浅谈基于SystemView的通信原理教学实践

【摘 要】通过Systemview软件仿真PCM脉冲编码马调制电路的功能为例，说明通信系统仿真软件在通信专业教学中的重要性，突出理论与实践、原理与应用相结合，加深了学生对通信专业课程的理解。

【关键词】仿真；PCM编码；SystemView

0.引言

通信系统是一个十分复杂的工程系统，通信系统的设计研究也是一项十分复杂的技术。随着现代通信系统的飞速发展，计算机仿真已成为当今分析和设计通信的主要工具，在通信系统的研发和教学中具有越来越重要的意义。

在传统的通信实验教学中，学生用分立元件在实验板上搭接电路进行测试，后来更多地趋向采用实验台，学生只需要搭接积木一般将电路搭好进行测试就算完成了实验。这种实验方式由于元件、试验台本身等等问题，学生实验成功率往往不高，教师也疲于解决实验中出现的低级故障如接触不良、元件损坏等。这样的实验教学很难达到提高学生在实验的过程中理解并掌握课堂上学过的理论知识、发现问题并解决问题的能力，很难让学生有一个充分发挥其思维的空间。

另外在传统的通信专业课程教学过程中，一般开设“高频电子线路”、“通信原理”、“数据通信网络”等多门课程的实验，每门实验课程都是独立分散的教学，课程之间相互理解很少，各门课程交叉的实验更是少，在这样的教学情境中，缺少对学生综合系统的应用能力的训练，学生综合意识不强，很难把多种知识融合在一块，分析问题解决问题的能力较弱。为此我们需要打破基础实验、专业实验的界限，建立很多相互关联的多门学科的综合设计实验。

SystemView是一个用于现代工程与科学系统设计及仿真的动态系统分析平台。从滤波器设计、信号处理、一般的数学模型的建立，直到完整通信系统的设计与仿真等各个领域，SystemView在友好而且功能齐全的窗口环境下为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。SystemView自带的通信、逻辑、数字信号处理、射频/模拟等专业库，为现代通信系统的设计、仿真和方案论证提供了充分的便利。

1.Systemview仿真软件简介

Systemview是美国ELANIX公司推出的一款功能强大的通信系统设计及仿真的动态系统分析平台，可进行DSP系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析。具有用户界面开放友好、库资源丰富、硬件接口灵活等特点，已广泛应用于现代通信系统、控制系统等领域的设计与仿真。

1.1完整的动态系统设计、仿真与分析的可视化软件环境

Systemview包括多种信号源、接收器、加法器、乘法器、各种函数运算器等；用户很容易构造出所需要的仿真系统，只要调出有关图符块并设置好参数，完成图符间的连线后运行仿真操作，系统便会以时域波形、眼图、功率谱、星座图等形式给出仿真分析结果。

Systemview能自动执行系统连接检查，给出连接错误提示，如尚悬空的待连接端信息，实时显示并指出出错的图符。这点对用户系统诊断是非常有效的。

1.3灵活的用户自定义和方便的与matlab接口功能

若Systemview图符库资源不能完全满足需要，可通过Systemview提供的用户代码库user code library功能设计新图符，扩展新的功能模块，这对于有一定编程基础的学生来说尤为有用。另外，Systemview中的M-link功能可以直接调用matlab的函数，或利用matlab的分析工具检验仿真结果。

2.仿真实例

下面以脉冲编码调制（Pulse-code modulation，PCM）为例，通过Systemview进行仿真实验。系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。

2.1系统介绍

PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A律和μ律方式，我国采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码，采用非均匀量化PCM编码示意图见图1。

2.2系统仿真模型如下图2：

2.3系统仿真模型参数如下表1

2.4 仿真波形如下：

注意事项：

由以上数据波形可以看出在PCM编码的过程中，译码输出的波形具有一定的延迟现象，其波形基本上不失真的在接收端得到恢复，传输的过程中实现了数字化的传输过程。

3.结束语

基于Systemview的通信原理教学实践体系的构建，改变了传统以理论教学为主体，辅以验证性实验的教学模式。新的实验教学体系更具有创新性，极大地调动了学生学习的主动性和积极参与意识，培养了学生分析问题、解决问题的能力以及严谨的科学作风和团结协作的精神。学生一致反映，利用Systemview学习通信不再感到枯燥，同时对原理的理解也更加深刻，为下一步的毕业设计和以后的工作打下了良好的基础。

【参考文献】

[2]青松，程岱松，武建华.数字通信系统的SystemView仿真与分析.北京航空航天大学出版社，2001.