SystemView在“通信原理”课程教学中的应用

周桃云 梁平元 伍铁斌

（湖南人文科技学院，湖南 娄底 417000）

0 引言

“通信原理”课程是通信工程专业本科生一门非常重要的专业基础课程，是学好后续专业课程的基础，同时很多信息类专业研究生入学考试选择的是“通信原理”这门课程。该课程理论性强，概念比较抽象，并涉及到很多的数学知识，对学生的数学基础要求比较高，所以学生普遍认为这门课程很难，从而失去了学习的兴趣。目前该课程面临的一个难题是如何提高学生的学习兴趣，加强理论联系实践的能力。本文从实际出发，举例分析了SystemView仿真软件在“通信原理”课程教学中的应用，以计算机仿真技术辅助课堂教学，激发学生的学习兴趣，培养学生的实践创新能力。

SystemView是美国ELANIX公司推出的一个信号级的动态系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计和仿真。SystemView以模块化和交互式的界面，为用户提供一个嵌入式的分析引擎，用户只需使用鼠标点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试[2-4]。

1 传统教学中存在的问题

当前，湖南人文科技学院通信工程专业的“通信原理”课程的教学总课时为64学时，其中包括16学时的实验课时，剩下的理论课时就只有48学时，但该课程的教学内容多、理论性强、数学公式推导多、概念抽象，这一方面使学生学习压力大，很难掌握教学内容，另一方面很难将理论与实践联系起来，无法激起学生的学习兴趣。现阶段湖南人文科技学院“通信原理”课程采用的实验设备是由南京某科技有限公司生产的通信原理实验箱，使用时简单接几根线就可以直接用示波器观测系统中各接点的信号波形，目前的实验教学存在以下几方面问题：

（1）实验箱上模块中系统的已被固化，信号源产生的信号参数不可调节，比如说数字信号源，很多时候观测的波形并不是理想的矩形波，但无法调节；

（2）实验流程已被提前设定好，学生只能按部就班地完成，限制了教师授课的方式；

（3）实验箱虽然提供了二次开发的工作模式，但需额外搭配其他的硬件设备，在现有实验条件下难以独立完成；

（4）实验内容比较简单，属于验证式实验方式，比如说实验一是模拟信号源，实验二是数字信号源，这两个实验的内容基本上就是用示波器观测各接点波形，这两个实验不用一个学时就能完成，这不利于培养学生的创造性，不利于开发新的实验项目；

（5）设备易受损坏，尤其是实验箱中的产生CPLD数字信号源的芯片，只要实验过程中学生用示波器观测波形时没有接地，芯片就会烧坏，一旦这个核心芯片被烧坏，这个实验箱基本上没有应用的价值，维修不方便，当大多数实验箱出现问题时公司才会派专人来校进行维修。

可见，单纯采用通信原理实验箱作为实验课的授课手段已不符合目前的教学要求，不利于培养学生的实践创新能力，必须改革实验教学方案，加强理论联系实践。

2 SystemView软件在通信原理中的应用

为了更加透彻地讲解“通信原理”课程中抽象的内容，可以使用SystemView仿真软件进行辅助教学，不但可以丰富授课内容，使抽象的内容生动、具体化。下来以相移键控为例，建立SystemView仿真模型并进行波形仿真。

根据载波相位表示数字信息的方式不同，数字调相分为绝对相移键控（PSK）和相对相移键控（DPSK）两种[1]，这里以二进制为例进行分析。

2.1 绝对相移键控（2PSK）

2PSK调制的原理是将数字调制信号与本地载波直接相乘得到，即有：

s2PSK(t)=s(t)cosωct（1）

其中：

2PSK调制可以采用模拟法和键控法这两种方法来实现。

2.2 相对相移键控（2DPSK）

2DPSK调制的基本原理是先将数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再对相对码进行绝对调相而形成。相对相移本质上就是对差分码信号的绝对相移。

绝对码an可以转换成相对码bn，其转换关系为：bn=an⊕bn-1（2）

2.3 System View仿真过程

设计窗口中提供了用于构建系统的基本模块，这些基本模块以图符的形式，按功能分置于图符库中，从图符库中选取满足系统所需要的图符，组建系统模型。

图符0是幅度为±1V，速率为20bps是PN随机序列，作为相移键控的数字信息序列，图符5和图符8是相位为0，频率为100Hz，幅度为1V的正弦信号源，作为本地载波，图符3和图符4实现绝对码与相对码的转化，绝对码与相对码与本地载波相乘后分别得到2PSK和2DPSK的波形。

利用SystemView可以很容易得到2DPSK、2DPSK调制信号的波形，通过波形图可以看到2DPSK信号波形是通过对相对码的2PSK调制而得到，可以说绝对码的差分相移键控实质上是相对码的绝对相移键控。通过建立SystemView仿真模型得到仿真波形，使得学生进一步理解数字相移键控调制的基本原理及2DPSK与2PSK之间的关系。

3 结束语

本文通过实例分析阐述了SystemView在“通信原理”课程教学中的应用。该软件使用方便，学生可以在自己电脑上安装SystemView仿真软件，可以自己根据课堂上所学内容建立SystemView仿真模型,学生也可以自行提出课题，利用该软件设计出一个完整的系统，在设计系统的过程中，学生能够更好的用理论知识来指导实践，提高动手能力。