

近两年来，我们按照上述内容完善了信号处理课程群实验教学体系和课堂教学模式，收到了良好效果。

首先，利用多媒体技术，用Flash软件开发出生动的多媒体课件（包括LTE-a上/下行链路系统、FBMC系统的信号模块化处理流程的演示多媒体课件等）在课堂上随堂播放，并利用校园网络，使学生可以随时随地下载和演示这些课件，提高学生的学习兴趣。同时，利用工程案例教学法和基于溯源科学问题的研究性学习法，增长学生学习信号处理和通信其他专业课程的兴趣。

其次，开发出信号处理课程群新实训实验3个，对DFT/FFT，信号上采样下采样，多速率等重要概念给学生以直观体验和训练，同时整合移动通信新技术相关实验内容，制定出开放式多层次的实践教学体系。由于这几个实训实验是4G的LTE-a及5G移动通信的热点关键技术中的重要环节，实验中学生获得了与实际移动通信系统相联系的较直观体验，对相关重要概念得到深入和形象的理解。

四、结语

当前，第四代移动通信系统在我国商用规模不断扩大，第五代移动通信系统研发持续推进，在技术更新日新月异的大环境下，如何保持与时俱进，不断改善教学效果，形成具有特色的学生创新思维和能力的培养方法，向社会提供适应需求的通信技术人才，是每个专业课教师都应思考的问题。

本次课程改革的实施，在与实际移动通信系统联系的基础上，夯实了信号处理课程群的理论基础，为构建有效培养学生工程素质、工程能力和工程伦理的教学体系，提供了理论基础和实践参考。并且通过在实训课程中设计相关实验，改进了信号处理课程群的实验教学方法与手段， 启发本科学生的学习兴趣，促进其学习动力。另一方面，新的课程改革提高了信号处理课程群任课教师的工程教育素质，更好的适应新形势下高校的工程教育。对完善教师教学案例库，创新理论教学环节，改革实验、课程设计的教学内容与方式起到了推动作用。

参考文献：

[1]何祥宇，周涛，翟艳磊.《信号与系统》和《数字信号处理》课程优化教学研究[J].洛阳师范学院学报，2012，31（8）.

[2]朱明旱，伍宗富，侯清莲.浅谈“数字信号处理”教学中的创新思维培养[J].电气电子教学学报，2012，34（2）.

移动通信的基本概念范文第10篇

关键词：移动信道；多径信道；信道衰落

1引言

随着移动通信技术的发展和其在当代社会生活中的应用日益广泛，移动通信课程的重要性和实用性越来越突出，学习和掌握好移动通信课程是通信专业学生普遍关注的问题。针对该课程具有教学内容多、涉及面广、内容更新快而课时较少的特点，如何在较少的课时内使学生较好地掌握丰富的课程内容，并最大限度地培养学生分析和解决实际问题的能力，是大家感兴趣的课题。

移动信道虽然在课程中占用的篇幅和学时较少，但它是整个移动通信的关键内容之一，也是最难理解的问题之一，既有抽象的理论分析模型，又有具体的应用特点。而这些概念的理解，不论是对从事工程实践还是进一步进行科学研究都至关重要。特别是多径信道概念，很多教科书的表述前后看起来容易混淆。如在讨论多径信道的统计特征时，由统计独立的多径信号的叠加，依中心极限定理知其横向和纵向分量服从高斯分布，由此可知，在无直视路径下信号幅度衰落服从瑞利分布。而在讨论多径信道的冲激响应模型时，又认为每一径服从瑞利衰落。这让初学者产生混淆，很难理解。根据多年的教学经验，学生关于该概念的理解和应用始终不够深入。本文引入物理多径和时间多径信道概念，分析了多径信道概念的本质，给出了现象和本质的关系。

2移动信道的多径传播特点

2.1 物理多径信道概念

现代移动通信系统采用UHF频段的电磁波作为载体传输信号，而该波段的电磁波传播方式主要是直射和反射，而在城市等复杂环境中，由于建筑物和各种障碍物的影响，直射波很少，主要以反射方式传播，而且，构成收发天线间的反射路径很多，可以说有无数条路径，即多径。实际的接收信号是这些多径信号的叠加，这种多径信号我们称之为物理多径。这些多径信号的场强随时间变化，达到接收天线的多径分量信号的相位关系也是随时间而变化的，因此，多径信号的叠加造成信号衰落，称为多径效应，而且其衰落是一个随机量。

2.2 多径衰落的统计特点

多径仅仅是传播过程中存在的一个问题，通信中的用户可能在移动。因此，孤立地研究多径的统计特点是没有意义的，必须将其放在实际通信环境中分析。也就是说，在考虑移动环境下分析多径衰落的统计特点才符合实际应用。而且，影响移动信道特性的主要因素就是多径效应和多普勒效应。

首先，假设多径中没有可视路径（直射）情况下，若发射端发射信号为：

S0（t）=exp■

则接收端多径信号为：

Si（t）=aiexp■exp■=aiexp■S0（t）

叠加后的合成信号为S（t）=■Si（t），经过变量代换和化简为：S（t）=r（t）expjθ（t）S0（t）。其中，r（t）为信号的幅度衰减因子，θ（t）为信号的相移量。对于任意t，对应分布的概率密度函数分别为：

