基于S y s t e mv i e w應用型人才培養(yǎng)的通信原理教學研究

謝文娣 閃靜潔

（安徽新華學院，安徽 合肥 230088）

0 引言

隨著現(xiàn)代通信技術的快速發(fā)展，通信原理課程在電子、通信領域中扮演著非常重要的角色。該課程具有理論性較強、知識面較廣、難度較大的顯著特點。作為本科教學的專業(yè)核心課，結(jié)合應用型人才的培養(yǎng)目標，實踐環(huán)節(jié)引入《通信原理》課程教學，將有利于學生掌握通信基礎知識和基本概念，能更好地理解通信系統(tǒng)完整性，從而提高學生將理論與實際緊密聯(lián)系起來的能力，并且通過實踐學生的動手操作能力和分析問題的能力也在不同程度上得到鍛煉和提升[1]。

SystemView是基于Windows環(huán)境下運行的一種可視化動態(tài)系統(tǒng)分析平臺，常用于現(xiàn)代工程與通信系統(tǒng)的設計及仿真，可應用于從信號處理、濾波器設計、各種復雜的模擬、數(shù)字、數(shù)模混合系統(tǒng)以及各種多速率系統(tǒng)的設計與仿真直到一般的系統(tǒng)數(shù)學模型建立、線性或非線性控制系統(tǒng)等各個領域[2]。它使用功能模塊(Token)去描述程序，能快速地建立和修改系統(tǒng)、訪問與調(diào)整參數(shù)，具有仿真運行速度快、靈活性好、功能強大等特點。

在傳統(tǒng)的高等教育體制中，學生主要集中注意力去在記憶和理解書本上的基礎知識、基本理論；而在面向課題的教學模式中，學生在實踐中學習，更多注重于操作動手能力和獨立分析能力。如今，這種創(chuàng)新的教學模式引起國內(nèi)很多高校尤其是應用型本科高校的重視，高校本科教學將引入越來越多的實踐環(huán)節(jié)。

1 教學流程

本文以面向項目教學模式的改革為前提，應用型本科高校為依托，以通信原理課程教學為例，課程教學結(jié)合功能強大的通信仿真軟件Systemview，理論教學以“項目”的形式引進實踐環(huán)節(jié)，教學效果良好。傳統(tǒng)高等教育的突出特點就是所有學生在相同的教學計劃下，按相同的課程設置和教學大綱學習，重點掌握基礎理論知識，這是一種個體趨向標準化的教學方式。與上述不同的是，面向課題的教學模式則是與實際緊密聯(lián)系在一起，將工程中的常見的實際問題應用于課題當中。因此面向項目的教學根本是培養(yǎng)學生在實踐中學習的能力，給學生提供更多實踐和深入探討的機會。在通信原理課程教學的組織和安排上引入了面向項目的教學思路，按照以下幾個環(huán)節(jié)安排教學：

（1）面向項目教學中，課題組作為基本單元。在學期的開始，成立課題組，課題組的成員為3～5名學生，每個學期其成員需合作完成一個課題。

（2）授課采用PPT匯報、大課堂、遠程教學和討論組等教學手段，其內(nèi)容與課題聯(lián)系緊密，并且要求教師對學生進行每周兩次的輔導。

（3）為每個課題組提供如計算機、網(wǎng)絡、U盤等實踐資源。

學期開始，教師指導每個課題組先對課題進行一定的分析；學生在課堂聽講、完成作業(yè)和閱讀文獻的過程中掌握所需的理論知識，并通過做仿真實驗、相互討論、教師指導等形式完成項目任務；學期末，學生將課題設計報告上交并對課題內(nèi)容進行答辯，教師對課題組設計與仿真結(jié)果進行現(xiàn)場驗收或查閱工作過程視頻并評估其成果和設計方法，綜合幾方面的結(jié)果給出總評成績。同時，在課題進行中，每個學生必須提交自己的想法、思路及課題成果與同組成員及指導老師共同交流和討論，學生在完成課題的過程中，專業(yè)技術知識得到加強和鞏固、獨立思考的能力也有一定的提高、分析問題和解決問題的能力得到鍛煉和提升。

