時間：2023-05-29 18:02:07
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇通信原理，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1前言
二十世紀九十年代，與信息相關(guān)的人才隨著信息產(chǎn)業(yè)是飛速發(fā)展變得十分缺乏，在這當中，人才缺口最為厲害的就是與通信相關(guān)的技術(shù)人員。在上世紀最后一年時，河海大學為了相關(guān)院系的發(fā)展以及適應社會需求，及時的抓住了機遇開設了直接隸屬于計算機工程學院的與通信工程相關(guān)的專業(yè)。為了使學校培養(yǎng)出來的人才可以在計算機、電子或者是通信方面具有一定的水平，對于與通信相關(guān)的系統(tǒng)設計開發(fā)和研究工作以及技術(shù)管理和相關(guān)運營方面的工作都能夠勝任，該專業(yè)得以建立。除此之外，這個專業(yè)還可以培養(yǎng)出真正具有動手實踐能力的人才，他們因為其專業(yè)特性以及擁有的特長，會擁有很寬廣的就業(yè)渠道。
2對于《通信原理》在專業(yè)中的地位分析
這本書隨著專業(yè)課程的設立逐漸起著極為重要的作用，并且已經(jīng)面向全體本系學生開設。首先就新生而言，因為這本課程在通信專業(yè)中的不可替代的作用，在新生的入學考試中，這門課程將會作為一項基本的考試課，其中主要的是數(shù)字以及模擬通信，為了將對于現(xiàn)代化通信的原理和技術(shù)做詳盡的分析，其中更加注重的是數(shù)字通信。這本書首先是將專業(yè)的基礎知識作為側(cè)重點的，學生如果學習了這門課程，可以為以后的學習奠定基礎。同時還可以掌握通信傳輸?shù)幕驹硪约盎靖拍詈拖嚓P(guān)的分析方法。對于老生而言，大學學習當中的很多課程都會與其相關(guān)，在大三開設的這門課程可以激發(fā)學生的自學能力，相關(guān)網(wǎng)站的教學也可以激發(fā)學生的學習興趣，起到了承前啟后的作用。
我們先討論一下這本書與基礎課程之間的聯(lián)系。首先要講的是，通過這個專業(yè)的課程設置，我們不難發(fā)現(xiàn)該專業(yè)在前兩年主要進行的是基礎課的教學，其中包括幾何代數(shù)、工程數(shù)學、人文社科類、英語類以及和專業(yè)相關(guān)的基本專業(yè)課，然后在大三才會真正的開設與通信相關(guān)的專業(yè)課，在這之后才會對于專業(yè)核心課逐漸的引入。如果想要真正學習通信的原理，首先就要熟知并且可以運用相關(guān)的研究與分析方法，例如分析信號的方法。而這本書恰好可以完成這一項功能，它對于通信系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進行了詳盡的分析，分析過程中對于數(shù)學方法有著很大的依賴。對于這門課程的學習，不僅僅會用到數(shù)學，對于之前學習的電路之類的也會有所涉及。所以，這門課程的學好與否與之前的基礎課程之間的學習成果有著密切的聯(lián)系。而這門課程是作為專業(yè)課程當中的承上啟下的課程而存在的，是專業(yè)課的核心樞紐，占有最主要的主導地位。
我們應該分析一下這本書與專業(yè)課程之間的聯(lián)系。學習在一定程度上就像是蓋房子，房基地有沒有打好直接關(guān)系和影響到后來的房子的質(zhì)量。正所謂千里之行始于足下，學習也是如此，這本書就像是足下的那一步，只有這一步走好了，才能達到千里之外，同時只有這本書學習的扎實了、熟練了，之后的專業(yè)課程才能夠?qū)W習的如魚得水。這門課程必須掌握好才能夠開展之后的學習，是之后學習專業(yè)課程的基礎，它包括了接入網(wǎng)、交換技術(shù)、通信網(wǎng)、光纖通信以及無線通信等多門技術(shù)。如果要是用一個比喻來講，之前兩年只是構(gòu)成的點、第三年的這本書就是眾多的點構(gòu)成的線，而之后的專業(yè)課程的學習就是由眾多線構(gòu)成的面。對于這門課程的學習是由點及線再到面的過程，是一個不斷進步不斷升華的過程。在這個過程當中，這本書又作為一個不可或缺的中心樞紐而存在，起到了承前啟后、穿針引線的作用。
我們就要討論一下在畢業(yè)的時候，這本書對于我們本科畢業(yè)的論文寫作會有什么作用。經(jīng)過我們之前的分析與講解不難發(fā)現(xiàn)，這本書在整個的大學通信專業(yè)的學習生涯中起到了承前啟后、穿針引線的作用。通過相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示不難發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的本科畢業(yè)生在寫畢業(yè)論文的時候，對于這本書都有很大的鐘愛，數(shù)據(jù)顯示有超過百分之八十的畢業(yè)論文均和這本書有關(guān)系，仔細想來，這和這本書幾乎包含了通信專業(yè)當中所有理論的基礎知識。從另一個方面反映了這本書在這個專業(yè)所占的重要地位以及這本書對于畢業(yè)生的論文寫作有很大的指導作用。
我們學習，我們上學，歸根結(jié)底還是要歸結(jié)到就業(yè)上，那么最后就來討論一下，這本書對于學生就業(yè)有什么作用。就當下的學生的就業(yè)情況來看，當下的學生從事的主要是設計、研究、制造、運營以及與之相關(guān)的開發(fā)、國防部門以及經(jīng)濟部門的中有關(guān)的職業(yè)。但是，無論是研究還是制造，有一個問題是必須要關(guān)注的，那就是扎實的基礎知識，唯有這樣，才能夠完成相應的工作任務。不僅如此，現(xiàn)在國內(nèi)的很多與通信相關(guān)的職業(yè)崗位對于基礎知識的要求也越來越看中，很多新的研究成果以及科學技術(shù)也都是在基礎知識上才能夠順利進行并且完成的。
3結(jié)論
本著對于這本書的高度重視的態(tài)度，在大一的時候就向大家宣傳這本書的重要性，借以激發(fā)大家的自主學習能力以及學習興趣，并且使更多的同學樹立了正確的學習態(tài)度以及認識到了不同學科之間相輔相成、承上啟下的作用。通過這些方法，明顯提高了教學質(zhì)量與學習水平。
不僅如此，學校還就出現(xiàn)的問題進行了解決，進行了教學改革，將學生被老師逼著學習改為老師引導著學習，讓讓學習生活中的主體由老師真正變成了學生，注重對于學生的動手實踐能力的培養(yǎng)以及相關(guān)的知識的轉(zhuǎn)化，使學生能夠?qū)⒅R為我所用。提高了學習質(zhì)量，增大了學習的豐富程度。
通過之前的討論，我們得知這本書在通信專業(yè)當中有承前啟后的作用，是作為專業(yè)核心課而存在的。除此之外，還對于本科上的畢業(yè)論文的設計具有指導作用，可以使學生的就業(yè)更簡單。
參考文獻：
[1]樊昌信.通信原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2001.
[2]曹志剛，錢亞生.現(xiàn)代通信原理「M].北京：清華大學出版社，1999.
[3]李旭杰.通信原理課程網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的設計與開發(fā)[3].電氣電子教學學報，2006，（28）.
[4]河海大學計算機及信息工程學院通信工程系.通信工程專業(yè)培養(yǎng)計劃[Z]，2004.