P（r）=■exp■ P（θ）=■

即在没有直射路径下，多径信号的叠加，其幅度衰落服从瑞利分布，而相位变化服从均匀分布。

若多径中包含一条可视路径，则幅度衰落服从赖斯分布：

P（r）==■exp■I0（■）

其中I0为零阶贝塞尔函数，a为直射波幅度。

2.3 信号传输过程中的时间多径特点

由于物理多径信道中的各径信号达到接收天线的距离不同，使得各径信号到达时间不同，存在时间扩散。理论上来说，在最大时延范围内信号的达到是连续分布的，而且，在该时间范围内的任何时刻到达的信号都是物理多径信号的叠加。大量的测试表明，在该持续时间范围内达到的信号的强弱不同，有些时刻较强，有些时刻较弱。在忽略较弱信号情况下，取有限个较强信号分支，形成信号达到的多个离散时刻，每一时刻达到的信号可以理解为（或等价为）一条路径的信号。因此，从信号达到时刻方面来看，形成了有限的多径信号，我们称之为时间多径。实际的时间多径中的每一经信号仍然是物理多径信号的叠加。

3多径信道的冲激响应模型

基于物理多径的传播原理，从信号达到时间方面来看，又形成了时间多径，基于时间多径，信道的冲激响应可以表示为：

h（t）=■akδ（t-t■）e■

式中，N表示多径的数目；ak表示第k径的幅值（衰减系数）；tk表示第k径的时延（相对时延差）；θk表示第k径的相位。

假设最大多普勒频率为fm，每一条路径的幅度均服从瑞利分布，则其功率谱可以表示为：

S（f）=■■■

式中，Pav是每一路信号的平均功率。该式被称为典型的多普勒谱（简称为典型谱）。

若每一路径信号中有直射分量时，其信号幅度的功率谱由典型谱和一条直射路径谱组成，可以表示为：

S（f）=■■■+0.91δ（f-0.7fm）

该式被称为莱斯多普勒谱（简称为莱斯谱）。

4物理多径信道与时间多径信道的统一

从实际的电磁波传播角度来看，多径是其普遍特征，而且多径信号的叠加造成信号衰落，这个现象比较容易理解。该现象反映到信号达到时间上，可以近似为有有限个分支信号，每一个分支等价为一个路径信号，即由物理的多径现象形成了时间上的多径信道。时间上多径信道中一径，可以等价为电磁波沿某条路径到达，而该路径不存在，是虚拟的，它不是实际物理上的一径，仍然是物理上多径信号的叠加。在定量的分析，建立信道模型时往往用时间多径信道。由于时间多径来源于物理多径，所以也省略时间，就称为多径，即多径信道。从这个角度来看就不会出现混淆，也容易理解。

总之，关于多径信道中的多径，在不同地方所指可能不同，有时指物理多径，有时指时间多径，但是，只要把这两个概念及关系分析清楚，就不会有混淆问题。

参考文献

[1]王金龙，蔡跃明.数字移动通信课程教学改革[J].电气电子学报，2010，32（04）：32-33.

[2]马社祥，孟鑫.移动信道的分析与教学[J].学园，2012，（02）：3-4.

[3]张小飞.移动通信课程教学改革与实践[J].科技信息，2007，（33）：313-314.

移动通信的基本概念范文第11篇

关键词：微内容；短消息；时间碎块；移动学习

1　问题提出

由于现在社会生活节奏的加快和竞争压力的加大，人们越来越关注学习的绩效问题，即希望能够在最短的时间、最方便的地点，以最快的速度获得学习内容，手机作为新型的学习媒介，满足了这样的学习需求。手机的使用可以不受地域的限制，可以利用一些小的时间碎块来完成学习，满足学习者随时随地获取学习内容的需求。学习者通过短消息的方式获取学习内容，最大程度地简化了学习过程。本文结合手机的特性以及手机用户的使用习惯，提出了基于短消息的移动学习方式来高效学习的方案。

基于短消息进行学习，由于学习过程中学习时间的零碎性、间隔性，学习环境的复杂性，短消息的长度限制以及学习者注意力容易分散等因素，所以在学习内容的选择上要选择简单精确的微型学习内容，简称微内容，微内容就是指“小的信息单元、之间松散连接、相对简单的问题及呈现”这种以微小形态流通的信息体，它的大小在文本层面刚好可以容纳一个主题。例如英语单词、英语口语、名词解释、政治概念、法律条规等这样的一些微内容都可作为学习系统的内容。

2　基于短消息移动学习的现状研究

目前，世界上许多国家都已开展基于短消息的移动学习的研究，英国Kingston大学进行了评价短消息服务应用于教育教学有效性的实验。在芬兰赫尔辛基大学，短消息服务被应用于教师培训。初步的试验结果令人满意，同时他们计划在接下来的研究中把彩信(MMS)技术应用于教育教学，通过移动设备实现数字图像的生成和传送。在我国，基于短消息的学习也越来越受到教育机构、培训机构、商业机构的重视，例如金山词霸就推出定制英语短信来学习英语短句的商业学习模式，在高校，目前短消息主要应用在成绩查询、短信通知、监控上报等学校业务管理方面，基于短消息的移动学习还没有比较成功的案例，尚处在起步探索阶段，因此，本课题将此作为研究课题具有创新价值和实用价值。

3　基于短消息的微内容学习系统方案实现

3.1学习内容的选择

通过短消息的方式，用户之间可实现有限字符的通信，也可实现用户与互联网服务器之间的有限字符的传送，所以在内容的选择上要选择那些“小的信息单元、之间松散连接但又有一定关联、相对简单的问题”，这些微内容主要是需要记忆的概念知识。为了更好地掌握这些概念，这些微内容要形成语义群。前后关联由易到难进行内容的排列。

3.2　系统架构的设计

基于短消息的微内容学习系统的系统结构，与通常的短消息系统相比较，在硬件配置上完全相同，软件系统方面，需要在短消息服务器与应用终端上增加相应的软件模块。基于短消息的微内容学习系统的架构图如图1所示。

