应用System View仿真软件进行《通信原理》课程的辅助教学

第２２卷第１期　甘肃联合大学学报（自然科学版）　Ｖｏ１．２２　Ｎｏ．１　２００８年１月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇａｎｓｕ　Ｌｉａｎｈｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）　Ｊａｎ．２００８　文章编号：１６７２—６９１Ｘ（２００８）０１—０１０６—０４　应用Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ仿真软件进行　《通信原理》课程的辅助教学　钟福如，李栓明，钟斌　（石河子大学信息科学与技术学院，新疆石河子８３２０００）　摘要：针对《通信原理》课堂教学理论性强的特点，提出利用Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ软件平台来进行辅助教学，以加强　课本理论知识的理解和实践补充．通过该软件平台对课程所涉及的复杂理论和系统设计方面进行形象、直观的　演示，培养学生的系统设计和实践能力，并以ＭＳＫ为例说明了该软件平台的使用．实践教学中取得了较好的　应用效果，也对类似的课程教学具有借鉴意义．　关键词：通信原理；教学平台；Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ；仿真　中图分类号：Ｇ４２４　文献标识码：Ｂ　真，快速地建立和修改系统，访问与调整参数，方　Ｕ　引舌　便地加入注释．利用Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ，可以构造各种　《通信原理》课程是电子信息工程专业重要的　复杂的模拟、数字、数模混合系统，各种多速率系　专业基础课．但是在如今技术迅速发展的时代，靠　统，因此它可用于各种线性或非线性控制系统的　传统的课堂教学加简单的硬件验证实验的教学方　设计和仿真．用户在进行系统设计时，只需从　法，对于理论较深、实践性较强和发展迅速的专业　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ配置的图标库中调出有关图标并进　课程，已难以满足教学的需求．　行参数设置，完成图标间的连线，然后运行仿真操　目前教学中硬件实验项目有限，导致学生只　作，最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系　能了解部分的原理，不利于对一个完整的通信系　统的仿真分析结果．Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ包括含若干图　统的设计的理解．本文作者尝试打破这种实验教　标的基本库（Ｍａｉｎ　Ｌｉｂｒａｒｙ）及专业库（Ｏｐｔｉｏｎａｌ　学和理论教学脱节的局面，将Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ软件　Ｌｉｂｒａｒｙ）．基本库中包括多种信号源、接收器、加　平台应用于辅助教学当中，为学生提供一个极好　法器、乘法器，各种函数运算器等；专业库有通信　的通信系统的分析、设计、模拟和调试的平台．通　（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、逻辑（Ｌｏｇｉｃ）、数字信号处理　过Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ软件平台帮助学生更好地理解　（ＤＳＰ）、射频／模拟（ＲＦ／Ａｎａｌｏｇ）等；它们特别适　和掌握通信系统的理论知识，拓展验证和实验的　合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证，尤其　范围，进一步了解通信系统的本质，提高学生的学　适合于无线电话、无绳电话、寻呼机、调制解调器、　习兴趣和学习效率．　卫星通信等通信系统；并可进行各种系统时域和　１　动态系统仿真设计软件——Ｓｙｓ—　频域分析、频谱分析，及对各种逻辑电路、射频／模　ｔｅｒｎ　Ｖｉｅｗ简介　拟电路（混合器、放大器、ＲＬＧ电路、运放电路等）　进行理论分析和失真分析．　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ是美国ＥＬＡＮＩＸ公司推出　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ能自动执行系统连接检查，给　的ｎｊ，基于Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下运行的用于系统仿真　出连接错误信息或尚悬空的待连接端信息，通知　分析的可视化软件工具，它使用功能模块（Ｔｏ—　用户连接出错并通过显示指出出错的图标．这个　ｋｅｎ）去描述程序，无需与复杂的程序语言打交道，　特点对用户系统的诊断是十分有效的．Ｓｙｓｔｅｍ　不用写一句代码即可完成各种系统的设计与仿　Ｖｉｅｗ的另一重要特点是它可以从各种不同角度、　收稿日期：２００７—０７—２４．　