【關(guān)鍵詞】 網(wǎng)絡 通信 原理
一、網(wǎng)絡協(xié)議
網(wǎng)絡通信一般指網(wǎng)絡協(xié)議，局域網(wǎng)中最常用的有三個網(wǎng)絡協(xié)議：NETBEUI、IPX/SPX和交叉平臺TCP/IP，網(wǎng)絡協(xié)議就是網(wǎng)絡之間溝通、交流的橋梁。
二、分類
網(wǎng)絡通信網(wǎng)主要分為以下幾種：
1）物理網(wǎng)是由用戶終端、交換系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)等通信設備所組成的實體結(jié)構(gòu)，是通信網(wǎng)的物質(zhì)基礎，也稱裝備網(wǎng)。
2）業(yè)務網(wǎng)是疏通電話、電報、傳真、數(shù)據(jù)、圖像等各類通信業(yè)務的網(wǎng)路，是指通信網(wǎng)的服務功能。
3）支撐管理網(wǎng)是為保證業(yè)務網(wǎng)正常運行，增強網(wǎng)路功能，提高全網(wǎng)服務質(zhì)量而形成的網(wǎng)絡。
三 、工作原理
1、計算機網(wǎng)絡采用層次性的結(jié)構(gòu)模型，將網(wǎng)絡分成若干層次，每個層次負責不同的功能。
2、多種協(xié)議組合在一起成為協(xié)議體系，它們負責保證傳輸?shù)耐〞场８鞴δ軐又g，上一層對下一層提出服務要求，下一層完成上一層提出的要求。基于這樣的思想，網(wǎng)絡世界中產(chǎn)生了一種通用的概念模型――OSI模型（Open SystemsInterconnection），即開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型。
OSI 七層模型通過七個層次化的結(jié)構(gòu)模型使不同的系統(tǒng)不同的網(wǎng)絡之間實現(xiàn)可靠的通訊，因此其最主要的功能就是幫助不同類型的主機實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸 。
物理層：在OSI參考模型中，物理層（Physical Layer）是參考模型的最低層，也是OSI模型的第一層。
數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer）是OSI模型的第二層，負責建立和管理節(jié)點間的鏈路。
網(wǎng)絡層：網(wǎng)絡層（Network Layer）是OSI模型的第三層，它是OSI參考模型中最復雜的一層，也是通信子網(wǎng)的最高一層。它在下兩層的基礎上向資源子網(wǎng)提供服務。
傳輸層：OSI下3層的主要任務是數(shù)據(jù)通信，上3層的任務是數(shù)據(jù)處理。而傳輸層（Transport Layer）是OSI模型的第4層。
會話層：會話層（Session Layer）是OSI模型的第5層，是用戶應用程序和網(wǎng)絡之間的接口，主要任務是：向兩個實體的表示層提供建立和使用連接的方法。將不同實體之間的表示層的連接稱為會話。
表示層：表示層（Presentation Layer）是OSI模型的第六層，它對來自應用層的命令和數(shù)據(jù)進行解釋，對各種語法賦予相應的含義，并按照一定的格式傳送給會話層。
應用層：應用層（Application Layer）是OSI參考模型的最高層，它是計算機用戶，以及各種應用程序和網(wǎng)絡之間的接口。
由于OSI是一個理想的模型，系統(tǒng)能夠具有所有的7層，并完全遵循它的規(guī)定。
在7層模型中，每一層都提供一個特殊的網(wǎng)絡功能。從網(wǎng)絡功能的角度觀察：下面4層（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層和傳輸層）主要提供數(shù)據(jù)傳輸和交換功能，即以節(jié)點到節(jié)點之間的通信為主；第4層作為上下兩部分的橋梁，是整個網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的部分；而上3層（會話層、表示層和應用層）則以提供用戶與應用程序之間的信息和數(shù)據(jù)處理功能為主。
2） TCP/IP分層模型
TCP/IP協(xié)議被組織成四個概念層，其中有三層對應于ISO參考模型中的相應層。ICP/IP協(xié)議族并不包含物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，因此它不能獨立完成整個計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的功能，必須與許多其他的協(xié)議協(xié)同工作。
3、數(shù)據(jù)交換技術(shù)
在計算機網(wǎng)絡中需要經(jīng)過若干個中間節(jié)點的轉(zhuǎn)接，如要通過若干個路由器、交換機等設備，這就要用到數(shù)據(jù)交換技術(shù)。數(shù)據(jù)交換技術(shù)主要有三種類型：電路交換、報文交換和分組交換。
【關(guān)鍵詞】通信原理；實驗課程；改進思路；教學模式
通信原理是通信工程專業(yè)一門很重要的基礎課，它跟高等數(shù)學、概率論與隨機過程、線性代數(shù)、信號與系統(tǒng)及數(shù)字電子技術(shù)等前續(xù)課程關(guān)系緊密，同時對移動通信、光纖通信和現(xiàn)代交換技術(shù)等后續(xù)專業(yè)課程有重要影響。知識點豐富，原理、概念抽象，理論性強，對數(shù)學知識要求高是本課程的特點，教師覺得難教，學生感到難學，這是師生常常面臨的困惑。為提高通信原理課程的教學質(zhì)量，改善教學效果，從各方面增強學生在通信方面的綜合素養(yǎng)，可以在教學過程中進行改革，著重加強實驗課程教學。
一、通信原理實驗課程教學的重要性
通信原理是通信工程專業(yè)的主干課程，而實驗課程教學主要是配合“通信原理”課程而開設。通過課程和實驗教學讓學生掌握編譯碼及ASK、FSK、PSK的調(diào)制解調(diào)的原理和實驗方法。使學生掌握通信方面常用的測試儀器的使用，提高在將來工作中實際動手操作的能力。通過實驗來提高學生對通信理論認識，加深對通信基本原理的理解、掌握各種傳輸方式的基本原理和方法，理解各種傳輸方式的實現(xiàn)方法。通過實驗手段，使學生進一步理解課堂理論知識，培養(yǎng)學生初步掌握通信原理實驗的技能；驗證所學理論，鞏固所學知識，啟發(fā)創(chuàng)新思維；對學生進行實驗研究的基本訓練，培養(yǎng)綜合能力。
二、通信原理實驗教學現(xiàn)狀
縱觀國內(nèi)許多院校通信工程專業(yè)的實驗教學模式，從教學內(nèi)容、方法、手段到實驗儀器與設備的配置等方面，都不同程度地存在一些問題。
（1）實驗教學內(nèi)容主要是按照理論教學安排一些驗證性實驗，缺乏綜合性和創(chuàng)新性實驗。
（2）實驗教學受課時限制，學生只能被動地按教師的指導進行實驗，這就限制了學生主觀能動性的發(fā)揮。
（3）由于資金限制，許多設備無法購進，一般都是采用實驗箱及其它測試儀器完成實驗教學，實驗項目由生產(chǎn)廠家預先設定，實驗方法單一，缺乏靈活性，不利于培養(yǎng)學？。
（4）專業(yè)實驗室一般都按專業(yè)理論課程分成通信原理實驗室、程控交換實驗室、移動通信實驗室、光纖通信與傳輸實驗室等，結(jié)果使實驗教學局限在某課程范圍內(nèi)，削弱了各學科問的關(guān)聯(lián)性，不利于學生從系統(tǒng)和網(wǎng)絡的層面上掌握通信技術(shù)。
三、通信原理實驗教學改進的基本思路
通信原理實驗的學時數(shù)多為12～24學時，實驗時間是在課堂教的相關(guān)內(nèi)容結(jié)束以后交叉進行，能夠進行8個驗證性實驗和1個綜合性實驗，典型的實驗內(nèi)容為PAM調(diào)制與解調(diào)、PCM調(diào)制與解調(diào)、FSK調(diào)制等項目，由通信原理實驗箱實現(xiàn)。
其實驗箱采用模塊化的結(jié)構(gòu)，單次實驗中學生只能使用其中某一部分，還不能模擬設計一個接近真實的通信系統(tǒng)，學生的實驗側(cè)重在數(shù)字技術(shù)，對一些常用的模擬技術(shù)并不涉及，這跟現(xiàn)在的通信原理教學大綱不是很相符，也欠缺對學生的綜合設計能力的訓練。在實驗過程中，學生按照該實驗箱配套的實驗指導書規(guī)定的步驟，可以完成一系列通信原理實驗。由于眾所周知的原因，驗證性實驗的主要缺點是擴展性、操作性不強，學生除了按照事先規(guī)定好的步驟完成實驗外，并不能根據(jù)實驗原理實現(xiàn)額外的操作，只能被動地實驗，其結(jié)果是完成實驗以后，學生可能記錄了大量的實驗數(shù)據(jù)和波形，但是對這些數(shù)據(jù)的產(chǎn)生原理和目的，卻沒有一個深入的理解，實驗效果也就無從談起。
針對上述問題，在不額外購置新實驗設備的情況下，較好的作法是深入挖掘原有實驗箱的潛力，結(jié)合通信原理課程的特色，對實驗箱進行改進。例如，實驗箱原有的各種載波信號都是固定不變的，而這些載波信號是由高頻振蕩電路生成并引入各個模塊，于是可以將原有的高頻振蕩電路中的電容由固定電容替換成可變電容，以此來獲取各種不同的載波信號，學生可以自己改變可變電容的值，獲得各種欠調(diào)節(jié)或過調(diào)節(jié)信號，經(jīng)過與理想調(diào)制信號相比較，能夠有一個更加深入的實驗效果。
四、實驗平臺的選擇
基于“通信原理”課程的特點以及實驗設計的目的，實驗平臺的選擇是至關(guān)重要的。到目前為止，應用在通信原理實驗當中的平臺主要有通信原理實驗箱、SystemView平臺、MATLAB仿真平臺以及EDA設計平臺。在操作不同類型的通信原理實驗過程中，這些平臺各有優(yōu)缺點。
實驗箱平臺一直是通信原理實驗使用的傳統(tǒng)教學方式，這種平臺對驗證性實驗比較適用，有利于加深通信原理單個知識點的理解。但是對設計性和綜合設計性的實驗項目來說，這種平臺缺少了靈活性。另外這種平臺大多數(shù)價格昂貴，維修率高且需占用較大的空間。SystemView是通信信號與系統(tǒng)的仿真設計和分析軟件。與MATLAB相比，它的最大特點是軟件仿真與硬件實現(xiàn)的對應關(guān)系非常密切。整個仿真軟件系統(tǒng)由信號源、器件庫、分析工具構(gòu)成和大量各式各樣的器件庫。雖然SystemView是用軟件仿真的方法實現(xiàn)系統(tǒng)，但是因其與硬件具有良好的對應關(guān)系，所以對系統(tǒng)使用者認識和把握硬件系統(tǒng)具有很好的幫助作用。而且，制作一個真實的硬件系統(tǒng)所需的時間代價、元器件代價、儀器設備代價和實驗場地的代價還是很高的。SystemView在這方面充分體現(xiàn)了它的價值。
通過上面對各種實驗平臺的特點分析來看，驗證性實驗可以采用實驗箱和MATLAB這兩種形式，MATLAB仿真偏重通信原理知識的驗證且具有很好的畫圖功能，比較簡單，容易掌握，而實驗箱除了驗證通信原理理論知識外，還和通信原理知識的實際應用結(jié)合起來，譬如它還會要求學生對通信信號的時延和同步等問題進行分析；設計性實驗可以采用EDA或MATLAB工具，MATLAB平臺更側(cè)重通信模塊功能的仿真，而EDA平臺在MATLAB平臺的基礎上，還強調(diào)通信模塊的性能要求；綜合設計性實驗可以采用MAT-LAB、SystemView或EDA平臺，MATLAB平臺相對SystemView平臺來說側(cè)重系統(tǒng)級的功能仿真上，操作較簡單，而SystemView平臺除了功能仿真外，還從硬件的角度去仿真，更加貼近實際，而EDA平臺設計通信系統(tǒng)難度較大，但能很好的鍛煉學生的動手能力。
五、通信原理實驗課程教學模式研究
1、改進實驗教學方法和手段。在實驗任務和目的明確的前提下，采用啟發(fā)式、討論式、探究式等教學模式，要求學生自己查閱資料，提出實驗方案，設計實驗步驟，擬出實驗器材。并對所設計的方案進行理論解釋，然后在指導教師和學生共同討論的基礎上，確定實驗方案，分析實驗結(jié)果，讓學生學會學習。
2、采用虛？PILAV，擴展實驗項目。虛擬儀器采用計算機開放體系，只要選用適當?shù)挠布涌陔娐罚{(diào)用不同的虛擬儀器軟件包，就可利用計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力，實現(xiàn)多種傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器的出現(xiàn)，不但改變了傳統(tǒng)實驗教學方法，使原先因資金等條件限制無法開設的實驗能夠進行。
3、順應通信專業(yè)多學科滲透、融合的發(fā)展趨勢，組建通信系統(tǒng)綜合實驗室。通信專業(yè)實驗教學應打破傳統(tǒng)的按課程軟件的強大功能，進行射頻產(chǎn)品設計訓練，在全校（院）層面上進行統(tǒng)一規(guī)括電路布線圖設計、器件參數(shù)修正、系統(tǒng)性能劃建設，讓學生通過基礎實驗后進入綜合實測試等，連續(xù)集成的概念能提高產(chǎn)品設計開驗室，從多學科的角度，在系統(tǒng)化、網(wǎng)絡化的發(fā)的速度和準確度，省去制造原型的時間和層面上熟悉現(xiàn)代的、多種業(yè)務綜合的實際通費用，可讓學生學到最新的產(chǎn)品設計、開發(fā)理信系統(tǒng)，盡可能使綜合實驗室的教學服務功念和方法。
六、結(jié)束語
通過增強實驗的操作性，起到了良好的互動作用，可以部分地解決實驗教學中以老師為中心的傳統(tǒng)教學方法的缺點，充分調(diào)動學生的動能動性，激發(fā)學生在實驗之后主動去理解實驗原理的熱情。實踐證明，在對通信原理實驗進行改進之后，學生對通信原理實驗的積極性和興趣性都很高，從實驗環(huán)節(jié)反饋到課堂教學環(huán)節(jié)的收獲也有所提高，實驗效果顯著改善。
參考文獻：
[1] 張會生，通信原理，北京：高等教育出版社，2011.