3.3　系统功能的实现

学习者的学习体验是微内容学习系统的第一主体，以“微内容”形式的学习内容，通常是学习者容易遗忘的概念性的内容，所以根据艾宾浩斯(H.Ebbinghau)的遗忘曲线，遗忘在学习之后立即开始，而且遗忘的进程并不是均匀的。最初遗忘速度很快，以后逐渐缓慢。所以在内容发送的重复频率上，例如同一组内容先开始隔一小时重复发送一次，发送三次以后变成隔三小时发送一次，然后变成隔一天发送。最后要隔一个月发送一次。直到通过测试，放入学习记录库内，隔几个月再提醒复习。此外，针对某一内容。如果学习者觉得没有完全掌握，可以通过发送短信至调度模块实现重新学习。

基于短消息的微内容学习系统是以学习内容为第二主体的，所以内容的维护管理功能要强大。课程内容的维护由于内容较大，适合用Web方式进行维护。要从教师的操作体验出发，提供多种方式实现内容的添加、修改、删除，因为基于短消息的学习系统主要的学习内容是微内容，所以可以提供以模板的方式进行内容的追加管理。此外还要考虑内容管理模块的接口通用性和标准性，从其他学习系统导出的内容可以快速地添加到系统内，导出的内容也可以被其他学习系统共享。一个好的学习系统，一是要有好的学习流程提供给学习者。二是要有标准、充实的学习内容。学习内容之间要有先后关系，所以要做好这些概念解释之外，还要做好该概念的相关概念、上行概念、下行概念等内容的建设。

学习评价和调度模块很好地实现学习过程的自动控制，一组内容按艾宾浩斯遗忘曲线的算法得出的频度周期来发送，一个周期结束，进行针对性测试，测试通过，进入下一组内容学习，测试不通过重复学习，直到通过为止，这些学习过程都将被记入学习记录库内，然后根据学习记录做出相应的学习评价，提醒学习者注意学习时间和学习方法，并调整针对该学习者的遗忘曲线算法。延长学习时间或增加内容发送密度。当然整个过程是允许教师和学习者进行手动调整的。这样更能反映学习者的真实学习状态。

教师作为微内容学习系统的评价者和调度者，要做好学习过程的有效干预，例如对学习内容的考试结果，及学生的学习记录要随时关注。必要时候进行学习内容的调整。短信息发送和接收利用现有的商用短信平台，现在移动运营商为了得到学校学生的广大用户群，通常会无偿提供这样的短信平台和短信发送服务器(SMS服务器)，只要微内容学习系统的短信息发送和短信接收模块和短信平台对接就可以实现短信的发送和接收。

4　结语

在未来的教育中，学习者拥有的是一个开放式的学习环境，他们可以机动、灵活地安排自己的学习时间、学习地点和学习方式，主动地进行学习。手机作为通信工具，随着这种移动学习方式的出现，会延伸手机的功能，基于短消息的学习系统只是利用手机最简单的功能，但它具有很强普及性和易用性，适合不同用户群来学习。随着智能手机的普及，这种移动学习在内容的选择上将更为多样化、媒体化。相信在未来的发展中基于手机的移动学习将会被越来越多人的认可、接受。

参考文献

[1]黄荣怀，移动学习――理论、现状、趋势[M].北京：科学出版社，2008，5

移动通信的基本概念范文第12篇

【关键词】 移动通信技术 物联网 应用研究

引言

在我国举行的第十二个五年规划的会议中，物联网的开发得到了我国政府的高度重视。近几年，物联网的高速发展有目共睹。事实上，早在2010年初，我国总理就在报告中明确指出要把物联网纳入我国重点发展的产业中，换言之，物联网的发展前景是被大家所认可的，它已经成为我国信息产业发展中必不可少的一部分。显然，我们的生活也因为物联网的出现而发生了翻天覆地的变化。互联网技术已经进入了成熟的阶段，它在物联网的推广和发展中扮演着不可或缺的角色。

一、物联网的基本概念

物联并不是一个新兴的概念，早在20世纪末期，微软总裁便提出了物-物的概念。随后，这一想法得到了世界知名学府麻省理工的认可，并且正式对物联网的概念进行了详细的叙述。

几年后，这一概念再度被国际电信进行补充，由此可见，物联网的发展已经得到了世界多个国家的认可。从本质上来说，物联网就是建立一个实现物体与物体之间的信息交换的网络，这一网络的建设需要借助多种电子信息技术完成物体信息的采集工作，并且对其进行转换，最终达到物体信息传输的目的。物联网的信息传输突破了距离的限制，并且能够进行自动化的系统管理，实现人对物品的信息管理，位置感知和实时监控等。

二、物联网的基本结构

作为信息产业的新兴产物，物联网的结构并不简单，主要分为三个层面，分别是应用、感知和网络。

1、应用。在物联网的架构中，应用位于最高位置，它的作用是实现人对物体的管理和实时操控。

2、感知。和应用层相反，感知是物联网架构的基本，它与所有位于物联网的物体都有接触。

3、网络。网络是实现物联的根本，没有网络就无法实现物体之间相互通信。因此，它贯穿于应用层和感知层之间，它的作用是传递经过感知层采集到的物体信息。

三、物联网的特点

物联网跟互联网之间是有很大不同的，物联网具有延长性强，能够与国民经济息息相关的特点。物联网与人们的生活各方面都有联系，可以说是无所不在。

首先，物联网是需要部署多种传感设备，在感知技术中运用十分广泛。它的每一个传感器都有自己的信息源，感知的事物来自各个方面。

其次，物联网涉及的范围非常广，它具有很强的包容性。在信息产业整个行业中，物联网都能涉及到，通信、传感、网络各个领域都有它的身影。所以提供的服务也是多样化的，服务形态以及应用能够实现多种组合。

