SystemView仿真在通信原理课程教学中的应用研究

郭心悦+卜朝辉+徐伯庆

【摘要】针对传统通信原理教学中理论性强、高度抽象的问题，引入SystemView仿真软件工具，以2FSK调制解调系统的SystemView开发仿真应用为例，详细分析了SystemView仿真软件在通信原理课程教学中的应用。

【关键词】通信原理课程 SystemView

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）10-0251-01

1.引言

“通信原理” 是通信工程专业的主干课程， 该课程要求学生掌握通信系统的基本理论、 性能分析方法和设计思想。这门课在整个通信工程专业课程体系中起着承上启下的作用， 同时也是学习现代通信系统和技术的必备理论基础。这门课程的特点是理论性强，高度抽象[1]。由于该课程交叉和渗透各学科的基础理论，学生普遍感到对通信系统的基本理论、基本分析方法不能很好地理解与掌握。SystemView是一种较为常用的通信系统仿真软件，使用者无需与复杂的程序语言打交道，不用写代码就可以完成各种系统设计与仿真，非常适合初学者[2]。将SystemView仿真应用于通信原理课程，作为辅助理论教学的工具，能为学生提供具有可视化、互动性的通信仿真教学平台，帮助学生理解抽象的理论技术，理论联系实际，激发学生的学习兴趣，参与课程讨论，有效提高课堂及课后教学效果。

2.SystemView软件简介

SystemView 是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境的用于系统仿真的可视化软件工具[3]。它界面简洁，使用方便。SystemView仿真软件主要用于电路与通信系统的设计和仿真，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计、仿真要求。可以构造各种复杂的模拟和数字系统，还可以用于线性和非线性系统的设计和仿真。SystemView以模块化和交互式的界面，在大家熟悉的Windows窗口环境下，为用户提供一个嵌入式的分析引擎。使用SystemView只需要考虑项目的设计思想和过程，不必花费大量的时间和精力去编程来建立系统的仿真模型。用户只需要点击图标即可完成复杂系统的建模，设计，测试。

3.利用SystemView进行通信原理辅助教学的实例

本文以 FSK 系统的 SystemView 仿真为例， 详细阐述了SystemView仿真在通信原理课堂教学中的重要作用。

通信原理课程涉及大量原理方框图和波形图， 教学过程中采用课件进行讲述时，图形是静止的，而 SystemView仿真软件中都有现成的图符，只需用鼠标进行点击、 拖动和连线即可得到原理图，对系统和各图符设置好参数后，用波形观察窗口就可以观看系统各部分的波形图和频谱图，并能对各图形进行分析和计算。

图1给出了基于相干解调的2FSK通信系统。仿真过程中参数设置如下：仿真时间：5s；基带信号频率：20Hz；载波频率：50Hz，100Hz；已调信号幅值：1V；噪声标准差：0.5V；带通滤波器：30-70Hz，80-120Hz；低通滤波器：20Hz；信噪比3dB。

图2、图3和图4分别给出了2FSK调制信号的时域波形，2FSK调制信号的功率谱及叠加噪声后的2FSK传输信号。通过改变2FSK信号的调制频率，信号的时域波形和功率谱密度也会发生相应的变化，提高信道高斯白噪声的噪声方差，传输信噪比降低，其影响也会反应在最后的解调结果中，传输误码率增大。通过SystemView仿真可以看到，一方面，SystemView仿真能非常直观的给出信号的变换过程，使抽象的信号处理过程直观化；另一方面，2FSK信号功率谱密度的理论推导较为复杂，尤其在多进制FSK中，其数学推导相当繁琐超出了本科生的学识范围， 所以在通信原理教材中除个别作了不太严格的解释外， 其他的都直接给出公式[4]，SystemView仿真可以弥补数学上的不足，直接给出信号的功率谱密度，让学生能有一个感性的认识。

4.总结

将SystemView仿真引入通信原理理论教学环节，增强课堂的互动性，使教学方式多样化，吸引学生的注意力，提高学生学习的积极性。同时在课外时间里，学生遇到问题时，也可以首先通过SystemView仿真研究问题，提出自己的见解和看法，然后与老师进行讨论。通过这种教与学的互动，帮助学生更好的掌握抽象的理论知识，将理论知识与实际相结合，使学生能更牢固的掌握和运用专业知识，从而为今后的工作与学习提供有力的支持。

参考文献：

[1]邹丹. SystemView在现代通信原理课程中的应用[J]. 华东交通大学学报2007年12期.

[2]吴怡， 陈俊. SystemView仿真软件在 《通信原理》 课程教学中的应用[J]. 2004年9期.

[3]罗卫兵.SystemView 动态系统分析及通信系统仿真设计[M]. 西安电子科技大学出版社，2002.

[4]樊昌信. 通信原理第六版[M]. 国防工业出版社，2007.