1課程現(xiàn)狀及存在的問題
1.1教學內(nèi)容更新相對遲緩
通信領(lǐng)域的飛速發(fā)展可謂日新月異，但是“通信原理”教學內(nèi)容的更新卻相對緩慢，學生學到的知識和目前通信系統(tǒng)領(lǐng)域中使用的技術(shù)及通信新技術(shù)相差甚遠，教學內(nèi)容缺乏實用性和先進性。
1.2教學學時在不斷減少
通信原理課程內(nèi)容豐富，基本概念、原理抽象，理論性很強，要求學生具有比較扎實深厚的數(shù)學基礎，課程中的理論結(jié)果幾乎都來自于復雜的數(shù)學推導;教師難教，學生難學;這些與目前新的教學大綱中教學學時的不斷減少形成矛盾。
1.3教學方式不能適應培養(yǎng)創(chuàng)新人才的要求
通信原理課程是一門公式和推導相對較多的學科。傳統(tǒng)教學方式中，學生在課堂學習及課后完成作業(yè)時容易陷入復雜的數(shù)學推導中，于是會導致如下不足：①教師板書占用時間多，課堂有效時間較少，信息量較低;②學生感到非常乏味和枯燥，也很難理解這些理論知識在通信系統(tǒng)中的實際應用。
在實驗教學環(huán)節(jié)中，現(xiàn)有的實驗箱實驗模塊較少，而且只能對有些知識點進行驗證性實驗，無法做到使學生真正理解與掌握全部知識點。這些都直接影響到學生的綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高，遠遠不能滿足學生畢業(yè)后實際工作的需要。
2理論教學改革的具體措施
2.1優(yōu)化理論教學內(nèi)容
雖然模擬調(diào)制在通信電子線路課程中也有所涉及，但光信息類專業(yè)沒有開設通信電子線路課程，因此還是需要較多篇幅去講解這_部分。在通信原理教學過程中要經(jīng)常用到信息論的基本知識，比如香農(nóng)公式等，處理方法是淡化其來源而強調(diào)能直接運用該理論解決實際問題。光信息類專業(yè)沒有隨機信號分析課程，因此在通信系統(tǒng)中普遍存在的隨機噪聲和干擾也要講解清楚。
在教學過程中，適當引入Matlab計算機仿真實驗內(nèi)容，如數(shù)字頻帶傳輸、模擬信號的數(shù)字化及編碼等，通過具體實例、Matlab腳本文件來演繹和深化概念，聯(lián)系實際，并在重要概念上做適當延伸。使學生深入理解通信系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)的方法，促進學生進行創(chuàng)造性學習。通信新技術(shù)曰新月異，在通信原理教學過程中，有意識地適當增加—些新技術(shù)的專題講座，如向?qū)W生介紹4G技術(shù)基本知識、4G技術(shù)的應用前景、4G技術(shù)對人們生活帶來哪些影響等，還可以向?qū)W生介紹其他一些新通信技術(shù)如超寬帶無線技術(shù)、下一代網(wǎng)絡等。表面上好象占用了有限的教學學時，但是拓展學生的學術(shù)視野，還使得學生懂得基本概念和原理不是孤立的，它們在現(xiàn)實生活中起到了實實在在的作用，從而可以進一步激發(fā)學生學習該門課程的興趣。
2.2慎重選擇教材和教學參考書
在綜合比較了國內(nèi)外比較流行的《通信原理》教材后，結(jié)合本校學生的具體情況選用樊昌信老師編寫的《通信原理(第六版)》這本教材。該教材加強基本概念、基本原理的講解，在增強數(shù)學分析嚴謹性的同時適量簡化數(shù)學推導，減少過時的通信技術(shù)，增加新型通信技術(shù)原理的介紹。采用該書進行教學，使人感覺概念清晰、組織得當，能夠激發(fā)學生綜合運用這些知識進行科學觀察、進行新知識探求的思維能力。另外，為了開闊學生視野，推薦學生使用由曹志剛老師編寫的《現(xiàn)代通信原理》作為教學參考書，這也是一本值得仔細研讀的好書。
為了在教學內(nèi)容上與國外高等教育接軌，參考了一些國外經(jīng)典教材如:《DigitalCommunication》(作者:JohnG.Proakis)、《CommunicationSystem》(作者:SimonHaykin)等，并作為教師參考書，同時鼓勵學生參閱這些英文原版教材。
2.3改進教學手段和教學方法
精心制作通信原理課程的教學課件、電子教案等，通過多媒體動畫形象地展示某些知識點的原理圖、波形圖或頻譜圖。對于學生普遍感到比較困難的公式或結(jié)論，合理采用板書進行詳細推導。這樣既可以節(jié)省寶貴的教學時間，又能夠提高教學效率，達到滿意的結(jié)果。
通信原理課程中存在眾多繁雜的公式、晦澀難解的概念，如果只是照本宣科，勢必會造成學生在上課時好象聽天書，不知所云，但如果結(jié)合其物理背景以通俗易懂的形式進行講解，就可以起到事半功倍的效果。如在講述信息量這個概念時，“信息量與事件發(fā)生的概率有關(guān)，事件發(fā)生的概率52越小，信息量越大。”學生對此不是很好理解，為此，舉了一個生活中司空見慣的例子，“太陽從東方升起”所傳達出來的信息量幾乎為零，但“太陽從西方升起(當然這不符合自然規(guī)律)”所傳達出來的信息量就非常大。講述調(diào)制解調(diào)概念時，就用火箭運載宇宙飛船升向太空并在太空中及時分離這一現(xiàn)象做比喻。在講解信道的幅度頻率特性和相位頻率特性時，就以教室里正在聽課學生站成方正的隊列為例進行講述。
在教學過程中經(jīng)常采用設問式、啟發(fā)式、討論式等教學方法，精心準備每節(jié)課的設問問題，引導學生進行創(chuàng)造性思維，激發(fā)學生的學習熱情，變被動學習為自主學習。為學生有的放矢地選擇一些新通信技術(shù)專題，要求學生課后主動查閱資料，展開小組討論，并以小論文的形式匯報自己的閱讀心得和感受，以便開闊學生視野，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。采用多樣化作業(yè)方式，包括課后思考題、習題、Matlab仿真實驗題等。
3實踐教學改革
3.1注重改革實驗環(huán)節(jié)
實踐性教學環(huán)節(jié)對鞏固理論知識、培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力以及創(chuàng)造力的開發(fā)都有重要的作用。為了提高實驗課的教學效果，我們對通信原理的實驗內(nèi)容和實驗時間進行了改革，將實驗內(nèi)容調(diào)整為驗證性、設計性和綜合性實驗三部分。相應實驗時間的安排可以靈活多樣，其中驗證性實驗一般安排在相應的理論課講解之后進行，讓學生及時加深對理論知識的理解。
設計性實驗和綜合性實驗也應盡早布置，以便學生有足夠的時間進行準備，盡量讓學生在規(guī)定的時間段內(nèi)完成。除了采用通信原理實驗箱做實驗之外，還可以利用Matlab和SystemView等軟件進行仿真實驗，既可達到熟練掌握這些軟件的靈活運用，又可在經(jīng)費緊張情況下節(jié)省硬件投入。對于部分有潛力的學生，可以鼓勵他們申請校長創(chuàng)新基金項目或參加教師的科研項目，以進行創(chuàng)新性研究和實踐。
3.2注重改革課程設計實踐環(huán)節(jié)
為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維、創(chuàng)新性實踐能力及團隊協(xié)作精神，采用項目管理的形式，每三人組成一個科研小組，包括組長、副組長、成員，共同完成一個課程設計題目。課程設計既可以是硬件制作，還可以是軟件仿真實現(xiàn)。硬件制作類的題目有PCM編碼器、DSB/AM信號調(diào)制器、平方環(huán)法提取載波同步信號等，軟件仿真類的題目有變參信道的計算機仿真、4PSK/4DPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真等[3]。
3.3考核環(huán)節(jié)改革
考核環(huán)節(jié)改革：①期末考試側(cè)重知識點的考核，以填空題、選擇題、簡答題、計算題等題型來考查學生對基本原理、基本概念的掌握和對知識的綜合應用能力。這部分的分值約占60%。②在課內(nèi)實驗教學環(huán)節(jié)中，要求學生事先認真閱讀實驗內(nèi)容，實驗過程中須獨立完成實驗，不許抄襲別54人的實驗數(shù)據(jù)。這部分的分值約占20%。③嚴格要求學生獨立按時完成課后作業(yè)，以端正學生的學風。鼓勵學生自己獨立完成作業(yè)，杜絕抄襲現(xiàn)象，調(diào)動學生學習自覺性，樹立良好學風。這部分的分值約占20%。④根據(jù)學生綜合實驗、課程設計等創(chuàng)新性環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)，給予其5分至10分不等的獎勵分。
參考文獻
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論文摘 要:“通信原理”課程是通信、信息及電子類專業(yè)一門重要的基礎課程，其特點是系統(tǒng)性強、概念抽象、數(shù)學含量大。本文分析了“通信原理”課程存在的問題，并在理論教學和實踐教學改革方面進行探討，提高了教學質(zhì)量和效果，完善了教學手段，并極大地激發(fā)了學生的學習興趣，提高了學生解決實際問題的能力。
1 引言
通信原理課程在通信工程專業(yè)的課程體系結(jié)構(gòu)中起著非常重要的作用，是學習諸如移動通信、光纖通信以及數(shù)字通信等后續(xù)課程的基礎，其教學的重點在于讓學生理解基本概念和原理、掌握相關(guān)的分析方法和有關(guān)通信系統(tǒng)的重要結(jié)論。本課程特點是內(nèi)容較多，知識面廣，概念抽象，系統(tǒng)性強，同時強調(diào)理論和實踐的融會貫通。因此，如何提高課程的教學質(zhì)量，改善教學效果，提高學生分析問題和解決實際問題的能力，是一項緊迫和重要的工作。本文首先分析通信原理課程教學中存在的問題，然后從課程的理論教學和實踐教學方面進行了一些改革和探索。