再次，物联网可以对物体进行智能控制，具有较强的处理能力。物联网能够让传感器进行智能处理，获取到相应信息后发出指令，让传感器进行智能化处理。

四、移动通信技术在物联网中的应用

物联网的信息节点具有广泛性与移动性的特点，它的网络融合技术非常强。所以它的通信主要是以无线为主的，移动通信技术是当前物联网技术的主要手段之一。

五、移动通信系统在物联网中的应用方式

移动通信系统的组成较为复杂、在传输、管理、维护上都有专门的系统负责。所以移动通信在互联网中的应用方式是包括多方面的：

1、移动通信系统中的移动终端能够随时随地进行网络节点移动，能够与互联网感知终端互通，它是互联网信息当中的通信节点，也是通信过程中的传输介质。

2、移动通信技术非常成熟，覆盖区域非常广，在物联网中可以作为传输网络来使用。

3、移动网络维护平台的管理维护功能都非常传输，能够确保使用过程的安全性。物联网使用移动通信功能来进行管理维护是绝对没问题的。

六、移动通信在物联网中应用的现状与展望

近些年，移动通信技术与物联网技术发展非常迅速，移动通信在物联网中的使用已经渐渐开始。但是，使用的范围还是有行业限制的，并没有完全的运用到生活方方面面中，如果要使该技术与人们生活息息相关，就应当继续努力，抓紧实现物联网与移动技术相通的规范制度。还需要不断创新，把物联网运用到日常生活中，加快移动技术在物联网中的运用脚步，让大家都能够意识到物联网的重要性，并且把物联网运用到生活中。

参 考 文 献

移动通信的基本概念范文第13篇

关键词　生物学教学　基本观念　教学实践

由于学科观念“具有超越事实的持久价值和迁移价值”，所以美国教育家H.Lvnn Erickon倡导围绕学科观念进行教学设计。让学生形成学科基本观念，也是生物学学科的价值体现。

1　生物学基本观念的界定

生物学观念属于科学观念的范畴，它不是生物学知识的简单结合，而是知识的“浓缩和提炼”，能够反映生物学本质特征，是通过学习在头脑中建立起来的概括性认识。

2　生物学基本观念的特点

生物学观念带有中学生物学的特色，有概括性、稳定性和生成性等特点。

2.1概括性

一种生物学观念的形成，需要对大量的生物学基础知识进行概括和整合，首先形成较上位的核心概念，然后通过对同类核心概念的进一步提炼和反思才形成更上位的基本观念。

2.2稳定性

基本观念一旦形成就能稳定地存在于学习者头脑中，随着时间的推移，知识可能早已被遗忘，但是基本观念由于学习者在学习、生活过程中，不断用它来发现和解决一些实际问题，从而越来越完善。

2.3生成性

知识的概括化程度越高，越容易发生迁移，生物学观念也就具有很强的生成性，能有效地实现学习迁移，在解决实际问题时，也会从容地处理。

3　生物学基本观念的构成

高中生物学基本观念来自三个方面：学生对学科知识的学习而形成的有关学科知识类的基本观念；学生对学习过程的认识而形成的有关学习方法类的基本观念；学生对学科本身的反思而形成的有关价值方面的基本观念。

3.1生命物质性观点

生物由物质组成，一切生命活动都有其物质基础；生物界与非生物界具有统一性和差异性；物质只有组成一定的结构，才能完成生命活动。

3.2结构与功能相统一的观点

有一定的结构就必然有与之相对应功能的存在；任何功能都需要一定的结构来完成。

3.3整体性观点

生物的各种结构具有整体性，组成生物结构的各种要素全面均衡和完整，完整的结构能为生命活动提供各项必需的条件；生物体局部与整体相统一；生物与环境也相统一。

3.4稳态的观点

生命活动需要不断地进行生物结构与环境的协调，维持生物结构和功能的稳定。细胞与内环境的物质交换、神经和体液调节、生态系统的自动调节能力分别维持着细胞、个体和生态系统的稳态。

3.5进化的观点

一切事物都处在不断地运动变化之中，任何事物都有一个产生、发展和灭亡的过程，生物界也不例外。

3.6生态学观点

生物与环境之间是相互影响、相互作用的，也是相互依赖、相互制约的，人类必须走可持续发展之路。

4　生物学基本观念的教学实践

在观念建构为本的教学中，具体性知识是支撑观念建构的工具和载体，通过不断地概括和提炼，让学生形成学科基本观念，是教学和学习的目标。

4.1重视以观念为线索的教学设计

以生物学基本观念为线索组织教学，需要将学科中最核心，对学生发展最有价值，学生在将来忘掉具体生物学事实后，面对和生物学相关问题时仍能应用的内容与基本观念有机结合。

如细胞膜承担着跨膜转运、膜泡运输、信息处理、电化学变化等一系列功能，它的工作关键在于它的物质与结构基础，因此，教学可以沿着“化学组成——特定结构——结构特点——基本功能”的思路展开；又如把细胞看作一个基本的生命系统，按照系统分析的方法组织教学，把细胞器作为系统的组分，既谈它们的分工，也讲它们之间的合作，从而帮助学生领悟一个系统的正常运转，必须依靠各组分间的协调配合，是一个有机的整体。

4.2创设以观念为背景的现实情景

观念的建构需要学生在有意义、真实、具有挑战性的学习情境中，以积极主动的态度发现和解决问题。生物科学与人类生活息息相关，小至人的生长发育、饮食卫生、健康保健，大至发展经济、开发资源、保护环境、人与自然和谐发展，都是生物学所关注和探索的资源、源泉。如在“种群数量的变化”一课时，教师可设计阳澄湖大闸蟹为背景，分析日见稀少的主要原因、怎样才能充分利用以及核心问题是什么。这样可以使学习者积极而有效地去同化、改造和重组，使具体性知识真正成为支撑观念建构的工具和载体。

