《通信原理》课程实验教学改革探索

杨光　黄力群

摘要：针对目前通信原理实验教学不够灵活等不足问题，通过引入System View软件仿真，克服了传统实验教学仅采用单一的硬件验证型实验所存在的弊端，使理论性强的原理和公式直观化。教学实践表明：该教学方法不仅能够很好地完成实验教学内容、提升了教学质量，同时也大大提高了学生的动手能力、激发了学生实验兴趣和理论学习积极性。

关键词：通信原理；System View；仿真；实验教学；教学改革

中图分類号：G642.4；TN911-4 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2018）23-0227-01

一、前言

《通信原理》是通信工程专业学生的主干专业基础课程。由于课程理论性强，概念抽象，要求学生有扎实的《概率论与数理统计》、《随机过程》、《信号与系统分析》、《数字电路》等先修课基础知识，学生往往感到内容抽象、难懂。另外，《通信原理》是通信工程、计算机网络、电子信息工程等专业的必修课程。课程涉及到通信的理论概念、基本原理和通信系统的主要性能指标，为学生后续的《光纤通信》、《移动通信》、《扩频通信》、《计算机网络通信》等专业课程的学习打下坚实的理论基础。

如何在深刻揭示通信领域最新发展的基础上，培养学生动手能力和分析解决通信工程中实际问题能力是《通信原理》课程的教学目标，《通信原理》实验教学正是实现这一目标的重要手段。

二、System View仿真软件介绍

美国ELANIX公司的SystemView软件系统构建方便、部件库资源丰富、分析功能和开放的体系结构强大，表现在：

1.用户可用任一种C语言生成的动态链接库（.DLL）建立自己的图标，扩充系统部件，如Boland C++for windows、Mi-crosoft Visual C++、Symantec C++等编译器均可用。

2.支持外部数据信号：输入的信号源和输出的接收端均与外部文件相联：在信号源库、函数库、操作库和信号处理库中，提供自定义的功能：目前最新版本中，又增加了兼容Matlab库、CDMA库、自适应滤波器（ADP）库、数字视频广播（DVB）库等技术上较为先进的功能库。

利用SystemView软件在通信类课程中进行辅助教学，教师既可以在多媒体教室上课时演示，也可以由学生上机实习。一方面解决了学生对理论知识的理解与验证，另一方它降低了对实际仪器的需求。

三、传统实验教学的不足之处

目前各高校都开设《通信原理》课程相对应的实验课，其实验过程基本相同，即：实验前教师对实验目的、实验原理以及如何得到正确的实验结果和如何验证实验结果的正确性等问题进行分析说明，然后让学生在设备生产商提供的实验箱上进行验证性实验，并通过示波器记录实验结果数据。这种教学方式并没有获得一个良好的教学效果，很多学生甚至在完成实验之后，都还不清楚这些实验数据是否正确。而且这种实验教学方式过于单一，缺乏对学生的实际动手能力的培养。为此，提出了一种行之有效的实验教学方法，不仅能够加深学生对理论知识的掌握，同时也培养了学生的动手能力。

四、通信原理课程的主要内容

第一章绪论：通信系统的组成；通信系统的分类及通信方式；信息及其度量；主要性能指标。

第二章随机信号分析：随机过程的一般表述；平稳随机过程；平稳随机过程的自相关函数与功率谱密度；高斯过程；窄带随机过程；正弦波加窄带随机过程：随机过程通信过线性系统。

第三章信道与噪声：信道定义及其数学模型；恒参信道及其对信号传输的影响；随参信道及其对信号传输的影响；随参信道特性的改善；信道的加性噪声；信道容量的概念。

第四章模拟调制系统：幅度调制的原理及抗噪声性能；非线性调制的原理及抗噪声性能；各种模拟调制系统的比较；频分复用基本概念。

第五章数字基带传输系统：数字基带信号及频谱特性；基带传输的常用码型；基带脉冲传输与码间干扰；部分响应系统；基带传输的抗噪声性能；眼图；时域均衡（简略）；

第六章数字调制系统：二进制数字调制原理；二进制数字调制系统的抗噪声性能；二进制系统的性能比较；多进制数字调制系统；改进的数字调制方式；

第七章模拟信号的数字传输：抽样定理；脉冲振幅调制；模拟信号的量化；脉冲编码调制；差分脉冲编码调制；增量调制。

为了加强实验教学，重视学生的动手能力和实际工作能力的培养，进一步注重综合能力和创新能力培养。从而使学生可以比较深刻地理解教学内容。现将实验分为四部分来满足不同层次学生的教学需求。

第一部分单元电路实验，该单元与课堂教学同步，主要将理论知识通过实验验证，培养学生动手操作能力，熟悉实验器材以及掌握实验技能。

第二部分系统综合实验，该部分在完成相关系统讲授后，进行综合系统实验，使学生深入了解系统的概念，提高综合应用能力。

第三部分创新设计实验，不仅为学生提供创新设计平台，而且充分发挥学生自主开发能力，同时学生的电路设计能力、综合分析能力都得到了提高。

第四部分为通信系统仿真实验，应用System View仿真软件对所学通信系统实验进行软件仿真。