通信原理教學(xué)精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇通信原理教學(xué)，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

在開始學(xué)習(xí)通信原理時，首先要接觸到通信系統(tǒng)的組成，通信的主要任務(wù)是克服距離上的障礙，迅速而準(zhǔn)確的傳送信息。對于電通信來說，首先要把信源的消息轉(zhuǎn)變成電信號，然后由發(fā)送設(shè)備將信號送入信道，接受設(shè)備對接受信號作相應(yīng)的處理后，送給信宿再轉(zhuǎn)換為原來的消息，這一過程可以用通信系統(tǒng)模型來概括［3］，如圖1所示。這一模型貫穿于整個通信原理的教學(xué)中，學(xué)生在學(xué)習(xí)通信原理時必須建立通信模型的概念。初學(xué)時往往建立不起來通信模型的概念，導(dǎo)致在后續(xù)知識的學(xué)習(xí)中思路不清。此時，采用類比法說明此模型，將正在進(jìn)行的教學(xué)活動比作通信模型，教師所講授的知識為信源，經(jīng)過空氣介質(zhì)傳送到信宿(學(xué)生)，教師的人體發(fā)聲系統(tǒng)為發(fā)送設(shè)備，學(xué)生的耳朵為接受設(shè)備，在教學(xué)活動進(jìn)行中，突然有學(xué)生推門進(jìn)入教室，或者有人大聲講話，必然會對正在進(jìn)行的教學(xué)活動產(chǎn)生影響，相當(dāng)于通信系統(tǒng)模型中的干擾，而且這一干擾是隨機(jī)的。利用正在進(jìn)行的教學(xué)活動類比通信系統(tǒng)模型，巧妙地找到與講授知識之間的聯(lián)系，然后再擴(kuò)展成書本上的內(nèi)容，幫助學(xué)生建立通信模型的概念，梳理學(xué)生學(xué)習(xí)思路，調(diào)動他們的學(xué)習(xí)積極性，從而培養(yǎng)學(xué)生多角度、多方位的思維能力。

(二)巧用類比法講解通信中復(fù)用方式

在通信原理教學(xué)中，常見的信號復(fù)用方式可以分為:頻分多路復(fù)用(FDM)、時分多路復(fù)用(TDM)、碼分多路復(fù)用(CDM)三種復(fù)用方式。頻分多路復(fù)用是通過對多路調(diào)制信號進(jìn)行不同載頻的調(diào)制，使得多路信號的頻譜在同一個傳輸信道的頻率特性中互不重疊，從而完成在一個信道中同時傳輸多路信號的目的［3］，即各路信號同時在同一信道上同時傳輸。時分多路復(fù)用是指各路信號同時在同一信道傳輸時占用不同的時間間隔，或者說是把時間分成均勻的時隙，每路信號在不同的時隙內(nèi)傳送。碼分多路復(fù)用(碼分多址)起源于擴(kuò)頻通信原理，信息傳輸時不分時隙，也不分頻道，是采用不同的PN碼序列對每路數(shù)字信號序列調(diào)制，進(jìn)行頻帶擴(kuò)展，并在同一個頻段上進(jìn)行傳輸［3］。對于這一知識點的講解，如果采用講授法來進(jìn)行教學(xué)的話，學(xué)生會對這三個概念死記硬背。而采用類比法，將上述三個概念放在一起講解，并利用正在上課的教室來說明此問題，即教室相當(dāng)于課程中的頻段。教師A在教室1此時進(jìn)行通信原理的教學(xué)，教師B在教室2并與同一時間進(jìn)行高等數(shù)學(xué)的教學(xué)，這兩個教學(xué)過程占用了不同的教室(即不同的頻段)，在同一時間內(nèi)傳輸不同的知識，相當(dāng)于兩路信號占用不同頻段，同時在同一信道傳輸，類似與通信中的頻分復(fù)用;教師A于8點到10點在教室1進(jìn)行通信原理的教學(xué)，教師B于10點到12點在教室1進(jìn)行高等數(shù)學(xué)的教學(xué)，這兩個教學(xué)過程在同一教室(即同一頻段)占用了不同的時間段進(jìn)行不同的教學(xué)內(nèi)容，類似與通信中的時分復(fù)用;如果同樣在教室1，有兩組學(xué)生同時用兩種不同的語言進(jìn)行各自組內(nèi)交流，相互不干擾，即A組用英語交流通信原理，B組用日語交流高等數(shù)學(xué)，類似與通信中的碼分多路復(fù)用。這樣利用記憶中結(jié)構(gòu)相似的知識，使學(xué)生清楚地理解這三個概念的本質(zhì)，并加以區(qū)分，同時可以滿足學(xué)生求知、求趣、求異、求新的特點。