4.3发挥以观念为载体的实验优势

实验策略对生物学科观念建构非常重要，教师要注意发生过程的分析和研究，帮助学生掌握探究的方法。感受并建立起相应的生物学基本观念。

如在细胞膜的渗透实验中，可让学生直观地在显微镜下观察血细胞是否溶血；在巨噬细胞吞噬现象的实验中，有意识地做对照实验，留有部分小白鼠没有注射淀粉肉汤，能够让学生思考注射淀粉肉汤的目的；又如可结合多媒体手段，将肉眼不能观察到的生物体微观世界展现出来，使学生在体验中建立核心的生物学观念。

4.4拓展以观念为本源的思维空间

基本观念对后续的学习具有极强的迁移能力，能够引导学生整理看似杂乱的信息，发现其中的内在联系和规律，真正做到透过现象看本质。

如“角色表演”、“模拟实验”、“实验制作”、“探究设计”等，都需要学生通过观察、分析、查阅资料，大胆猜想和假设，充分的讨论和交流，质疑、合作探究，去说明和解决一些生活、生产实践中鲜活而又生动的生物学问题，发现隐藏在事实背后的重要思想和观点，最终建构起自己的观念体系。

4.5开展以观念为核心的实践活动

生物学观念不能靠简单的灌输或说教来培养，它往往是在活动过程中发生、在交流合作中激荡、在反思实践中生成的。通过观察、思考、活动探究、迁移、应用以及概括、整合等活动，促使学生认识现象背后的原因和规律，从而在思想和观念上产生冲击，形成生物学基本观念。

如教师利用网络资源，让学生自主搜集、整理和交流相关信息，学会引用真实实例、运用学科观念、阐述自己的主张；设计一些问题讨论、话题交流、主题辨析等活动；有选择地进行实地考察、撰写考察报告、展示考察成果等。这样就完善了学生对科学现象的认识，促进了科学观念的构建。

4.6挖掘以观念为内涵的德育价值

观念的作用在于指导实践。生物学基本观念的形成为学习者提供观察周围事物的一种心理范式和思维习惯，能使学习者自觉地从生物学的视角审视所见所闻。使学生关注和参与与生物科学有关的社会问题的讨论和决策，有利于培养学生对自然和社会的责任感。

移动通信的基本概念范文第14篇

［关键词］案例教学;移动通信;工程案例;伪基站

一、引言

“移动通信”作为通信和电子类专业高年级本科生的一门重要专业课程，因其内容涉及面广、概念多，理论性、综合性和实践性强，同时要求学生具有较强的理论基础，导致学生的学习难度较大。引入案例教学历来是该类课程教学中提高授课效果的一个重要手段。北京联合大学智慧城市学院根据学校教务处对教学质量提升经费使用的要求，本着有利于培养高质量人才、有利于提升科研和教学、有利于全院工作能力提升的原则，启动了教学工程案例项目。学校通过该项目推动了各专业课任教师进行所授课程的教学工程案例制作，并积累形成了教学案例资源库。该项目的主要实施要点包括:第一，每位专业教师要针对所授课程，选择一门课程制作教学工程案例，案例要求有一定的工程背景或类工程背景;第二，教学工程案例的内容要完备，如软件教学工程案例要有源代码、详细注释等内容，电子类、通信类教学工程案例要有电路图、PCB图或算法说明，图中应有明确标识和原理说明等内容;第三，教学工程案例要提供视频、音频等内容。以工程案例的制作为契机，笔者团队重点围绕“移动通信”课程中学生最难以理解的信令流程，同时选取了当前通信行业热门的伪基站问题，展开了案例研究和开发工作。笔者团队通过及时将案例开发成果引入电子信息类专业课程教学环节，为案例教学在通信类课程中的具体应用提供了经验。

二、移动通信的课程特点和难点

移动通信是一门实践性、应用性、综合性都很强的课程，是一门对电子信息类高年级本科生来说非常重要的专业课，也是学生在经历了信号与系统、通信原理等前续专业课的学习之后，进入实际通信系统阶段学习的重点内容。移动通信不仅是信息类学生本科阶段学习的重点，而且是难点。首先，移动通信课程内容的综合性很强，既有无线电波传播等移动通信基础理论，又涉及大量实际通信系统算法和实践性内容。而且，移动通信课程所涉及的通信系统跨度也很大，从早期模拟制式的移动通信系统(AMPS/TACS)，到2G、3G、4G，乃至最新的第五代移动通信系统(5G)，都是移动通信课程的教学内容。其次，当前通信系统的发展和技术更新速度很快，大量新的技术、算法、概念不断涌现，学生要在短时间内理解这些内容难度很大，加之前续课程都是以理论为主，学生缺乏对实际网络和网络设备的认识，在学习各种概念和算法的过程中，往往缺乏感性认识，无法深入理解概念本身及其背后的原理，从而影响了学习效果。最后，学校虽然开展了一定的案例式教学探索，但由于教学观念和教学方法的相对落后，教学并未到达预期效果。

三、案例教学在教学中的意义和选题

(一)案例教学的意义在世界范围内，利用案例组织教学活动最具影响的学校首推美国哈佛商学院。哈佛商学院成功地运用案例教学法培养出了大量杰出的工商界成功人士，也使案例教学成为一种风靡全球，并且代表着未来教育方向的成功教育模式。在我国，案例教学已被越来越多的人所接受，并在法学、师范教育等专业得到了成功的运用，以案例教学为核心的MBA课程也得到了广泛认同。［1］案例教学法是目前比较流行的一种教学方式，即教师通过向学生提供实际发生的情况或事件的案例，采用师生和生生多向互动、平等对话和积极研讨的形式解决问题，旨在培养和发展学生主动参与课堂讨论的积极性、提高学生实践能力的一种教学方法。［2］移动通信课程具有很强的实践性，且内容非常庞杂且抽象，教师如果单纯地采取单向灌输式的教学方式，那么最后的教学效果会很差。因此，案例教学是非常重要的一种提高教学效果的教学方式。