作者简介：钟福如（１９７７），男，江西信丰人，石河子大学讲师，硕士研究生，主要从事微波集成电路和模拟集成电路　研究．　维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期　钟福如等：应用Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ仿真软件进行《通信原理》课程的辅助教学　１０７　以不同方式，按要求设计多种滤波器，并可自动完　变化以实现传输信息的方法，称为数字调相　成滤波器各指标（如幅频特性（伯特图）、传递函　（ＰＳＫ）．由这三种基本的调制方式变化又可以得　数、根轨迹图等）之间的转换．　到诸如正交振幅调制（ＱＡＭ）、最小频移调制　在系统设计和仿真分析方面，Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ　（ＭＳＫ）、数字调幅调相（ＡＰＫ）等调制方式。这些　还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查、分析　调制方法在《通信原理》课程　的理论上进行了详　系统波形．在窗口内，可以通过鼠标方便地控制内　细的介绍，并且在课程中对于信号的产生，在发送　部数据的图形放大、缩小、滚动等．另外，分析窗中　方对信号进行的处理，信道上信号的传输，接收方　还带有一个功能强大的“接收计算器”，可以完成　信号的处理和恢复都做了比较详细的介绍．但是　对仿真运行结果的各种运算、谱分析、滤波．　这些只是停留在静态的理论分析上．学生没有办　２应用Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ软件搭建教学　法从动态上对其进行分析，为了使学生能从动态　平台进行辅助教学　上更直观的掌握这些技术，从而加深对这些理论　的理解，采用动态系统仿真软件Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ是　现代数字通信系统由三个主要部分构成：基　一种理想的选择．　带传输系统、频带传输系统和数字传输系统，其中　下面以ＭＳＫ调制解调系统为例『３］，说明　以频带传输系统的应用最为突出。所谓的频带传　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ软件平台对《通信原理》课程的补充　输系统指的是将原始的数字基带信号，经过频谱　和促进作用．该ＭＳＫ调制解调系统的原理框图　搬移，变换成适合在频带上传输的频带信号，而传　如图１和图２所示，实际的仿真图如图３所示，图　输这个信号的系统就称为频带传输系统．在频带　中各个模块的具体含义如下：　传输系统中，根据数字信号对载波的不同参数的　Ｔｏｋｅｎ０：信号源发生器一产生ＰＮ码序列　控制，就形成三种主要的频带调制方法：以基带数　（幅度一１Ｖ，频率一１０Ｈｚ，电平数一２），Ｔｏｋｅｎ１，　字信号控制一个载波的幅度，将其称为数字调幅　２２、２３、３０、３８：采样器（频率一ｌＯＨｚ），Ｔｏｋｅｎ２：数　（ＡＳＫ）．同理，以基带数字信号控制一个载波的　字延迟器（延迟一１Ｓａｍｐｌｅ），Ｔｏｋｅｎ３、４：数字采　频率，称为数字调频（ＦＳＫ）和以基带数字信号控　样抽取电路（ｄｅｃｉｍａｔｏｒ），Ｔｏｋｅｎ５、６、３４、３７、４０、４４：　制一个载波的相位，使其做不连续的有限取值的　采样保持器，Ｔｏｋｅｎ７、１５、３９：延时器（时间０．１ｓ），　图１　ＭＳＫ调制原理框图　图２　ＭＳＫ解调原理框图　维普资讯 http://www.cqvip.com

１Ｏ８　甘肃联合大学学报（自然科学版）　第２２卷　Ｔｏｋｅｎ８、９、１３、１４、１６、１７：乘法器，Ｔｏｋｅｎｌ０：加法　器，Ｔｏｋｅｎ４６：ＳＰＤＴ（单刀双掷开关），Ｔｏｋｅｎ２６～　器，Ｔｏｋｅｎｌ１：信号源发生器一正弦信号（频率＝　２９、３３、３６、４１：观察窗口，模块的参数可以根据需　２．５Ｈｚ，幅度一ＩＶ，相位＝Ｏ），Ｔｏｋｅｎｌ８、１９：信号　要进行修改．此外，模拟运行前需对系统运行时间　源发生器一正弦信号（频率＝１０Ｈｚ，幅度＝ＩＶ，　设置进行必要的设置，如：运行时间：２．５ｓ，采样　相位＝Ｏ），Ｔｏｋｅｎ４５：信号源发生器一正弦信号　频率＝４００Ｈｚ，循环运算次数：２．　（频率一５Ｈｚ，幅度＝ＩＶ，相位＝Ｏ），Ｔｏｋｅｎｌ２：矫　部分仿真结果如图４所示，从图中可以看出　正器，Ｔｏｋｅｎ２０、２１：积分器，Ｔｏｋｅｎ３１、３５：ＸＯＲ　调制恢复后的二元码序列与原始二元码序列是相　门，ＴｏｋｅｎＳ２：单位增益放大器，Ｔｏｋｅｎ４２、４３：缓冲　同的，只是在时间上有所延迟．　图３　ＭＳＫ调制解调系统仿真图　图４部分输出波形图　从仿真结果可以看出Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ软件平　出波形图）．通过对ＭＳＫ调制解调系统的设计实　台不但可以进行最终结果的显示和分析．