(三)巧用類比法講解信息量的概念

通信系統(tǒng)的根本任務(wù)是傳輸信息，信息量是對通信系統(tǒng)的性能、質(zhì)量進(jìn)行定量分析與評價的一個物理量，把夠衡量信息多少的物理量叫做信息量［3］。信息是一個抽象的概念，它的量化以及如何量化更為抽象，如果按照教材描述只講其定義，學(xué)生理解不透徹，那么將信息量的概念類比成運輸貨物多少采用的“貨運量”來理解就會將抽象的概念具體化，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)與掌握。對于信息度量與事件出現(xiàn)的概率關(guān)系這一知識點，采用消息的事例說明。例如的消息為“明天太陽從西邊出來”、“明天太陽從東邊出來”、“今天下雨”、“客機(jī)墜落”，這四個事件發(fā)生的概率不同，不可能出現(xiàn)的事件、必然出現(xiàn)的事件和可能出現(xiàn)的事件。此時，讓學(xué)生體會聽到這四個消息的反應(yīng)與感受，通過感受體會傳遞的信息是有量值的，而且這個量值與事件發(fā)生的概率有關(guān)，越不可能發(fā)生的事件，人們越感興趣，傳遞的信息量就越大。“明天太陽從西邊出來”為不可能發(fā)生的事件，該事件出現(xiàn)的概率為0，傳遞的信息量為無窮大;“明天太陽從東邊出來”為必然事件，該事件出現(xiàn)的概率為1，它傳遞的信息量為0。以這樣熟悉的事例做類比，學(xué)生可輕松地接受這一知識點，同時又使學(xué)生積極參與到正在進(jìn)行的教學(xué)活動中。

(四)巧用類比法講解正交多載波調(diào)制(OFDM)

正交多載波調(diào)制是一類多載波并行傳輸體制，不同于傳統(tǒng)的并行體制，每路子載波的調(diào)制是多進(jìn)制調(diào)制，是把高速數(shù)據(jù)流分散到多個子載波上傳輸，多個子載波是正交的，是一種高效的數(shù)據(jù)傳輸方式。由于OFDM子載波頻譜允許重疊，其頻譜效率大大提高［3］。以上對OFDM概念的描述非常抽象，同時還有復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，此時采用類比法，將這種信號傳輸模式與馬路上行駛車輛類比，不同的載波占用不同的頻段，相當(dāng)于馬路上不同的車道，車輛各行其道，互不影響，即頻譜不重疊，這是傳統(tǒng)的并行體制，也就是普通的頻分多路復(fù)用，正交多載波調(diào)制允許子載波頻譜部分重疊，可以類比為行駛道路中的立交橋，在十字路口的立交橋，在不同方向上下幾層的車輛，在同一時間可以同時行駛互不影響，提高了交通運輸能力，即相當(dāng)于在有限的頻帶上頻譜可以重疊，提高了信息傳輸速率。對一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差，難以接受數(shù)學(xué)推導(dǎo)的學(xué)生而言，用這樣一個日常生活中常見的事例進(jìn)行類比，通過類比讓學(xué)生理解這種并行傳輸體制的思想，解決學(xué)生利用數(shù)學(xué)推導(dǎo)去掌握該知識點時存在的困惑，讓學(xué)生感覺通信原理的學(xué)習(xí)不再那么高深莫測，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生類比聯(lián)想的科學(xué)思維方式。

(五)結(jié)語

篇2

關(guān)鍵詞 通信原理；課堂教學(xué)；實驗教學(xué)；Matlab

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2013）24-0101-04

通信原理是通信工程、網(wǎng)絡(luò)工程、電子工程等信息類專業(yè)的專業(yè)必修課，以高等數(shù)學(xué)、概率論與統(tǒng)計學(xué)、線性代數(shù)及復(fù)變函數(shù)為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，涉及電路分析、信號與系統(tǒng)、隨機(jī)信號分析等專業(yè)基礎(chǔ)課的理論基礎(chǔ)。因此，通信原理課程具有理論性強(qiáng)、直觀性差、課堂教學(xué)中具有大量公式推導(dǎo)的特點。教學(xué)模式以多媒體教學(xué)為主、黑板板書為輔，教學(xué)效果較差，趣味性不強(qiáng)。學(xué)生反映教學(xué)內(nèi)容難度大，內(nèi)容抽象，不易理解，直觀性差。將仿真軟件融入課堂教學(xué)，使得實際中的公式推導(dǎo)過程，理論分析直觀性強(qiáng)，易于理解和接受。同時把計算的結(jié)果以仿真圖形的方式輸出，很容易使學(xué)生直觀地得到結(jié)果并且理解原理。而且，在對通信系統(tǒng)仿真時，通過仿真軟件對各種參數(shù)的修改一目了然，使得學(xué)生更好地理解系統(tǒng)原理，提高教學(xué)的有效性，獲得較好的課堂效果[1]。

Matlab是Math Works公司推出的一套高性能的數(shù)值計算和可視化的科學(xué)工程計算軟件[2]，支持解釋型語言輸入，編程實現(xiàn)簡單，具有豐富的數(shù)學(xué)函數(shù)功能支持。同時，Matlab軟件中的部件Simulink甚至可以采用圖形輸入的方式來搭構(gòu)所研究的系統(tǒng)。教師可以利用Matlab中的函數(shù)、模塊及直觀簡單的圖形界面，把難以理解的通信理論、系統(tǒng)構(gòu)成、信號波形的轉(zhuǎn)換通過課堂的多媒體設(shè)備直接展示給學(xué)生，不但使學(xué)生加深對理論知識的理解，而且增強(qiáng)了學(xué)生的感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂講授的效率。