2 課程教學中存在的問題
通信原理課程的理論學習往往有大量復雜的數(shù)學推導，抽象的理論概念較多，內(nèi)容覆蓋面廣，理論性和實踐性強，但學生不會將理論知識運用于實踐。同時，由于本門課程內(nèi)容偏重理論，學生在學習過程容易感覺乏味枯燥，學習效果不好。
因此，傳統(tǒng)的課堂教學中存在以下的問題:(1)學生學習積極性不高;(2)教學方式和教學手段單一化;(3)課程試題庫陳舊;(4)實驗教學內(nèi)容陳舊;(5)理論和實踐相分離。
3 理論和實驗教學改革
針對上述存在的問題，本小節(jié)對如何改進教學方法、豐富教學手段、立足教學內(nèi)容力求與實際通信系統(tǒng)相結(jié)合等方面進行了初步探討。
在理論教學方面，首先應建立良好的師生情感，創(chuàng)設和諧的教學環(huán)境，根據(jù)不同的教學內(nèi)容和對象，授以不同的教學方法，以培養(yǎng)學生的學習興趣。其次，在課堂教學中，針對課程中的重點和難點，結(jié)合使用現(xiàn)代化的多媒體教學手段，擴大課堂教學的信息量，提高課堂效率，豐富教學形式，增強課堂教學內(nèi)容的生動性與形象性，多體并存，優(yōu)勢互補。最后，利用網(wǎng)絡資源及時更新和豐富課程試題庫，并在授課過程中穿插通信產(chǎn)業(yè)的最新進展和目前比較前沿的通信系統(tǒng)如第三代移動通信系統(tǒng)或者新型通信技術(shù)-超寬帶無線通信系統(tǒng)，使理論和實際能夠有機結(jié)合，進一步激發(fā)學生的學習興趣。
在實驗教學方面，合理配置演示性、驗證性和設計性、綜合性實驗，充分利用仿真實驗的便利條件，并將仿真實驗及硬件實驗將課堂教學和實踐環(huán)節(jié)相融合，使學生對理論知識更好的消化和吸收，鍛煉學生分析問題和解決問題的能力。例如，在實踐教學環(huán)節(jié)中，可以適當引入和靈活配置Matlab、Labview、SystemView等仿真軟件，由學生設計和實現(xiàn)虛擬實驗，通過靈活配置一些仿真參數(shù)，對實驗結(jié)果進行分析和討論，通過圖形對比，使學生從理論認識進一步深入到感性認識，以更好地理解和鞏固通信原理課程中的概念和結(jié)論。具體設計題目包括:模擬信號的調(diào)制與解調(diào)、模擬信號的數(shù)字化傳輸、基帶傳輸?shù)牟糠猪憫到y(tǒng)演示等等。通過上述實驗教學方面的改革，可以使教學理論聯(lián)系實際，使學生具備一定的感性認識，并培養(yǎng)學生的觀察能力、思維能力、自學能力以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力。
4 結(jié)語
通信原理課程是一門理論性與實踐性都很強的專業(yè)基礎課，本文針對傳統(tǒng)教學中存在的一些問題，從理論教學和實驗教學的角度給出了一些改革的措施。通過對教學內(nèi)容、教學形式、教學方法和教學手段等方面的改良，調(diào)動了學生學習本課程的積極主動性，顯著提高了教學質(zhì)量和教學效果，達到了培養(yǎng)適應現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的高質(zhì)量創(chuàng)新型人才的目的。
參考文獻
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關(guān)鍵詞 通信原理 精品課 教學手段
一、引言
通信原理是信息與通信工程類專業(yè)的主干課程，是后續(xù)多門課程的基礎。全國各個高校的信息與通信工程類專業(yè)無不開設通信原理課程。我信息工程學院通信工程教研室多年來開展通信原理精品課程建設，提高本科教學水平，提高學生的就業(yè)競爭力。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，對通信原理的教學內(nèi)容、教學質(zhì)量也在不斷提出新的要求。因此，要進一步完善教學實驗條件、利用現(xiàn)代化的教學手段來提高教學水平、改善教學效果，這些目標可以在精品課程建設過程中實現(xiàn)。
通信原理課程作為通信工程類專業(yè)的主干課程，又是該專業(yè)學生考研選考的課程。課程的特點注重原理的理解性，內(nèi)容上抽象性很強，要求培養(yǎng)學生的理解能力和抽象思維能力。針對這一難點，我們加強了理論知識的形象化講解，多舉例，多聯(lián)系實際；同時，通過課程設計，讓學生自己動手動腦，將抽象的理論知識，通過仿真變得形象化。
二、教學方法與教學手段
通信原理雖然是一門理論課程，但教學中我們沒有一味的按照傳統(tǒng)理論課的模式進行教學。在教學中排除了只講題不講知識、只重分析不重實踐的傳統(tǒng)教學模式。而是采用了更多的教學方法，以達到更好的效果。
（一）不斷改革教學方法：教師在教學過程中既考慮如何“教”的問題，還考慮學生如何“學”的問題。根據(jù)不同的教學內(nèi)容和教學對象，采用不同的教學方法，比較容易的內(nèi)容讓學生自學、對重點進行精講、對難點進行突破。
（二）多媒體教學手段的普遍使用：通信原理使用了多媒體教學，通過多媒體教學將書本上抽象的知識形象化、動畫化，不僅便于學生理解掌握原理，更使學生掌握了如何原理，如何應用這些知識，從而彌補了傳統(tǒng)教學的不足。
（三）形象化教學的使用：形象化教學是把抽象的數(shù)學知識，變化為學生更容易理解的應用知識的教學。結(jié)合通信原理的實驗，加入經(jīng)過形象化處理的知識，使學生對所學感興趣并能更快的掌握相關(guān)內(nèi)容。
（四）仿真教學手段的應用：通信原理的內(nèi)容相當多，不是每個內(nèi)容都有相應的具體實驗。針對這一問題，在通信原理的教學中我們加大了對理論的仿真教學，通過MATLAB等軟件，對所學的知識進行仿真。
三、 教學效果
在課程講授方面，課程組嚴格地執(zhí)行教學日歷，在規(guī)定的學時內(nèi)完成課程全部教學要求，或稍有提前。視情況增加一些大綱規(guī)定之外的本領(lǐng)域最新的發(fā)展。課程組每個成員的講課效果，均受到聽課專家的一致好評。
課程組教師講課特色鮮明，即有啟發(fā)性，又有深度，做到結(jié)合實際，深入淺出，引導學生以研究問題的方式學習知識，促進學生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)，得到廣大學生的認可和接受。
在課件的制作和使用上，充分發(fā)揮多媒體教學信息量大的特點，同時注意克服授課速度快，學生跟不上，不易接受的缺點。由于框圖、表格、波形、頻譜類的內(nèi)容使用多媒體方式效果較好，而對于公式推導的內(nèi)容使用板書方式效果較好，因此在上多媒體課時采取了投影與板書相結(jié)合的方式。利用學生容易理解的實例，以類比方式幫助學生理解比較抽象的定義，教學生借用學習語言的方法認識和掌握復雜公式和推理過程。為了培養(yǎng)學生知識運用的能力，在習題的選擇上做到既有代表性又有啟發(fā)性，使同學通過做習題來鞏固課堂所學知識，并擴展分析問題的思路，鍛煉解決問題的能力。課堂教學的這些特點，在實際中收到了良好的教學效果。
參考文獻：
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中圖分類號：TN391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0180-01
通信原理是高等院校通信工程和電子類相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，具有較強的系統(tǒng)性、理論性和實踐性。目前學生在學習通信原理課程時，存在以下幾個問題：（1）傳統(tǒng)教學方法和手段單一，直觀性差、趣味性差，學生學習興趣不高；（2）對學生而言，只利用課本中的公式及信號波形圖，不能直觀、快速地理解各種通信方式及內(nèi)容；（3）多媒體教學只是簡單的將書本內(nèi)容照搬，對于突破傳統(tǒng)教學作用不大。針對上述學習過程中存在的問題，將Matlab仿真工具引入到通信原理的理論教學中，通過改變現(xiàn)有的教學模式，加深學生對知識的理解和掌握，從而獲得較好的教學效果。
1 Matlab軟件在理論教學中的應用
對于理論較強的通信原理來說，涉及到的都是通信領(lǐng)域的概念，學生學習起來吃力。為了突破傳統(tǒng)教學的弊端，可以將理論課堂搬到軟件實驗室，通過Matlab軟件將晦澀難懂的通信理論、信號波形等通過仿真顯示在屏幕上，邊學邊練，從而加強學生對授課內(nèi)容的理解。例如：對于模擬線性調(diào)制部分的AM調(diào)制、解調(diào)，教師首先利用多媒體和黑板將AM的調(diào)制解調(diào)原理進行講解：在AM調(diào)制中，調(diào)制信號m（t）疊加直流成分，設，其中：A0為直流成分；為交變分量；m0（t）為解調(diào)輸出信號，AM調(diào)制解調(diào)框圖如圖1所示。
學生通過Matlab中的Simulink工具箱對調(diào)制解調(diào)模型進行搭建，并完成相應的參數(shù)設置：載波頻率為40 rad/s；調(diào)制波角頻率為5 rad/s；調(diào)幅幅度為0.5；A0為2，模型如圖2所示。
仿真時需對飽和限幅器模塊和LPF構(gòu)成包絡檢波器的參數(shù)進行設置，Saturation的上限設為inf，下限設為0，LPF的截止角頻率設為6 rad/s，得到的仿真圖形如圖3所示。
比較圖3中的a、c可見，經(jīng)過解調(diào)的波形與原調(diào)制信號波形基本相同，證明了AM調(diào)制與解調(diào)理論的正確性。學生可通過調(diào)節(jié)A0的大小可得到AM的滿調(diào)幅和過調(diào)幅。通過教學實踐發(fā)現(xiàn)，將理論課搬到實驗室的做法不僅可以把抽象的理論形象化，而且可以提高學生的興趣和積極性。