(二)案例的选题原则案例的选题应满足以下基本原则:第一，与当前行业的热点紧密联系，便于引起学生的兴趣;第二，紧扣课程关键内容，易于将重要概念、算法、流程等用更简便、清晰、直观的方式展现出来;第三，易于学生直接参与。基于上述原则，笔者团队选择了“伪基站”这一当前行业和社会普遍关注的热点问题作为实施案例教学的核心内容，具体原因如下。第一，伪基站由于存在影响合法通信系统正常工作、侵犯手机用户正常通信权利、侵犯个人信息隐私和财产安全等诸多问题，成为近年来媒体频繁曝光、公安部和工信部等相关部门重点打击的非法行为。［3—4］学生应对该问题有一定的了解。第二，伪基站的原理是利用现有移动通信网络中小区重选信令流程中的技术漏洞，通过无线参数上的伪装实现对用户通信过程的攻击。这其中涉及信令、算法和具体的基站设备等重要内容，教师可以通过精心设计案例内容让学生更好地参与课程互动。

四、工程案例的制作

在案例设计上，一方面，笔者团队通过讲解伪基站所涉及的信令漏洞和伪基站技术实现原理，让学生对相关信令流程和机制有更具体的认识;另一方面，笔者团队还通过引导学生针对这种问题思考可采用什么好的方法进行对抗，从而激励学生整合并利用学过的知识来解决本领域的实际问题。

(一)伪基站的工作原理伪基站的主要功能是利用移动通信系统协议上的缺陷，捕获手机用户的IMSI和IMEI号等敏感的标识信息，再伪装成任意号码向被攻击用户的手机进行垃圾短信的推送，实施诈骗等不法活动。伪基站不仅对用户正常使用移动通信网络产生负面影响，而且会对用户的利益造成损失，对运营商的网络质量也会产生严重的干扰。现在的伪基站由于尺寸较小，既可安装在路灯杆、桥下等不易发觉的位置，又可放置在车上流动使用，因此，难以被发现和追踪。

(二)伪基站入侵监测系统原理和架构伪基站入侵检测与分析的研究一直是业界的热点之一。［5—6］笔者团队在分析现有方法的不足的基础上，提出了一种伪基站入侵的检测算法，并结合课堂教学的特点开发了一款智能手机应用软件。该软件可以通过监测网络参数的变化，结合伪基站攻击时的参数特征(包括信号场强的剧烈波动，LAC/CI编码出现非本地的特殊值以及乒乓切换现象和信号脱网等)，再通过对多个判决条件以加权的方式进行伪基站攻击行为的综合分析判断，有效地侦测用户终端收到的邻近伪基站的入侵行为，并实时发出预警信息，避免伪基站入侵可能给手机用户带来的损失。相关检测算法已申请发明专利并获得授权。［7］图1为该系统的基本架构。

(三)监测系统工作流程和软件界面软件的基本工作流程如下:1．启动监测:软件启动后，以后台运行的方式在手机上工作。2．采集参数:软件周期性地采集网络和业务相关参数供后续的判决使用(见图2)。3．参数判决:通过分析实时采集数据的特征，进行特征符合度的识别和判决。4．预警显示:一旦伪基站入侵的特征符合度超过预设门限，就立即启动相关预警。利用通知栏和声音进行提示，用户可以点击进入软件中看到具体的判决结果信息。

五、案例在教学实践中的具体应用

笔者团队将该案例的开发成果应用于通信工程专业、电子科学与技术专业高年级本科生的“移动通信”课程的教学过程中。首先，教师会介绍GSM和LTE系统的基本信令流程，引导学生直观地理解GSM和LTE系统位置区更新的信令流程和鉴权流程的特点和存在的技术漏洞，认识当前日益猖獗的基于伪基站的垃圾和诈骗短信现象对移动通信网络和用户的影响。然后，教师利用无线电监测站缴获的实际伪基站设备(如图3所示)进行现场攻击演示，使学生对伪基站攻击过程有感性认识。接着，教师通过启发式教学方式，以问题导向的手段引导学生围绕着“如何应对这种攻击行为”进行思考并展开热烈讨论。通过这种讨论，教师可以引导学生梳理之前学习过的专业知识。虽然在短时间内学生难以给出较为合理的对抗方法，但对于巩固已经学习过的知识仍然起到了积极的作用，并能有效激发学生综合运用所学专业知识解决实际工程问题的技术创新意识和能力。最后，在学生讨论的基础上，教师介绍利用参数监测和特征匹配的方法进行伪基站攻击行为的判别。在此基础上，教师可以借助所开发的伪基站入侵实时监测报警系统，现场利用伪基站设备开展实际攻击，并观察手机上网络和业务参数的变化以及该系统的实际工作效果，从而更进一步加深了学生对于伪基站攻击行为和相应应对方法有效性的理解。实践证明，教师利用伪基站设备开展课堂教学的效果良好，学生的参与度高，互动积极、气氛活跃。

移动通信的基本概念范文第15篇

【关键词】概念教学 前概念 概念转变

【中图分类号】G63 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）02-0098-02

学生在学习科学课程之前，通过日常生活的多种渠道和自身的实践，对客观世界中的事物已经初步具备了自己的观点，并因此形成了自己的思维方式。这种在接受正规的科学教育之前形成的概念一般称之为前概念。广泛存在的前概念具有隐蔽性、顽固性和不连贯性等特点。科学学习的重要任务是依据科学学习的认知过程，引导学生经历观察、实验等探究活动，获得充分的证据，实现从前概念向科学概念的转变。

