基于SystemView的通信原理項目式課程設計

王科

摘?要：通信原理課程是通信相關專業的基礎課程、課程綜合性強，學生在學習過程中編程能力弱，傳統實驗箱實踐教學環節不足。為改善該現狀，對通信原理課程設計進行改革，采用項目式案例教學、精心設計通信系統案例，利用SystemView的模塊可視化提高學生學習的主動性。實踐教學表明，所提出的改革取得了較好的成效。

關鍵詞：SystemView;通信原理;項目式

1?高職院校通信原理課程現狀

1.1?課程綜合性強

通信原理課程在移動通信技術專業人才培養方案中屬于專業基礎課，同時也是一門承上啟下的課程。課程有較強的理論性，課堂中需要大量的數學公式推導，同時為詳細闡述原理需要在時域和頻域同時進行理論分析。另外課程與數電、模電與差異，具體有較強的系統性，學生要在系統層面來學習和應用，先導課程是實現一個模塊的功能，本課程是研究某一種完整的通信系統。

1.2?學生編程能力弱

傳統課堂上除了理論講解某種通信系統，往往采用Matlab、HDL等編程語言進行仿真演示。Matlab等軟件的使用需要一定的編程基礎，而學生對先導課程缺乏扎實的理論基礎，加之缺乏編程語言基礎知識，導致學習過程和實踐環節較為被動，學生學習熱情低下。

1.3?實踐教學不足

傳統實踐教學環節采用通信原理實驗箱進行實驗，但存在以下問題：實驗項目固定，無法更新項目調整實驗，設備參數無法修改，造成很多實驗現象觀察不到;實驗時間和地點固定，學生只能課堂完成實驗，課后無法進行鞏固實踐;學生只需按操作步驟進行連線，使得學生的實踐動手能力得不到充分鍛煉[12]。單純采用通信原理實驗箱作為實踐教學環節不利于培養學生的實踐創新能力，需要改革課程設計，加強學生實踐能力。

2?通信原理課程設計

硬件軟件化軟件一定程度上解決了傳統通信原理實驗室進行實驗的弊端，學生能夠在課堂課后鞏固練習。SystemView是一款系統仿真分析的可視化軟件工具，它使用功能模塊去編寫程序，無須輸入復雜的程序語言，便可完成各種系統的設計與仿真，通過設計合適的項目，一定程度讓學生們能接觸到各種通信系統。針對上述通信原理課程面臨的現狀，結合本專業應用型人才培養的方案，采用基于SystemView的通信原理項目式教學模式。以項目的形式進行教學，同時采用企業真實案例作為項目載體，提高了課堂教學效果。SystemView是一款通信領域可視化仿真軟件，擁有強大的分析功能，因其可以直觀方便地搭建通信系統而受到廣大電子通信工程師的青睞[34]。學生使用SystemView軟件不需要編寫程序代碼，只需理解通信系統本身的原理及組成，便可通過圖形化方式搭建所需系統，通過設定相關仿真參數，可得到目標的仿真結果。使用該軟件，能讓學生更好地理解和掌握通信系統中的基本概念及原理。

2.1?項目式案例教學

在以往教學過程中，往往是將每個章節知識點分開講解，理論環節多于實踐，學生實踐機會少，對知識的理解困難，難以激發學生學習興趣。針對上述情況，采用項目式案例教學法，增加綜合性通信系統案例，結合理論講解知識，模擬現網組網方案，使學生學會設計和開發現有通信系統。按照由簡單到復雜原則，將通信原理課程分為四大模塊，每個模塊包含綜合性項目，項目之間具有遞進性和關聯性，如圖1所示。整個課程分為四大模塊，分別為模擬調制通信系統、模擬信號的數字化傳輸、數字基帶通信系統及數字調制通信系統，每個模塊包含實例化項目，分別為：超外差收音機系統的設計、PCM時分復用多路系統的設計、局域網點對點通信系統的設計及GSM通信系統的設計。各項目包含課程內容的知識重點，能夠較好地結合工程中所用到的知識，理論與實際相結合，引導學生向工程師方向發展。

2.2?利用SystemView進行課程設計

利用System?View，可以構造各種復雜的模擬、數字、數?；旌舷到y，各種多速率系統，而且SystemView提供圖形化的用戶界面，可以實現通信原理課程設計中的系統整體性原則。學生在實現具體通信系統過程中，首先傾聽教師對相關項目理論的知識講解，然后利用SystemView所提供的基本模塊庫畫出系統總框架圖，完成系統模型的搭建。接著按照系統指定的性能指標要求，調整各模塊的相關參數即可。SystemView提供示波器、頻譜儀等分析儀器可以便捷地觀看系統各環節輸出信號。與其他軟件不同的是其結果實時呈現并可調整，可以及時優化系統。加強學生的實際動手能力、分析問題與解決問題能力，培養學生創新意識，為以后從事通信方面相關工作打下堅實基礎。

2.3?課程設計步驟

2.3.1?設計目標

學生熟悉各種通信系統的信道模型，掌握各種模擬通信系統和數字通信系統的基本原理及抗噪聲性能，能根據通信系統的設計指標進行需求分析，設計通信系統的框圖結構、過程、環節和信號。通過一系列的項目實訓，能對通信系統基本的編碼和調制原理進行實驗驗證。

2.3.2?項目原理分析

下面以模擬通信系統超外差收音機項目為例，說明SystemView軟件在通信原理課程教學中的設計與應用。超外差收音機接收對端發射電路的電磁波送至前端混頻電路單元，混頻單元通過本地振蕩信號將高頻已調信號變換成頻率固定的中頻信號，緊接著將混頻后的中頻信號就行濾波、放大。不同頻率電臺的信號都變換成固定的中頻信號進行放大檢波，從而得到相等的放大量，在廣播等通信領域中被廣泛采用。

2.3.3?系統模型設計

根據超外差收音機系統的原理分析，在SystemView中建立系統仿真框圖，為簡化系統模型，采用無噪聲理想模型，系統模型依次由信號源、乘法器、加法器、檢波器、濾波器等元器件構成。實驗簡化模擬兩個電臺的發射信號，廣播發射端使用兩個不同的聲源，對其中的一路音頻信號使用30kHz的載波進行AM調制;另外一路音頻信號使用50kHz的載波進行AM調制。采用了20kHz作為中頻，系統采樣速率設置為200kHz。為了保證濾波器的性能，濾波器模型采用切比雪夫5階模擬低通濾波器。