2 結(jié)語
本文以通信原理課程中的常規(guī)幅度調(diào)制AM為例，將Matlab引入到通信原理的理論和實驗教學，實踐證明，這種新型的教學方法可以彌補傳統(tǒng)教學的不足，讓學生邊學邊練邊設計，在輕松、愉快的環(huán)境下完成枯燥的理論學習。為今后成為研究型人才打下基礎。
關(guān)鍵詞：通信原理；實踐教學；實驗教學
作者簡介：王勤（1982-），男，湖北武漢人，中南民族大學電子信息工程學院，講師；唐紅文（1969-），女，湖北武漢人，中南民族大學電子信息工程學院，副教授。（湖北 武漢 430074）
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）08-0192-02
“通信原理”是高等院校電子信息類專業(yè)學生的專業(yè)基礎課程，涉及“信號與系統(tǒng)”、“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”和“高頻電子線路”等多門先修課程，具有理論性強、知識面廣、抽象概念多的特點。[1]學生對概念往往不易理解，難以建立完整的通信系統(tǒng)知識體系。為了提高教學質(zhì)量，很多高校開設出相應的實驗課程，使得學生能夠進一步消化課堂上所學的理論知識，加深學生對通信系統(tǒng)工作原理的理解。[2-5]中南民族大學屬于民族類高等院校，學生由多民族組成，對課程知識的接受程度存在較大差異性。針對這一情況，本著“因材施教，以生為本”的教學理念，我們對通信原理課程的實踐教學進行了一定的探索與研究，通過設計不同層次的實踐教學內(nèi)容，激發(fā)學生的學習興趣，鍛煉學生的動手能力，努力提高實踐教學質(zhì)量，取得了滿意的教學效果。
一、以驗證性實驗為基礎，加深學生對基本概念的理解
驗證性實驗主要是以實驗箱為平臺，學生利用相關(guān)測試點完成數(shù)據(jù)記錄與波形觀測并結(jié)合原理進行分析驗證的一種演示性實驗，是“通信原理”課程實踐教學活動的基礎。在教學中，教師根據(jù)現(xiàn)代通信理論的發(fā)展趨勢，以數(shù)字通信的基礎理論為重心，按照由淺入深、由簡單到綜合的原則精心設計與優(yōu)化實驗教學。實驗內(nèi)容主要包含有數(shù)字基帶信號、數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)、同步技術(shù)、PCM編解碼、時分復用數(shù)字基帶/頻帶傳輸通信系統(tǒng)等多個實驗項目。通過驗證性實驗，學生能夠更好地掌握數(shù)字通信的基本知識點，結(jié)合實驗箱了解通信原理的物理實現(xiàn)方式，有效提高了實驗技能。如在數(shù)字基帶信號實驗中，學生可通過示波器觀測了解NRZ碼、AMI碼以及HDB3碼等基帶信號波形特點，通過修改實驗箱參數(shù)并觀測結(jié)果來比較它們之間的優(yōu)缺點。整個實驗過程比理論教學更加直觀，加深了學生對數(shù)字基帶信號相關(guān)概念的理解，教學效果好。
二、引入仿真性實驗，提高學生對通信系統(tǒng)框架的認識
驗證性實驗意在使學生將課堂上所學的知識在實驗中得到驗證，達到加深印象、鞏固基礎知識的目的，但也存在一定的局限性。如實驗箱硬件模塊固定，靈活度不高；知識點覆蓋不全面；學生容易將精力過多關(guān)注在單一測試點的數(shù)據(jù)上而忽視對通信系統(tǒng)整體模型的思考。因此在實驗教學環(huán)節(jié)，我們開設有仿真性實驗課程，使學生通過軟件仿真方式建立通信系統(tǒng)模型，以便更好地理解與掌握通信系統(tǒng)原理。
SystemView是美國ELANIX公司研發(fā)的用于系統(tǒng)仿真分析的可視化軟件工具，可構(gòu)造出各種復雜的模擬、數(shù)字以及模數(shù)混合系統(tǒng)，適合現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設計、仿真和方案論證。[3]軟件提供豐富的設計資源，包含大量的信號源、接收端、功能塊、算子圖符以及函數(shù)庫，可供用戶調(diào)用；同時界面友好，用戶只需通過鼠標點擊以及拖動圖符便可完成系統(tǒng)的構(gòu)建與仿真分析，無需編程，學生能夠較快地上手完成相關(guān)的實驗設計與仿真。
在實驗設計上，借助SystemView仿真軟件平臺開設數(shù)字通信相關(guān)實驗，包括ASK、FSK、PSK以及MSK等多種數(shù)字通信系統(tǒng)設計。仿真實驗內(nèi)容與驗證性實驗相互印證，有助于學生對知識點的掌握。在實驗過程中，學生利用軟件能夠?qū)νㄐ畔到y(tǒng)進行靈活設計，極大地激發(fā)學生的主觀能動性，增強了學生對系統(tǒng)模型的認識。同時學生可通過修改相關(guān)參數(shù)動態(tài)地觀察仿真實驗結(jié)果，從而更為直觀形象地理解各種參數(shù)對通信系統(tǒng)性能的影響。此外，當實驗結(jié)果不正確時，學生也可在系統(tǒng)中自由加入仿真觀測點，利用逐步分析與測量的方式來排除問題，有效提高了學生的綜合設計能力。
以2FSK實驗為例，2FSK是一種通過載波頻率的變化來攜帶二進制信息的調(diào)制方式，其系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)實現(xiàn)方案有多種。在這里采用鍵控方式調(diào)制基帶信號，并利用相干解調(diào)法完成解調(diào)，同時在系統(tǒng)中加入了高斯白噪聲以模擬信道傳輸過程。整體系統(tǒng)仿真設計模型如圖1所示。在系統(tǒng)完成搭建后，可通過軟件的分析窗口利用波形、頻譜或眼圖等方式觀測結(jié)果。如觀測2FSK信號的時域波形（圖2（a）），調(diào)制信號的功率譜密度（圖2（b））以及正確相干解調(diào)后獲得的基帶信號（圖2（c））。整個實驗可以使學生更好地理解2FSK系統(tǒng)模型，并能與在實驗箱上所做的驗證性實驗進行對比參考，有效激發(fā)了學生的學習興趣。
三、利用FPGA平臺開展設計性實驗，增強學生的創(chuàng)新意識
在課程實踐教學過程中，對于學有余力、愿意潛心鉆研的學生，為了更好地拓寬他們的視野與知識面，在完成仿真及驗證性實驗教學要求的前提下可以開展設計性實驗工作。設計性實驗是指老師只給出實驗目的、要求和實驗條件，由學生自行設計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗。[4]實驗具有開放性的特點，重在培養(yǎng)學生綜合設計能力、實驗動手能力、自主學習能力和查閱文獻的能力，增強學生的創(chuàng)新意識。在實驗中，我們把設計與EDA技術(shù)的發(fā)展趨勢相結(jié)合，考慮到FPGA技術(shù)具有集成度高、速度快和現(xiàn)場可編程的特點，其研發(fā)周期短、實現(xiàn)靈活，在當今通信領(lǐng)域中的應用日益廣泛，因此將FPGA設計引入通信原理實踐環(huán)節(jié)。設計性實驗基于FPGA平臺可實現(xiàn)通信系統(tǒng)的各種功能模塊，主要內(nèi)容包括M序列設計、信道編解碼技術(shù)、位/幀同步提取、數(shù)字信號傳輸性能分析等多種實驗。
以數(shù)字信號傳輸性能分析實驗為例，學生需設計完成一種簡易的數(shù)字信號傳輸性能分析系統(tǒng)。其核心是利用FPGA平臺產(chǎn)生數(shù)字信號和偽隨機噪聲，經(jīng)過濾波器模擬信道傳輸后，由FPGA對信號進行分析提取同步信息，最后通過示波器觀測眼圖，根據(jù)眼圖特征直觀地評估系統(tǒng)的碼間干擾和噪聲的影響。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。
在實驗中，學生可通過FPGA編程生成M序列偽隨機信號，分別作為數(shù)字傳輸信號以及偽隨機噪聲；搭建模擬電路實現(xiàn)低通濾波功能；在FPGA中利用數(shù)字鎖相環(huán)方法提取接收端的同步時鐘，最后利用該時鐘作為示波器的外觸發(fā)信號，從而顯示出接收信號對應的眼圖。圖4為在示波器上所觀測到的正確實驗結(jié)果。其中（a）為未加入偽隨機噪聲的眼圖，（b）為加入了偽隨機噪聲的眼圖。實驗涉及通信原理課程中的偽隨機序列、信道、同步技術(shù)、眼圖等多個理論知識，設計實現(xiàn)方案與FPGA技術(shù)緊密結(jié)合有效提高了學生對通信專業(yè)知識、電路設計、FPGA設計等知識技術(shù)的綜合運用能力以及創(chuàng)新設計能力。
四、總結(jié)
通過不斷的探索與研究，我們逐步建立了一套完整的包含仿真、驗證以及設計等多種不同層次實驗內(nèi)容的通信原理課程實踐教學體系。在實踐教學中，我們針對學生接受知識的能力因材施教；堅持理論與實踐相結(jié)合、仿真平臺與硬件平臺相結(jié)合、驗證性實驗與開放性設計相結(jié)合；努力培養(yǎng)學生整體思考問題、分析問題、解決問題的能力。實踐證明，通過這些教學活動的開展，學生能夠更好地掌握通信原理的基本概念，對通信系統(tǒng)的認識進一步加深，學生的視野和知識面得到了拓展；同時學生的主觀能動性得到了很好的發(fā)揮，動手能力得到了鍛煉，綜合運用知識的能力以及創(chuàng)新意識得到了有效提高，為學生之后從事相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的工作與學習打下了良好的基礎。
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[3]龐姣，王虹，趙璞.Systemview在通信原理實驗教學中的應用[J].實驗技術(shù)與管理，2011，28（8）：267-268.