一、儿童科学概念发展的基本环节

概念是思维最基本的形式，也是构成知识的最基本成分。许多研究者认为科学学习是科学概念的发展或转变，而不是一些孤立信息的增加。由此，研究者提出了诸多概念教学模型，其中最具影响的是波斯纳等人从认识论角度提出的概念转变模型，还有奥斯本等人基于认知心理学的视角提出的概念教学模型。这两个模型都吸收了皮亚杰基于儿童行为观察和言语访谈而提出的意义建构学习观，所以都较注重学生的已有知识和积极参与。

近二十年来，随着正电子发射断层扫描、脑磁图、功能性磁共振成像等多种无创伤脑研究技术的问世，使得人类对自己脑的高级功能有了实证性研究，研究揭示的大脑学习机制促使人类对学习是如何发生的追问从猜想走向科学。新的学习科学对认识如何学习的这一问题有了进一步认识，不仅更加强调学习者已有知识在学习中的重要性，而且指出“有用的知识”是围绕重要概念而联系和组织起来的，它支持理解和迁移，而不仅仅是记忆；“元认知”能促使学习者对学习进行自我调控，以达成学习的理解和迁移；学习不仅是基于个体已知的意义建构，也是个体与环境互动而建构意义的结果。

学生获得科学概念的过程是一个动态的发展过程，难以用某一模式去固定化。但是，根据现有学习科学的研究成果，可以发现概念学习必须经历认知冲突、抽象概括和迁移运用这三个基本环节，循序渐进地推进学生科学概念的发展（如图所示）。

二、儿童科学概念发展的学习机制

1．引发学生认知冲突

认知冲突是指学生的原有认知结构与所学新知识之间无法包容的矛盾。每个学生都不是空白着脑袋进入课堂的，即使婴儿也会把自己的观点带入学习情景之中，是积极的学习者。例如三年级的学生会认为“水蒸发以后就消失了”，五年级学生则认为“土壤是植物的食物”。研究表明，学习者已有的知识和观点影响着他们从自己经验出发而进行的观察，影响着他们如何选择、描绘和组织信息，甚至限制了他们在各种经历中的感受。

学生的前概念与科学概念之间或多或少有些差距，甚至是偏差，如果不能有效地激发学生认识到自己已有知识与新知识之间的距离和偏差，学生就会自发地以自己的已知去理解和建构新知识，其结果就会产生错误概念。所以，教学仅仅激活学生的原有知识是不够的，而是要让学生认识到已有知识与新知识之间的矛盾和冲突，即发生认知冲突，从而使学习者有意识地进行自我调控学习，避免前概念对学习的干扰。如让三年级的学生解释冰箱中拿出来的饮料瓶放置一会后外壁为什么会有小水珠；让五年级的学生参观并解释无土栽培植物的生长，则就会激发学生的认知冲突。

认知冲突之所以是学生概念学习的基本环节，不仅因为认知冲突能“唤醒”学生的前概念，而且也是因为认知冲突能激发学生自我调控学习的意识和能力，促使概念学习顺利进行。

2．促进学生抽象概括

抽象是指舍弃事物个别的、非本质的特征或联系，抽取共同的、本质的特征或联系的思维过程。概括是根据抽象出来的事物共同的、本质的特征或联系，而把同类事物连接联结起来的思维过程。抽象决定概念的内涵，是概括的基础，没有抽象就不可能概括。而概括决定概念的外延，概括有助于更科学的抽象。例如学生将水、牛奶、醋这几种液体分别装在插有细管的小瓶中，并反复浸入冷水和热水中，通过观察，抽取出液体所具有的热胀冷缩共同特征。再经历空气和金属热胀冷缩的实验，可以概括出一般物体都具有热胀冷缩的性质。

有研究显示，婴儿甚至在他们出生的一个月内就能形成概念。在短短的几年内，儿童会获得时间、空间、数字以及生物等的大量概念。但是，儿童这种自发的抽象概括往往是简单而狭隘的，形成的前概念往往忽略了事物之间的本质特征，而包括了一些非本质特征。如儿童根据自己有限的观察能力，会形成地球是平面的观点，会把能运动、能捕食作为动物的共同特征来区分动植物。因此，科学概念教学的关键是发展学生科学的抽象概括能力。

3．引导学生迁移运用

影响迁移的第一个因素是对已学内容的掌握程度，没有达到一定水平的已有学习，迁移是不会发生的。其次，迁移受学习理解程度的影响，仅靠记忆和错误理解也不能发生迁移。再次，迁移需要元认知提供策略性的能力，指学习者预测他们在各种任务中表现的能力以及对目前的理解和掌握程度进行调控的能力。

概念学习的关键在于运用，即个体能够运用自己的知识进行科学的推理。在教学过程中，教师通常从一定的情境中提出一些富有思考性的问题。如：雨水是怎样形成的？通过思考这些问题，学生在深刻理解所学知识的同时，能够产生学习科学、了解自然界的充实感和兴奋感。因此，将迁移运用作为学生学习科学概念的基本环节，不仅注重学习的实质，而且提供机会让学生自我检测概念学习的质量，学会自我判断是否理解、如何修正以完善所学的概念，从而发挥学生元认知的自我调控能力以促进学生概念学习能力的提高。

三、科学概念教学的基本策略

1．充分了解学生的前概念

在教学中调查学生的前科学概念是非常关键的，能够使我们了解学生的“先入之见”。由于前概念具有隐蔽性，就需要教师采用各种方法来发现学生的前概念，一般可以通过提问、访谈、问卷调查、制作概念图等方式进行。比较理想的方法，是教师把前概念的暴露方法精心设计进教学过程，使教学过程更完整，使前概念暴露得更彻底。

