SystemView仿真在通信原理課程教學(xué)中的應(yīng)用研究

郭心悅 卜朝輝 徐伯慶

【摘要】針對(duì)傳統(tǒng)通信原理教學(xué)中理論性強(qiáng)、高度抽象的問題，引入SystemView仿真軟件工具，以2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的SystemView開發(fā)仿真應(yīng)用為例，詳細(xì)分析了SystemView仿真軟件在通信原理課程教學(xué)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】通信原理課程 SystemView

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）10-0251-01

1.引言

“通信原理” 是通信工程專業(yè)的主干課程， 該課程要求學(xué)生掌握通信系統(tǒng)的基本理論、 性能分析方法和設(shè)計(jì)思想。這門課在整個(gè)通信工程專業(yè)課程體系中起著承上啟下的作用， 同時(shí)也是學(xué)習(xí)現(xiàn)代通信系統(tǒng)和技術(shù)的必備理論基礎(chǔ)。這門課程的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)，高度抽象[1]。由于該課程交叉和滲透各學(xué)科的基礎(chǔ)理論，學(xué)生普遍感到對(duì)通信系統(tǒng)的基本理論、基本分析方法不能很好地理解與掌握。SystemView是一種較為常用的通信系統(tǒng)仿真軟件，使用者無需與復(fù)雜的程序語言打交道，不用寫代碼就可以完成各種系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真，非常適合初學(xué)者[2]。將SystemView仿真應(yīng)用于通信原理課程，作為輔助理論教學(xué)的工具，能為學(xué)生提供具有可視化、互動(dòng)性的通信仿真教學(xué)平臺(tái)，幫助學(xué)生理解抽象的理論技術(shù)，理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，參與課程討論，有效提高課堂及課后教學(xué)效果。

2.SystemView軟件簡(jiǎn)介

SystemView 是美國ELANIX公司推出的，基于Windows環(huán)境的用于系統(tǒng)仿真的可視化軟件工具[3]。它界面簡(jiǎn)潔，使用方便。SystemView仿真軟件主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真，能滿足從數(shù)字信號(hào)處理、濾波器設(shè)計(jì)、直到復(fù)雜的通信系統(tǒng)等不同層次的設(shè)計(jì)、仿真要求。可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬和數(shù)字系統(tǒng)，還可以用于線性和非線性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。SystemView以模塊化和交互式的界面，在大家熟悉的Windows窗口環(huán)境下，為用戶提供一個(gè)嵌入式的分析引擎。使用SystemView只需要考慮項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思想和過程，不必花費(fèi)大量的時(shí)間和精力去編程來建立系統(tǒng)的仿真模型。用戶只需要點(diǎn)擊圖標(biāo)即可完成復(fù)雜系統(tǒng)的建模，設(shè)計(jì)，測(cè)試。

3.利用SystemView進(jìn)行通信原理輔助教學(xué)的實(shí)例

本文以 FSK 系統(tǒng)的 SystemView 仿真為例， 詳細(xì)闡述了SystemView仿真在通信原理課堂教學(xué)中的重要作用。

通信原理課程涉及大量原理方框圖和波形圖， 教學(xué)過程中采用課件進(jìn)行講述時(shí)，圖形是靜止的，而 SystemView仿真軟件中都有現(xiàn)成的圖符，只需用鼠標(biāo)進(jìn)行點(diǎn)擊、 拖動(dòng)和連線即可得到原理圖，對(duì)系統(tǒng)和各圖符設(shè)置好參數(shù)后，用波形觀察窗口就可以觀看系統(tǒng)各部分的波形圖和頻譜圖，并能對(duì)各圖形進(jìn)行分析和計(jì)算。

圖1給出了基于相干解調(diào)的2FSK通信系統(tǒng)。仿真過程中參數(shù)設(shè)置如下：仿真時(shí)間：5s；基帶信號(hào)頻率：20Hz；載波頻率：50Hz，100Hz；已調(diào)信號(hào)幅值：1V；噪聲標(biāo)準(zhǔn)差：0.5V；帶通濾波器：30-70Hz，80-120Hz；低通濾波器：20Hz；信噪比3dB。

圖2、圖3和圖4分別給出了2FSK調(diào)制信號(hào)的時(shí)域波形，2FSK調(diào)制信號(hào)的功率譜及疊加噪聲后的2FSK傳輸信號(hào)。通過改變2FSK信號(hào)的調(diào)制頻率，信號(hào)的時(shí)域波形和功率譜密度也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，提高信道高斯白噪聲的噪聲方差，傳輸信噪比降低，其影響也會(huì)反應(yīng)在最后的解調(diào)結(jié)果中，傳輸誤碼率增大。通過SystemView仿真可以看到，一方面，SystemView仿真能非常直觀的給出信號(hào)的變換過程，使抽象的信號(hào)處理過程直觀化；另一方面，2FSK信號(hào)功率譜密度的理論推導(dǎo)較為復(fù)雜，尤其在多進(jìn)制FSK中，其數(shù)學(xué)推導(dǎo)相當(dāng)繁瑣超出了本科生的學(xué)識(shí)范圍， 所以在通信原理教材中除個(gè)別作了不太嚴(yán)格的解釋外， 其他的都直接給出公式[4]，SystemView仿真可以彌補(bǔ)數(shù)學(xué)上的不足，直接給出信號(hào)的功率譜密度，讓學(xué)生能有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。

4.總結(jié)

將SystemView仿真引入通信原理理論教學(xué)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)課堂的互動(dòng)性，使教學(xué)方式多樣化，吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。同時(shí)在課外時(shí)間里，學(xué)生遇到問題時(shí)，也可以首先通過SystemView仿真研究問題，提出自己的見解和看法，然后與老師進(jìn)行討論。通過這種教與學(xué)的互動(dòng)，幫助學(xué)生更好的掌握抽象的理論知識(shí)，將理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，使學(xué)生能更牢固的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，從而為今后的工作與學(xué)習(xí)提供有力的支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒丹. SystemView在現(xiàn)代通信原理課程中的應(yīng)用[J]. 華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)2007年12期.

[2]吳怡， 陳俊. SystemView仿真軟件在 《通信原理》 課程教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 2004年9期.

[3]羅衛(wèi)兵.SystemView 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析及通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)[M]. 西安電子科技大學(xué)出版社，2002.

[4]樊昌信. 通信原理第六版[M]. 國防工業(yè)出版社，2007.