課程特點
主要表現(xiàn)在以下兩個方面：1.極強的系統(tǒng)性通信原理不同于之前所學的電工技術(shù)、模電、數(shù)電等基礎課程，只是實現(xiàn)一個局部的功能，它是一種點對點、點對多點的完整的通信系統(tǒng)。比如要構(gòu)建一個完整的數(shù)字通信系統(tǒng)，涉及到的技術(shù)在發(fā)送端有信源編碼、加密、信道編碼、多路復接及多址、數(shù)字調(diào)制等，而在接收端還要進行相應的反處理。我們的教材在第一章給出通信的基礎知識后，在第二章就描畫了通信系統(tǒng)的框圖，后面的章節(jié)都是針對系統(tǒng)中涉及到的技術(shù)的詳細展開。學生在學習過程中，不僅要學好每一個章節(jié)的核心技術(shù)，還要能夠把這些知識點用一根線串起來，深刻理解通信的系統(tǒng)性、整體性。2.極強的理論性通信原理課程有極強的理論性,表現(xiàn)為課程中有大量、嚴密的數(shù)學推導和公式，而且往往是從時域和頻域角度同時展開分析。如信號的頻域分析、理想基帶傳輸系統(tǒng)的特性、濾波器的幅頻特性等等，都要求學生有扎實的數(shù)學功底。
教學建議
1.教學形式多樣化由于其極強的系統(tǒng)性和理論性，通信原理常常被學生視為通信專業(yè)最難學的課程之一。如果教師在教學過程中僅僅是單一黑板講授，勢必會使整個課程顯得更加枯燥難解。因此，教師應加強教學手段改革，以更加豐富的教學形式來展現(xiàn)教學內(nèi)容，使得課程中出現(xiàn)的概念、原理、變化過程等內(nèi)容可以更直觀、形象地呈現(xiàn)給學生，學生就比較容易掌握原本對他們來說很抽象、陌生的知識。筆者建議，在授課過程中可采用多媒體+板書+項目任務單+動畫+實驗的混合教學模式，當然可根據(jù)每部分知識的不同靈活地加以調(diào)整。對每堂課列出一份清晰明了的項目任務單，不僅能使學生清楚本次課程的重點，而且能夠激發(fā)學生的好勝心和求知欲，很好地調(diào)動課堂氣氛。多媒體教學可以節(jié)約傳統(tǒng)板書方式中所耗費的時間，增加傳授的信息量，對于一些比較抽象的概念，在PPT中增加圖片或FLASH動畫，可以使原本晦澀難懂的原理變得簡單明了。同時，對于一些重難點，教師應輔以板書進一步強化，利用SystemView等系統(tǒng)仿真軟件，對一些經(jīng)典的通信理論，如傅里葉變換、抽樣定理、PCM編碼等進行仿真，讓學生有直觀、具體的認識和感受，并借此提倡和鼓勵學生掌握自主的仿真能力。若條件允許，教師也可帶學生進入實驗室，讓學生自己去動手實踐學過的原理，會使學生對所學知識內(nèi)容留下更深刻的印象，加深對重點內(nèi)容的把握和理解。2.因材施教，注重學情分析該專業(yè)的生源大致分為職高和普高兩類。學生來源不同，技能基礎及個性差異很大。如職高的學生普遍專業(yè)基礎較弱，學習興趣不高，自學能力較差，但個性活躍，思維靈活，極易調(diào)動課堂氛圍；普高的學生相對基礎扎實，學習踏實，自主、自學能力較強，但個性乖巧，思維束縛，課堂氣氛容易沉悶等等。因此，筆者建議，在教學過程中，一方面安排的任務要符合學生生活實際，以激發(fā)學生完成任務的積極性，還要注意任務的層次性，由學生自主選擇，照顧到同一專業(yè)不同生源的學生；另一方面可根據(jù)實際情況靈活調(diào)整教學進度和深度，突出強調(diào)對于基本概念、定理及方法的掌握，同時兼顧對深層次內(nèi)容的介紹，從而保證每位學生都有一定的收獲。3.淡化數(shù)學公式推導，強調(diào)實際應用通信原理課程教學設置為72課時，包括48課時理論，24課時實訓。一方面，課程存在著知識點眾多、體系結(jié)構(gòu)復雜、概念抽象、數(shù)學推導繁多、與先修課程聯(lián)系緊密等特點，學習難度較大；另一方面,教學課時數(shù)有限,學生難以在短時間內(nèi)接受、理解和消化課程知識,學習容易產(chǎn)生疲倦心理。同時，高職的學生普遍數(shù)學基礎薄弱，先修課程中的《高等數(shù)學》也僅學習了上冊。況且，高職教育與本科教育不同，更注重學生的實際動手能力和應用能力的培養(yǎng)。針對“內(nèi)容多、課時少、基礎弱”的情況，教師在授課過程中應盡量淡化復雜數(shù)學公式的推導，強化知識點的實際應用。如筆者在講授PCM中的非均勻量化———A律13折線時，有意識地簡化A律壓縮的曲線方程的公式推導和理解，而要求學生掌握A律壓縮特性的13折線的具體過程，強化應用，幫助學生克服數(shù)學學習的恐懼和厭煩心理，提高學生的學習興趣。4.以教師為主導，學生為主體傳統(tǒng)的教學是“填鴨式”的授課方式，老師按部就班地講，學生循規(guī)蹈矩地聽，而這樣的教學方式往往收效甚微，并且容易引起學生的厭煩心理。筆者建議，教師應從單純的知識傳遞者變成學生學習的促進者、組織者和指導者，形成“以教師為主導、學生為主體”的新型授課模式：以情景式、問題式、啟發(fā)式、討論式等形式引入新課，吸引學生的注意力；以知識競賽、綜合答辯、任務驅(qū)動等多種形式讓學生參與到教學活動中，激發(fā)學生的學習興趣；以校內(nèi)外實驗室及實訓基地為依托，完成學生知識、素質(zhì)、技能的綜合培養(yǎng)，使學生在教中學、在學中做，實現(xiàn)教、學、做的完美統(tǒng)一。同時，教師應對學生的學習方法及過程給出恰當?shù)慕ㄗh，指導學生形成自主學習、合作探究、實踐操作、知識遷移的科學學習方法。比如，筆者在每堂課之前會提醒學生預習，培養(yǎng)學生的自學能力；針對課堂所講的內(nèi)容，引導學生提出自己的疑問和見解，由其他學生給予解答，形成合作探究的課堂氛圍，筆者僅做指導或改正；加強實操訓練，檢驗所學知識的正確性，深化理論學習的認識，培養(yǎng)學生的實踐動手能力；引導學生利用所學知識解釋實際生活中的通信現(xiàn)象或問題，強化學生“理論聯(lián)系實際”的思想。
及時更新，與現(xiàn)實接軌現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展極為迅速，用“日新月異”來概括都不為過。而通信原理作為通信專業(yè)的專業(yè)基礎課程其教學內(nèi)容的更新相對比較緩慢，學生在學習過程中總會感覺這門課沒有什么實際價值，進而導致學生的學習主動性下降，學習熱情也不高。因此，筆者建議，在教學過程中要及時更新教學內(nèi)容，與通信技術(shù)的實際發(fā)展相接軌。比如：通信原理的內(nèi)容可分為模擬通信和數(shù)字通信兩大類，而模擬通信的相關(guān)知識（如常用的三大調(diào)制技術(shù)調(diào)幅/調(diào)頻和調(diào)相等）在先修課程《高頻電子線路》中已經(jīng)學過，而且眾所周知，目前通信技術(shù)發(fā)展的主流是數(shù)字通信，因此，教師在選擇教材及教學內(nèi)容的安排上，應考慮“精簡模擬部分、突出數(shù)字通信”；在講解數(shù)字調(diào)制技術(shù)時，教師不妨結(jié)合目前的2G和3G技術(shù)，告知學生要講解的技術(shù)在實際生活中的應用，比如QPSK技術(shù)就應用在我們的GSM系統(tǒng)的下行信道中，同時也是3G通信系統(tǒng)采用的主要的調(diào)制技術(shù)，從而激發(fā)學生的學習興趣，提高學生學習的積極性，簡短的幾句話往往可以使教學質(zhì)量達到事半功倍的效果。加強實驗改革，驗證性與創(chuàng)新設計性實驗相結(jié)合單純的理論學習往往很難理解和掌握通信原理課程的精髓,必須輔以適當?shù)膶嶒灐６酝耐ㄐ旁韺嶒灦酁槔碚撝R的驗證性實驗，綜合性實驗和自主創(chuàng)新型實驗極少，學生通過做實驗，僅僅能夠理解基本原理，知識點支離破碎，無法建立系統(tǒng)的概念，這對于培養(yǎng)學生應用理論和理論結(jié)合實際的能力非常不利，基本不能適應創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求。考慮到辦學條件的影響及現(xiàn)有實驗箱可開發(fā)項目有限的實際情況，教師在開設實驗課程時，不應僅局限于使用實驗箱做驗證性實驗，應充分利用其他相關(guān)課程的軟硬件資源，如利用單片機、FPGA等實驗室進行通信某一模塊的設計；引導學生利用SystemView、MatLab等仿真軟件設計一些小型的通信系統(tǒng)模型，培養(yǎng)學生系統(tǒng)性、整體性的通信理念；結(jié)合其他專業(yè)課程如移動通信、光纖通信、現(xiàn)代通信網(wǎng)的知識設計綜合性實驗，加強學生對理論知識的應用能力。
作者：張艷莉 單位：廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學院
論文摘要：擴頻通信是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中新的通信方式，它具有較強的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能，頻譜利用率高。本文介紹了擴頻通信的工作原理、特點、及其發(fā)展應用。
一、擴頻通信的工作原理
在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號，然后由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴頻碼序列去相關(guān)解擴，再經(jīng)信息解調(diào)，恢復成原始信息輸出。可見，一般的擴頻通信系統(tǒng)都要進行3次調(diào)制和相應的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制，二次調(diào)制為擴頻調(diào)制，三次調(diào)制為射頻調(diào)制，以及相應的信息解調(diào)、解擴和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較，多了擴頻調(diào)制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征：(1)數(shù)字傳輸方式；(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴頻函數(shù))對被傳信息的信元重新進行調(diào)制實現(xiàn)的；(4)接收端用相同的擴頻函數(shù)進行相關(guān)解調(diào)(解擴)，求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴頻函數(shù)(也稱偽隨機碼)調(diào)制和對信號相關(guān)處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術(shù)的特點
擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號，其帶寬遠大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬，同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統(tǒng)具有以下特點。
1．抗干擾性強
