SystemView在“通信原理”課程教學中的應用

周桃云 梁平元 伍鐵斌

（湖南人文科技學院，湖南 婁底 417000）

0 引言

“通信原理”課程是通信工程專業本科生一門非常重要的專業基礎課程，是學好后續專業課程的基礎，同時很多信息類專業研究生入學考試選擇的是“通信原理”這門課程。該課程理論性強，概念比較抽象，并涉及到很多的數學知識，對學生的數學基礎要求比較高，所以學生普遍認為這門課程很難，從而失去了學習的興趣。目前該課程面臨的一個難題是如何提高學生的學習興趣，加強理論聯系實踐的能力。本文從實際出發，舉例分析了SystemView仿真軟件在“通信原理”課程教學中的應用，以計算機仿真技術輔助課堂教學，激發學生的學習興趣，培養學生的實踐創新能力。

SystemView是美國ELANIX公司推出的一個信號級的動態系統仿真軟件，主要用于電路與通信系統的設計和仿真。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，用戶只需使用鼠標點擊圖標即可完成復雜系統的建模、設計和測試[2-4]。

1 傳統教學中存在的問題

當前，湖南人文科技學院通信工程專業的“通信原理”課程的教學總課時為64學時，其中包括16學時的實驗課時，剩下的理論課時就只有48學時，但該課程的教學內容多、理論性強、數學公式推導多、概念抽象，這一方面使學生學習壓力大，很難掌握教學內容，另一方面很難將理論與實踐聯系起來，無法激起學生的學習興趣。現階段湖南人文科技學院“通信原理”課程采用的實驗設備是由南京某科技有限公司生產的通信原理實驗箱，使用時簡單接幾根線就可以直接用示波器觀測系統中各接點的信號波形，目前的實驗教學存在以下幾方面問題：

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

（2）實驗流程已被提前設定好，學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的工作模式，但需額外搭配其他的硬件設備，在現有實驗條件下難以獨立完成；

（4）實驗內容比較簡單，屬于驗證式實驗方式，比如說實驗一是模擬信號源，實驗二是數字信號源，這兩個實驗的內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時就能完成，這不利于培養學生的創造性，不利于開發新的實驗項目；

（5）設備易受損壞，尤其是實驗箱中的產生CPLD數字信號源的芯片，只要實驗過程中學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用的價值，維修不方便，當大多數實驗箱出現問題時公司才會派專人來校進行維修。

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要求，不利于培養學生的實踐創新能力，必須改革實驗教學方案，加強理論聯系實踐。

2 SystemView軟件在通信原理中的應用

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

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

2.1 絕對相移鍵控（2PSK）

2PSK調制的原理是將數字調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調制可以采用模擬法和鍵控法這兩種方法來實現。

2.2 相對相移鍵控（2DPSK）

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

絕對碼an可以轉換成相對碼bn，其轉換關系為：bn=an⊕bn-1（2）

2.3 System View仿真過程

設計窗口中提供了用于構建系統的基本模塊，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所需要的圖符，組建系統模型。

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實現絕對碼與相對碼的轉化，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調制而得到，可以說絕對碼的差分相移鍵控實質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，使得學生進一步理解數字相移鍵控調制的基本原理及2DPSK與2PSK之間的關系。

3 結束語

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