周桃云 梁平元 伍鐵斌

（湖南人文科技學(xué)院，湖南 婁底 417000）

0 引言

“通信原理”課程是通信工程專業(yè)本科生一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學(xué)好后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，同時很多信息類專業(yè)研究生入學(xué)考試選擇的是“通信原理”這門課程。該課程理論性強，概念比較抽象，并涉及到很多的數(shù)學(xué)知識，對學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求比較高，所以學(xué)生普遍認(rèn)為這門課程很難，從而失去了學(xué)習(xí)的興趣。目前該課程面臨的一個難題是如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強理論聯(lián)系實踐的能力。本文從實際出發(fā)，舉例分析了SystemView仿真軟件在“通信原理”課程教學(xué)中的應(yīng)用，以計算機仿真技術(shù)輔助課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。

SystemView是美國ELANIX公司推出的一個信號級的動態(tài)系統(tǒng)仿真軟件，主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計和仿真。SystemView以模塊化和交互式的界面，為用戶提供一個嵌入式的分析引擎，用戶只需使用鼠標(biāo)點擊圖標(biāo)即可完成復(fù)雜系統(tǒng)的建模、設(shè)計和測試[2-4]。

1 傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題

當(dāng)前，湖南人文科技學(xué)院通信工程專業(yè)的“通信原理”課程的教學(xué)總課時為64學(xué)時，其中包括16學(xué)時的實驗課時，剩下的理論課時就只有48學(xué)時，但該課程的教學(xué)內(nèi)容多、理論性強、數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)多、概念抽象，這一方面使學(xué)生學(xué)習(xí)壓力大，很難掌握教學(xué)內(nèi)容，另一方面很難將理論與實踐聯(lián)系起來，無法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?，F(xiàn)階段湖南人文科技學(xué)院“通信原理”課程采用的實驗設(shè)備是由南京某科技有限公司生產(chǎn)的通信原理實驗箱，使用時簡單接幾根線就可以直接用示波器觀測系統(tǒng)中各接點的信號波形，目前的實驗教學(xué)存在以下幾方面問題：

（1）實驗箱上模塊中系統(tǒng)的已被固化，信號源產(chǎn)生的信號參數(shù)不可調(diào)節(jié)，比如說數(shù)字信號源，很多時候觀測的波形并不是理想的矩形波，但無法調(diào)節(jié)；

（2）實驗流程已被提前設(shè)定好，學(xué)生只能按部就班地完成，限制了教師授課的方式；

（3）實驗箱雖然提供了二次開發(fā)的工作模式，但需額外搭配其他的硬件設(shè)備，在現(xiàn)有實驗條件下難以獨立完成；

（4）實驗內(nèi)容比較簡單，屬于驗證式實驗方式，比如說實驗一是模擬信號源，實驗二是數(shù)字信號源，這兩個實驗的內(nèi)容基本上就是用示波器觀測各接點波形，這兩個實驗不用一個學(xué)時就能完成，這不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性，不利于開發(fā)新的實驗項目；

（5）設(shè)備易受損壞，尤其是實驗箱中的產(chǎn)生CPLD數(shù)字信號源的芯片，只要實驗過程中學(xué)生用示波器觀測波形時沒有接地，芯片就會燒壞，一旦這個核心芯片被燒壞，這個實驗箱基本上沒有應(yīng)用的價值，維修不方便，當(dāng)大多數(shù)實驗箱出現(xiàn)問題時公司才會派專人來校進(jìn)行維修。

可見，單純采用通信原理實驗箱作為實驗課的授課手段已不符合目前的教學(xué)要求，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，必須改革實驗教學(xué)方案，加強理論聯(lián)系實踐。

2 SystemView軟件在通信原理中的應(yīng)用

為了更加透徹地講解“通信原理”課程中抽象的內(nèi)容，可以使用SystemView仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，不但可以豐富授課內(nèi)容，使抽象的內(nèi)容生動、具體化。下來以相移鍵控為例，建立SystemView仿真模型并進(jìn)行波形仿真。

根據(jù)載波相位表示數(shù)字信息的方式不同，數(shù)字調(diào)相分為絕對相移鍵控（PSK）和相對相移鍵控（DPSK）兩種[1]，這里以二進(jìn)制為例進(jìn)行分析。

2.1 絕對相移鍵控（2PSK）

2PSK調(diào)制的原理是將數(shù)字調(diào)制信號與本地載波直接相乘得到，即有：

s2PSK(t)=s(t)cosωct（1）

其中：

2PSK調(diào)制可以采用模擬法和鍵控法這兩種方法來實現(xiàn)。

2.2 相對相移鍵控（2DPSK）

2DPSK調(diào)制的基本原理是先將數(shù)字信息序列（絕對碼）變換成相對碼，然后再對相對碼進(jìn)行絕對調(diào)相而形成。相對相移本質(zhì)上就是對差分碼信號的絕對相移。

絕對碼an可以轉(zhuǎn)換成相對碼bn，其轉(zhuǎn)換關(guān)系為：bn=an⊕bn-1（2）

2.3 System View仿真過程

設(shè)計窗口中提供了用于構(gòu)建系統(tǒng)的基本模塊，這些基本模塊以圖符的形式，按功能分置于圖符庫中，從圖符庫中選取滿足系統(tǒng)所需要的圖符，組建系統(tǒng)模型。

圖符0是幅度為±1V，速率為20bps是PN隨機序列，作為相移鍵控的數(shù)字信息序列，圖符5和圖符8是相位為0，頻率為100Hz，幅度為1V的正弦信號源，作為本地載波，圖符3和圖符4實現(xiàn)絕對碼與相對碼的轉(zhuǎn)化，絕對碼與相對碼與本地載波相乘后分別得到2PSK和2DPSK的波形。

利用SystemView可以很容易得到2DPSK、2DPSK調(diào)制信號的波形，通過波形圖可以看到2DPSK信號波形是通過對相對碼的2PSK調(diào)制而得到，可以說絕對碼的差分相移鍵控實質(zhì)上是相對碼的絕對相移鍵控。通過建立SystemView仿真模型得到仿真波形，使得學(xué)生進(jìn)一步理解數(shù)字相移鍵控調(diào)制的基本原理及2DPSK與2PSK之間的關(guān)系。

3 結(jié)束語

本文通過實例分析闡述了SystemView在“通信原理”課程教學(xué)中的應(yīng)用。該軟件使用方便，學(xué)生可以在自己電腦上安裝SystemView仿真軟件，可以自己根據(jù)課堂上所學(xué)內(nèi)容建立SystemView仿真模型,學(xué)生也可以自行提出課題，利用該軟件設(shè)計出一個完整的系統(tǒng)，在設(shè)計系統(tǒng)的過程中，學(xué)生能夠更好的用理論知識來指導(dǎo)實踐，提高動手能力。