擴頻信號的不可預測性，使擴頻系統(tǒng)具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾，干擾起不了太大作用。擴頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴展了信號帶寬，所以即使信噪比很低，甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下，仍能不受干擾、高質(zhì)量地進行通信，擴展的頻譜越寬，其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上，傳輸信號的功率密度很低，偵察接收機很難監(jiān)測到，因此擴頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的這些反射或散射信號與直達路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統(tǒng)中增加了擴頻調(diào)制和解擴過程，利用擴頻碼序列間的相關(guān)特性，在接收端解擴時，從多徑信號中分離出最強的有用信號，或?qū)⒍鄰叫盘栔械南嗤a序列信號疊加，這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現(xiàn)象，使擴頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發(fā)射功率下，擴頻信號分布在很寬的頻帶內(nèi)，無線信道中有用信號功率譜密度極低，這樣信號可以在強噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進一步檢測出信號的特征參數(shù)就更難了．所以擴頻系統(tǒng)可實現(xiàn)隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴頻系統(tǒng)具有高保密性。
5.易于實現(xiàn)碼分多址
在通信系統(tǒng)中，可充分利用在擴頻調(diào)制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進行解擴，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。
三、擴頻技術(shù)的發(fā)展與應用
在過去由于技術(shù)的限制，人們一直在走增加信號功率，減少噪聲，提高信噪比的道路。即使到了70年代，偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實，擴頻通信獲得極其迅速的發(fā)展．通信的發(fā)展史又到了一個轉(zhuǎn)折點，由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴頻通信．最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機+最佳接收機．幾十年來，最佳接收理論已經(jīng)很成熟，但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決，偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調(diào)制制度，構(gòu)成了最佳發(fā)射機．因此，有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴頻+相關(guān)接收這種認識，人們就不難預測擴頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代．擴頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信，碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環(huán)路，發(fā)揮越來越大的作用．接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng)，逐步發(fā)展、演變和升級而形成的．現(xiàn)代電信網(wǎng)絡分為3部分：傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)．由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚，往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”，各國都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展，因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應運而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經(jīng)營者和用戶不需申請授權(quán)就可以自由地使用這些頻段，而無線擴頻技術(shù)所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段．在無線接人系統(tǒng)中，擴頻微波與常規(guī)微波相比有著3個顯著的優(yōu)點：抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴頻微波接入技術(shù)相對有線接入技術(shù)來說，有成本低、使用靈活、建設快捷的優(yōu)勢，在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用．
擴頻微波主要應用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數(shù)據(jù)接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(wǎng)(Internet)接入。
四、結(jié)語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發(fā)展方向，是擴頻技術(shù)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點，使它的應用迅速從軍用擴展到民用通信中，它的易于實現(xiàn)碼分多址的特點，使它能與第三代移動通信系統(tǒng)完美結(jié)合，發(fā)展前景極為廣闊。
參考文獻：
[1]曾興雯等.擴展頻譜通信及其多址技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.
關(guān)鍵詞：數(shù)字通信；技術(shù)原理；應用
通信產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的重要組成部分，滲透在各行各業(yè)中，沒有通信技術(shù)的服務，各行業(yè)的正常運行和發(fā)展都會受到嚴重制約，可以說，不管是人們的日常生活還是工作生產(chǎn)都已經(jīng)離不開通信技術(shù)，一旦出現(xiàn)特殊的社會環(huán)境，迫使人們不得不減少外出而需要在室內(nèi)完成工作或者學習，這時候就需要強大的通信網(wǎng)絡來支撐，所以通信技術(shù)的發(fā)展顯得至關(guān)重要，隨著社會的進步，對通信技術(shù)也不斷提出更高的要求，只有滿足這些需求，通信產(chǎn)業(yè)才能更好的生存和發(fā)展。當前，我們早已邁進了數(shù)字通信時代，所以對數(shù)字通信技術(shù)進行分析，展望其未來的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。
1數(shù)字通信技術(shù)的原理
數(shù)字通信系統(tǒng)模型如圖1，數(shù)字通信就是利用數(shù)字信號進行信息的傳遞，所謂數(shù)字信號，在電子電路中是采用二值邏輯中的1和0來進行信息的表示，用多位二值數(shù)碼的組合表示不同的信息。而在現(xiàn)實中，大多數(shù)信息都是模擬信號的形式，可以通過模數(shù)轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后就可以在數(shù)字信道中進行信息的傳遞。為了保證信息傳輸?shù)目煽啃院捅Ｃ苄裕约盀榱颂岣咝诺赖睦寐剩趥鬏斨巴ㄟ^對數(shù)字信號采用不同的編碼方式，能夠大大提高抗干擾能力，降低外界或者系統(tǒng)自身噪聲的干擾。再利用調(diào)制器對信號進行調(diào)制，調(diào)制之后的信號頻譜得到擴展，更適合在信道中傳輸，充分利用信道，提高傳輸性能。同時，在數(shù)字信號系統(tǒng)中，同步也是非常重要的環(huán)節(jié)，如果時鐘同步或者幀同步不準確，也會直接導致信息出錯。信號通過有線或者無線信道傳輸?shù)浇邮斩撕螅俳?jīng)過解調(diào)、譯碼后可恢復信息。在數(shù)字通信系統(tǒng)中極其重要的技術(shù)還包括程控交換，在最初的電話交換機的基礎上逐步發(fā)展為數(shù)字程控交換機，利用存儲著交換控制程序的計算機來控制信息的接駁，信息的類型從最初單一的語音發(fā)展為多種形式的數(shù)據(jù)信息，程控交換機的使用使得通信系統(tǒng)的維護管理更加便捷可靠，增強了靈活性，功能更全面，在一定程度上，通過對軟件的控制來增強硬件的功能擴展，從而更好的提供通信服務。
2數(shù)字通信技術(shù)的優(yōu)點和缺點
2.1數(shù)字通信技術(shù)的優(yōu)點
（1）數(shù)字通信技術(shù)具有很好的抗干擾性能。信息在通過信道傳輸?shù)倪^程中，不可避免的會受到來自外界或者自身的噪聲干擾，但是數(shù)字信號不同于模擬信號，數(shù)字信號本身是離散的信號，通常采用二值邏輯來表示，實際應用中可以用脈沖的兩種不同狀態(tài)代表1和0，只要能控制噪聲信號不嚴重破壞脈沖的兩種狀態(tài)，就可以在接收端被識別，在這一點上，模擬信號是不能夠相比的，噪聲對模擬信號的影響是很明顯的，很容易使信號失真，所以相對來說數(shù)字通信技術(shù)的抗干擾能力強于模擬通信技術(shù)。（2）數(shù)字通信技術(shù)有較好的保密性能。用數(shù)字信號進行信息的表示、存儲和傳輸，更便于對信息加密，可以將數(shù)字信息進行各種運算處理，對其進行偽裝，常用的方法就是采用密鑰技術(shù)，一般密鑰很難被外界破解，從而保證了通信信息的保密性。（3）數(shù)字通信技術(shù)能實現(xiàn)遠距離的高質(zhì)量信號傳輸。信號在傳輸過程中，距離越長，損耗越大，那么就必須對信號進行放大，但是同時也會放大噪聲，甚至噪聲可能會覆蓋有用信號。在采用數(shù)字通信后，由于數(shù)字信號的波形在失真后可以通過整形電路恢復原有的信息，利用再生中繼器可以大大增加傳輸距離，同時又保證了信號的不失真性。（4）數(shù)字通信技術(shù)支持多種形式信息傳輸。隨著計算機、多媒體技術(shù)的發(fā)展，人們對信息的需求呈現(xiàn)多樣性，但是不論何種形式的信息，都可以轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，所以數(shù)字通信技術(shù)的普及也促進了綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的形成。（5）數(shù)字通信系統(tǒng)普遍采用大規(guī)模集成電路，具有體積小、重量輕、耗電低、后期維護方便等等優(yōu)勢。另外隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代通信大量使用光纖作為傳輸媒介，大大節(jié)省了成本，提高了傳輸速度，加強了信息的保密性。