还可以　践，可以方便直观地对输出结果进行观察、分析，　对系统中的任意模块的输出结果进行观察和分析　熟悉对系统结构的组成的掌握，加深对相关知识　（见图３　ＭＳＫ调制解调系统仿真图和图４部分输　的理解和掌握，进一步理解数字调制系统的工作　维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期　钟福如等：应用Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ仿真软件进行《通信原理》课程的辅助教学　１０９　己感兴趣的系惹　统，从而激发学生的创新意识．　帕参教献：……一　［１］孙虼，Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ通信仿真开发手册［Ｍ］，北京：　３　结束语　国防工业出版社，２００５．　通过Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ软件平台，可以很直观地　［２３李东生．Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ系统设计及仿真入门与应用　看到信号参数的改变对实验现象的影响，还可以　［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００２，　自行设计实验系统。这很好地解决了课堂教学存　［３］　徐平平译，Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ　ａｎｄ　在的局限，让《通信原理》课程变得生动形象，使实　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（ｓｅｃ０ｎｄ　ｅｄｉｔｉｏｎ）［Ｍ］．北京：电子工业出　版社，２００２．　践教学与课堂理论教学相互补充、相互促进，提高　［４］樊昌欣．通信原理［Ｍ］，第５版，北京：国防工业出版　了学生的学习兴趣，对培养其系统设计及分析能　社，２００１．　力有着很好的促进作用．应用Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ软件　［５］翁剑枫，叶志前．ＭａｔｌａｂＬａｂＶｉｅｗＳｙｓｔｅｍＶｉｅｗ仿真分　平台进行辅助教学在我院Ｏ４级电子信息工程专　析基础［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００５．　业进行了实践，获得了学生的欢迎与好评．　［６］张辉，曹丽娜．现代通信原理与技术［Ｍ］．西安：西安　电子科技大学出版社，２００２．　Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｍｕｌａｔｉｏｎａｌ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｏｆ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ　ｔｏ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ　ｔｈｅ　Ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　Ｃｏｕｒｓｅ　ＺＨＯＮＧ　Ｆｕ—ｒ“，Ｌ　ｊ　Ｓｈｕａｎ—ｕｒｉｎｇ，ＺＨＯＮＧ　Ｂｉｎ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈｉｈｅｚｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｈｅｚｉ　８３２０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔＯ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｃｏｕｒｓｅ，ｗｅ　ｕｓｅ　ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ　ｔＯ　ｃａｒｒｙ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｏｆ　ｔ　ｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｔｈｉｓ　ｃａｎ　ｃｕｌｔｉｖａｔｅ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｄｅｍｏ　ｏｆ　ｃｏｒｎ—　ｐｌｅｘ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ　ａｓ　ＭＳＫ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｔｈｅｏｒｙ　ｉｓ　ｇｉｖｅｎ　ｔｏ　ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｔｈｅｏｒｙ，Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｉｅｗ，ＭＳＫ；ｅｍｕｌａｔｉｏｎ