如教师在上《植物的茎》一课时，先请学生观察几株植物，看了植物的茎的外部结构以及植物的茎承受果实弯曲的现象，然后请学生思考，画出他们设想中的植物的茎的内部结构。发现学生对于植物的茎的想法各异，有些学生认为植物的茎就是一根空管子，因为它要输送水分；有些学生则认为植物的茎是实心的，因为它要帮助支持果实；还有学生认为植物的茎内部是稀稀拉拉的。根据学生暴露出的错误前概念设定教学目标，教学目标的设定就是帮助学生改变错误前概念建立新的科学概念。有效的科学概念教学是以学生的前概念为基础和生长点的。

2．选择有效的科学探究路径

科学探究的路径通常包括科学观察、科学实验和科学阅读等。科学观察是通过人的感觉器官或借助仪器，有目的、有计划地对自然发生的现象或变化进行考察、记录和分析，对观察对象所包含的丰富信息进行发现、准确观测并进行客观记录的综合活动。它作为一种基本认识活动，贯穿于整个科学研究过程中。《科学（3-6年级）课程标准》指出“没有观察，就没有‘研究’，更没有‘认识’”。学生在学习活动中，通过观察养成科学的思维方法和实事求是的科学态度，获得证据建构科学概念，因此，科学观察是科学探究的基础。

当人们不满足在自然条件下去观察对象，要求对被研究对象进行积极的干预时，这就导致科学实验的产生。科学实验中多种仪器的使用，使获得的感性材料更丰富、更精确，且能排除次要因素的干扰，更快揭示出研究对象的本质。因此科学实验越来越广泛地被应用。就小学科学课程而言，指导学生通过开展对照实验、模拟实验等科学实验活动，是科学学习的重点。

很多科学知识和前人经验，因为课堂的条件、环境限制，并不可能完全靠科学观察和科学实验获得。在科学学习过程中，引导学生有针对性地开展科学阅读，有助于学生拓宽视野。目前，学生甚至成人的阅读现状令人担忧，科学阅读更是“雪上加霜”。科学阅读对丰富学生的阅读面，完善学生的阅读结构，提升学生的科学素养，有着不可替代的重要意义，因为科学阅读有助于学生科学本质观的形成和发展，有助于学生科学概念的形成和理解。

3．注重培养儿童的实证意识

要回答一个科学问题，必须通过科学探究活动，以获得有效的事实性的证据。因此，教师首先应该要让学生学会观察、实验的方法，以获得有效事实支撑自己的观点。例如，在《观察一棵大树》这一课中，在学生观察大树之前，先让学生明确用什么观察方法来比较，当学生通过讨论，知道可以用眼睛看、鼻子闻、手摸、尺子量、还可以借助放大镜观察等方法后，再让学生去观察一个大树，就不会出现在记录表里抄别人答案的现象。在此基础上，教师要指导学生准确记录每一个信息和数据；教育学生不随意丢失资料，建立“每一个描述都很重要”的认识；培养学生重视使用工具的正确性和实验的准确性，以确保描述来源的可靠性；引导学生明确采用多种方式，多人或多次重复实验，以寻求尽可能多的证据，就越令人信服的道理。

其次，引导学生关注、重视每一个数据。科学探究活动中通过观察、实验等活动所得到的相关数据，是证据的重要组成部分，是得出科学概念的重要依据。教师要引导学生关注、重视每一个数据，从而不断得到可靠的证明自己观点的证据，来解释相关的问题或现象。

听过一位潘老师执教《豌豆荚里的豌豆》，课堂中一个小意外给人留下了深刻的印象。

潘老师让孩子们剥开自己手中的豌豆荚，数数有几粒豌豆，再以举手的方式进行统计。

潘老师手指表格中的“0粒”，没有小手举起；

“1粒”，没有小手举起；

“2粒”，一只小手举起，潘老师在2粒对应的表格中写上“1”；

……

“还有同学没举过手吗？”累加了统计的人数后，潘老师说：“我们班有46个同学，可是只有45个数据。作研究，每一个同学的数据都很重要，一个都不能少。我们需要仔细地重新统计一次。”

于是，不只是重新统计的这次，而是直至下课的每一次，始终都有46位同学在参与。正是对每一个数据的高度关注，折射出潘老师“面向全体学生”的教学理念。以这样的形式为每一个孩子提供公平的学习科学的机会。因此，教学中我们应该重视每一个数据，关注这个细节可能带给孩子心灵上的震动，以培养学生实事求是的意识。

小学生在探究活动过程中，有时候由于各种原因，实验数据和结果不能得出想要的正确的科学概念。笔者听《我们的小缆车》一课6次，5节课中学生都出现了“错误”数据。面对意外，我们就不能马上下定义说：拉动小车的垫圈数量多，小车的运动速度快；拉动小车的垫圈数量少，小车的运动速度慢。必须尊重事实，避免在证据不充分的情况下作出判断，避免以偏概全下概念。比如可以引导学生这样表述：“这节课研究的共识是：7个小组的实验数据认为拉动小车的垫圈数量多，小车的运动速度快；拉动小车的垫圈数量少，小车的运动速度慢。1个小组的实验数据不支持这个说法。到底是不是这样，还需要继续实验研究。”让学生课外研究结束再把结论重新拿回班上公布分析，达成新的共识。

面对意外，教师要引导学生仔细地梳理一下自己探究的全过程：实验的设计有没有问题，实验过程是否严格按照设计进行，实验的材料有没有异样，实验过程中变量的控制是否到位？如果找到问题的结症所在，就应该调整失误之处，再进行重复实验，看看实验的结果有否变化。最后根据全班各组的研究结果，形成研究共识，建立科学概念。

总之，科学的学习过程是基于学生原有的知识经验与外界环境进行交互作用，以主动建构新知识的过程。科学教师应充分重视学生的前概念，利用科学学习的认知过程，有效促进学生科学前概念的转变，引导学生积极主动地架构新知识，真正理解科学概念的内涵。

参考文献

1.袁维新．科学概念的建构性教学模式与策略探析[J]．教育科学，2007，（1）．