2.2數(shù)字通信技術(shù)的缺點
（1）數(shù)字通信技術(shù)對頻帶的利用率較低。相對于模擬通信，同樣的電話業(yè)務，數(shù)字通信占用的帶寬遠高于模擬通信，當傳輸帶寬有限的時候，就會影響頻帶利用率。（2）數(shù)字通信系統(tǒng)的設備更加復雜、繁瑣。為了實現(xiàn)通信質(zhì)量的提高，就要增加信號處理的復雜程度，相應的，通信設備的功能更多也就更加復雜。雖然數(shù)字通信技術(shù)存在一些缺點，但是隨著寬帶信道的采用、窄帶調(diào)制技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，這些缺點已經(jīng)被弱化，數(shù)字通信必然會取代模擬通信，成為占主導地位的通信技術(shù)。
關(guān)鍵詞:CDMA 擴頻通信 同步 PN碼
一、前 言：
移動通信是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。移動通信不但集中了無線通信和有線通信的最新技術(shù)成就，而且集中了網(wǎng)絡和計算機技術(shù)的許多成果。在第三代移動通信的主要技術(shù)體制中，WCDMA-FDD/TDD（現(xiàn)稱為高碼片速率TDD）和TD-SCDMA（融和后現(xiàn)稱為低碼片速率TDD）都是由1998年12月成立的3GPP（第三代伙伴項目）進行開發(fā)和維護的規(guī)范，這些技術(shù)都是以CDMA技術(shù)為核心的。CDMA技術(shù)作為第三代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的主要技術(shù)，以及在它基礎之上發(fā)展起來的WCDMA和TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)將會更廣泛的應用于我們的生活之中，為我們帶來更多方便。
二、理論基礎及算法分析：
1、大步進快速捕獲方法的基本原理：
在這里我選用“大步進快速捕獲方法”來實現(xiàn)PN碼的同步，在擴頻通信系統(tǒng)中接收端的己調(diào)信號一般可以表示為：式中 是高斯白信道噪聲，T是相對發(fā)射機的時延，A是輸入信號載波幅度， 是偽噪聲碼， 是數(shù)據(jù)信息碼， 是載波角頻率， 是載波初始相位。
大步進搜索實現(xiàn)PN碼快速捕獲的實質(zhì)就是將要搜索的q相位單元分為q/m段，每段m /q個相位單元，用步進電路使本地PN碼逐段移動，即每次步進m個相位單元。每移動一段，做一次m路并列相關(guān)判決。由于大步進搜索每次相關(guān)判決同時對m個相位進行，而單步進搜索每次相關(guān)判決只對一個相位進行，故而大步進的捕獲時間較單步進可以縮短1/m實現(xiàn)快捕。
使用大步進搜索方法的快速捕獲系統(tǒng)的實現(xiàn)機理見圖3.1。圖3.1中S(t)為接收信號，它與m路本地PN碼相乘，每一路代表了一個PN碼相位，再經(jīng)窄帶濾波得到(1)～(m)這m路相關(guān)運算結(jié)果。將其送入多路比較判決電路，與門限 比較，當m路相關(guān)運算結(jié)果都小于判決門限 時，無相關(guān)輸出，代表這m個PN碼的相位都沒有與發(fā)端PN碼對齊，此時由判決輸出端控制步進電路，使本地PN碼大步進m位進入下一段相關(guān)處理，如果m路相關(guān)運算結(jié)果中有一路超過門限 有相關(guān)輸出說明該路(設為第i路)，代表的PN碼相位已經(jīng)與發(fā)端PN碼對齊，此時由判決輸出端控制步進電路停止步進，進入跟蹤階段。
2、大步進PN碼捕獲方法的算法分析
在本節(jié)分析中將采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖對捕獲過程建立數(shù)學模型，計算大步進快速捕獲方法的平均捕獲時間、捕獲時間方差。
對快速捕獲系統(tǒng)的捕獲性能分析，主要指平均捕獲時間和捕獲時間方差計算。運用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的思想來建立數(shù)學模型，使分析系統(tǒng)化、簡明化是由J.K.霍姆斯JACK.K.HOLEMS提出來的。概括地說，該方法對離散的時不變馬爾柯夫過程建立狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基礎上得到生成函數(shù)流程圖，運用信號流圖理論于生成函數(shù)流程圖求得生成函數(shù)，利用捕獲時間平均值及其方差與生成函數(shù)的一階導數(shù)和二階導數(shù)之間的關(guān)系，推導計算平均捕獲時間和捕獲時間方差。該方法適用于不同的捕獲方案分析，且分析直觀、簡明，易于理解，所以我們采用該方法來分析大步進快速捕獲系統(tǒng)的捕獲過程。為簡單起見本論文就大步進快速捕獲延遲鎖定環(huán)捕獲過程建立圓形狀態(tài)流程圖，對該圖作計算，對計算結(jié)果作分析。首先就研究的系統(tǒng)作一定的說明。
在實際系統(tǒng)中，捕獲過程具有不確定性，該不確定性由諸多因素造成。例：
A、兩PN碼起始相位相對位置是不確定的。
B、信道畸變，如衰減信道和外來干擾、人為或非人為。
C、載波頻率漂移(多普勒頻移)。
D、接收端加性白高斯噪聲的作用。
因此，捕獲時間也是不確定的，雖然捕獲時間的分布函數(shù)原則上能得到。
但在實踐中得到它是非常困難的，至少在精確形式上是困難的，因此只限于研究捕獲時間的平均值及其方差。
三、快速捕獲系統(tǒng)在MATLAB上的仿真：
1、使用系統(tǒng)仿真軟件MATLAB創(chuàng)建用戶代碼庫：
MATLAB最受人們歡迎的特點之一是其具有開放性，任何用戶可以通過對工具包源文件的修改或加入自己編寫的文件去構(gòu)成新的用戶專用工具包。這里我利用MATLAB來進行仿真。為了修改和編寫源文件，必須熟悉掌握SIMULINK的核心――S-FUNCTION 。
S-FUNCTION具有三種表現(xiàn)形式：
(1)框圖形式
(2)M文件形式
(3)MEX文件形式(C語言或FORTRAN語言子程序)。
本課題中采用第一種形式和第二種形式。
S-FUNCTION仿真工作原理如下:S-FUNCTION與SIMULINK非線性庫中的S-函數(shù)模塊配合使用。將S-函數(shù)模塊從非線性庫中拷貝到用戶自己的模塊框圖中，然后在模塊的對話框中定義調(diào)用的S-函數(shù)的名稱，則該模塊完成的功能由調(diào)用的S-函數(shù)決定。每個SIMULINK模塊都有三個基本參數(shù):輸入矢量u,輸出矢量Y和狀態(tài)矢量x。三者的連接關(guān)系如圖3.1。
輸入矢量，輸出矢量和狀態(tài)矢量的數(shù)學關(guān)系式如下：
式中: ，狀態(tài)矢量可以為連續(xù)狀態(tài)，離散狀態(tài)或兩者的混合狀態(tài)。在調(diào)用了M文件的S－函數(shù)模塊中，SIMULINK將狀態(tài)分為連續(xù)狀態(tài)和離散狀態(tài)兩部分，連續(xù)矢量放在狀態(tài)矢量的前半部分，離散矢量放在狀態(tài)矢量的后半部分。在仿真的特定階段，SIMULINK反復調(diào)用模型文件中的每一個模塊，控制它們完成特定的功能，如：計算輸出，更新離散狀態(tài)或計算狀態(tài)導數(shù)等。為了執(zhí)行初始化過程或中止仿真任務，在仿真開始部分和結(jié)束部分還要調(diào)用一些附加過程。圖3.3給出了SIMULINK進行一次仿真的完整流程。
SIMULINK首先對模型中包含S－函數(shù)模塊在內(nèi)的每個模塊進行初始化，然后進入仿真環(huán)。仿真環(huán)每運行一個周期稱為一個仿真步長。仿真的每一個步驟都要調(diào)用S－函數(shù)，直至仿真結(jié)束
創(chuàng)建一個用戶自定義的SIMULINK模塊的步驟為：
① 根據(jù)算法和公式編寫核心部分的S－函數(shù)。
② S－函數(shù)經(jīng)過通用S－函數(shù)模塊處理后，轉(zhuǎn)化為用戶自創(chuàng)建的模塊。
③ 根據(jù)要求的功能構(gòu)造用戶子系統(tǒng)(subsystem)，包括輸入端口，輸出端口，S－函數(shù)模塊和其它一些附加模塊。
④ 利用SIMULINK中的封裝功能將子系統(tǒng)封裝起來，生成用戶自定義的封裝對話框和圖標，為整個子系統(tǒng)提供統(tǒng)一的設置。具體設置包括模塊名稱，模塊類型，仿真參數(shù)，圖標符繪圖指令，模塊功能描述信息和模塊幫助信息。
這樣最終能得到一個用戶自定義的SIMULINK模塊，該模塊能完成所要求的功能。在本課題所要仿真的鎖相環(huán)中，很多模塊都采用調(diào)用S－函數(shù)的方式實現(xiàn)其功能，如信號產(chǎn)生模塊，邏輯控制模塊，擴頻碼產(chǎn)生模塊等。
2、系統(tǒng)模塊構(gòu)建設計：
（1）、信號模型：
該模塊的功能是產(chǎn)生二相相移鍵控(BPSK)調(diào)制的直擴碼序列。設一個chip內(nèi)有10個載波，一個chip采樣100次。
（2）、PN碼產(chǎn)生模塊：
模塊的功能是產(chǎn)生偽隨機序列，包括兩部分:一是模擬BPSK調(diào)制信號時用作調(diào)制碼，二是在接收后的本地偽隨機序列。可將捕獲后的結(jié)果與發(fā)射前的隨機碼相比較，檢驗捕獲結(jié)果。
3、系統(tǒng)仿真模型的構(gòu)建仿真：
單系統(tǒng)的仿真框，系統(tǒng)論證的寬帶濾波器和窄帶濾波器已經(jīng)合并入模塊中，參數(shù)選擇如上所述。
4、仿真結(jié)果：
按照系統(tǒng)仿真模型，最終得到的捕獲結(jié)果如圖所示
當捕獲成功時發(fā)端碼(上)與本地碼(下)的比較(單位:秒)
由上圖的結(jié)果是在m=5時得到的結(jié)果，可以清楚的看到，當捕獲成功時，接收端的隨機碼與本地偽碼的相位相差半個碼元，達到要求，實現(xiàn)PN碼的同步。此仿真實現(xiàn)了利用“大步進快速捕獲方法”對PN碼的同步。
四、結(jié)束語：
同步是CDMA通信系統(tǒng)中一個重要的實際問題。在通信系統(tǒng)中，同步具有相當重要的地位。通信系統(tǒng)能否有效地、可靠地土作，很大程度上依賴于有無良好的同步系統(tǒng)。通信系統(tǒng)中的同步又可分為載波同步、位同步、幀同步、網(wǎng)同步幾大類。
因此，對于相干擴頻通信系統(tǒng)而言，必須保證接收端與發(fā)送端實現(xiàn)信息碼元同步、PN碼碼元和序列同步和射頻載頻同步。只有實現(xiàn)了這些同步，直擴系統(tǒng)才能正常工作，可以說，沒有同步就沒有擴頻通信系統(tǒng)。擴頻通信中，主要關(guān)注的是PN碼的同步。
擴頻通信系統(tǒng)中的同步問題可分為三個方面，即偽隨機序列的捕獲，偽隨機序列的跟蹤和載波的同步。其中，偽隨機序列的捕獲是擴頻通信系統(tǒng)得以工作的基礎，而偽隨機序列的跟蹤和載波同步是保證系統(tǒng)性能的最關(guān)鍵因素。
本文圍繞CDMA擴頻通信系統(tǒng)中PN碼同步進行了研究，并實現(xiàn)了CDMA通信系統(tǒng)中的PN碼同步算法。
參考文獻
1、A. J.維特比著，李世鶴等譯，CDMA擴頻通信原理，1998
2、姜為民，CDMA系統(tǒng)中長PN碼的捕獲，武漢大學學報，1999年11月
3、吳薇，CDMA系統(tǒng)的PN碼技術(shù)，武漢理工大學學報