2 典型課題舉例

學期初，每課題組先確立課題內(nèi)容，然后結(jié)合Systemview軟件仿真一個完整的通信系統(tǒng)。在內(nèi)容上包括模擬通信、數(shù)字基帶通信、數(shù)字帶通等方面。學生運用功能強大的Systemview通信工具完成課題相應功能。下面是學生課題的典型示例。

2.1 系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

利用功能模塊化、交互技術完成通信系統(tǒng)的設計與仿真實現(xiàn)。SystemView的用戶環(huán)境包含設計窗口（如圖1所示）和分析窗口兩個界面，該仿真平臺界面友好、操作簡便、功能完整以及可擴展性好[3]。

2.2 模擬調(diào)制系統(tǒng)中常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(AM)系統(tǒng)仿真實例

常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(AM)系統(tǒng)設計界面如圖1所示，用戶通過選擇不同圖符庫中的功能圖符，并設定好幅度、頻率、相位、系統(tǒng)定時、截至頻率等系數(shù)；再通過仿真運行，得到分析窗口如圖2所示，從圖中可看到AM欠調(diào)幅信號波形、相干解調(diào)后的信號與輸入信號的比較等波形。

2.3 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)仿真實例

數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)是一種不經(jīng)過載波調(diào)制而直接傳輸數(shù)字基帶信號的系統(tǒng)，也就是說基帶信號不需要經(jīng)過載波調(diào)制而直接進行傳輸。它主要應用于某些具有低通特性的有線信道尤其是傳輸距離不太遠的系統(tǒng)中 （如計算機局域網(wǎng)）[4]。建模時用戶選擇功能圖符包括PN序列、脈沖形成器、線性濾波器、抽樣器、保持器、判決器、高斯噪聲和正弦波形；仿真波形如圖3所示，我們可以看到基帶信號的波形、解調(diào)后的波形及其眼圖波形。

2.4 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)中二進制頻移鍵控系統(tǒng)仿真實例

無論是AM、FM還是PM的調(diào)制方式，輸入的基帶信號都為模擬信號。當輸入基帶信號為數(shù)字信號來改變載波信號的幅度、頻率和相位，得到幅移鍵控、頻移鍵控和相移鍵控，都為數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)[5]。二進制頻移鍵控系統(tǒng)設計界面和仿真結(jié)果如圖4和5所示。設計框圖采用相乘法2路2ASK的疊加產(chǎn)生2FSK信號，得到基帶信號波形、2FSK信號波形、基帶信號和已調(diào)信號的功率譜波形等。

3 總結(jié)

本文描述了以Systemview為軟件平臺使用模塊化交互式界面的通信系統(tǒng)仿真實例應用于應用型人才培養(yǎng)的通信原理課程的教學中，構(gòu)建了相應的系統(tǒng)仿真框圖并給出了仿真波形包括時域、頻域、眼圖波形。其設計界面和分析界面的直觀顯示特點有利于理解和深化的通信系統(tǒng)架構(gòu)知識和基本原理，同時搭建的系統(tǒng)仿真平臺具有開放性，可以不斷地完善和擴充，便于后續(xù)研究工作的展開。

使用功能強大的Systemview軟件和借鑒先進的面向項目的教學思路，實踐教學取得了較好的效果。首先，學生普遍歡迎這種教學模式，通過實踐動手操作通信相關的基本理論知識和關鍵技術；其次，理論聯(lián)系實際，提高實踐能技術原理可以得到更好地理解和掌握，大大地提高了學習積極性；再次，該教學模式更貼近應用型人才培養(yǎng)的教育理念，可以更好地融入企業(yè)融入社會；在實踐中，加深了對基本知識和概念的掌握。

［1］喬閃．奧爾堡大學面向項目的高等教育體系[J]．高等工程教育研究,2002(2)：69-72．

［2］尹立強,張海燕．通信原理及Systemview仿真測試[M]．西安電子科技大學出版社,2012．

［3］張俊濤,陳曉莉．動態(tài)系統(tǒng)仿真軟件System View及其應用[J]．現(xiàn)代電子技術,2001．

［4］樊昌信．通信原理[M]．6 版.國防工業(yè)出版社,2010．

［5］王燦．SystemView 在數(shù)字通信原理課程中的應用[M]．2011．