1 課堂教學(xué)中采用Matlab

判斷段落碼的方法為先對信號的電壓值進(jìn)行歸一化處理，然后將歸一化的電壓值轉(zhuǎn)化為量化電平值，最后根據(jù)電平值所處的位置判斷其所在的段落位置。最后判斷出所在的段落碼后，再進(jìn)行段內(nèi)碼的編寫。段內(nèi)碼為4位碼，首先根據(jù)判斷出的段落碼確定這一段落內(nèi)的單位碼值，根據(jù)電平值和段落碼的起始位置來判斷電平值所在的段內(nèi)碼。

在實際教學(xué)中，學(xué)生通常對這一過程比較陌生，課堂上可先舉一個實際的電壓值作為實例。比如對一個變化范圍在[-6 V，+6 V]的正弦信號進(jìn)行抽樣，抽樣值為-2.4 V，對這個樣值編碼。首先，樣值為負(fù)，因此，極性碼a0=0。第二步對樣值進(jìn)行歸一化處理：。量化電平：由于1638.4∈[1024，2048]，因此段落碼為a1a2a3=110，位于第六段，段內(nèi)均勻分為16小段，每個小段的電平值為64。第三步為判斷段內(nèi)碼：1638.4=1024+9×64+64/2+6.4，所以量化電平位于第九段內(nèi)，段內(nèi)碼為a4a5a6a7=1001。由于段內(nèi)采用均勻量化，因此量化誤差為：6.4個量化單位。

當(dāng)輸入信號為正弦信號x（t）=sin2πt時，得到的PCM編譯碼圖形圖1所示。從圖1中可以看出，在抽樣序列是一個比較規(guī)則的正弦圖像，但經(jīng)過編碼后的解碼輸出是帶有一定的失真的正弦圖形，這是因為在編譯碼的量化過程中含有量化噪聲和量化誤差。在實際的教學(xué)中，學(xué)生往往不容易理解量化噪聲的概念，通過課堂的演示不但可以使學(xué)生對PCM編譯碼有了比較直觀的認(rèn)識，還可以把比較難講解的量化誤差的概念通過圖形演示的形式表現(xiàn)出來，使學(xué)生更容易接受。

2 Matlab用于實驗教學(xué)

目前，通信原理課程的實驗主要以硬件實驗箱，通過實驗箱上的各個模塊對各種通信現(xiàn)象進(jìn)行仿真，具有操作簡單、實現(xiàn)方便的特點。但由于只能對原理簡單的一些通信現(xiàn)象進(jìn)行驗證性分析，因此提不起學(xué)生的操作興趣。同時目前實驗箱上的實驗一般只針對數(shù)字調(diào)制，而很少涉及模擬通信調(diào)制解調(diào)的設(shè)置，不利于學(xué)生對模擬調(diào)制、解調(diào)原理的理解，因此需要添加軟件的輔助手段來進(jìn)行操作。利用Matlab可以設(shè)計一些需要學(xué)生獨立完成的實驗項目，要求學(xué)生根據(jù)需要設(shè)計一個符合要求的通信系統(tǒng)，建立數(shù)學(xué)模型，然后在Matlab的軟件庫中尋找合適的模塊，按照設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行連接，并進(jìn)行動態(tài)的仿真。由此調(diào)動學(xué)生的探索積極性，同時在設(shè)計系統(tǒng)、模擬系統(tǒng)和仿真過程中加深對相應(yīng)通信原理的理解，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信心和興趣。

以模擬通信中的殘留邊帶調(diào)制為例，以頻率為2 Hz和4 Hz的余弦信號與正弦信號的和信號為信源信號，假設(shè)這兩個信號的功率相同，總功率為2，載波頻率為10 Hz，圖2顯示了VSB調(diào)制信號的波形、相干解調(diào)后信號波形與原信號波形的比較以及VSB信號的功率譜密度圖形[4]。

在模擬通信調(diào)制解調(diào)原理的課堂講解中，由于雙邊帶（DSB）調(diào)制和單邊帶（SSB）的原理相對簡單，用公式推導(dǎo)和畫出圖形的教學(xué)手段，學(xué)生理解起來比較直觀和容易。因此，對這兩種模擬調(diào)制技術(shù)的原理比較容易理解，但對殘留邊帶調(diào)制技術(shù)往往覺得理解起來比較困難。通過Matlab軟件仿真具有較好的直觀性，便于學(xué)生理解原理。同時要求學(xué)生自己設(shè)計通信系統(tǒng)進(jìn)行編碼，增加了實驗的難度及學(xué)生動手實驗的興趣，提高了教學(xué)的效率。

3 結(jié)語

Matlab是功能強(qiáng)大的計算機(jī)仿真軟件，具有操作性強(qiáng)、易于上手、界面友好、開放性強(qiáng)等優(yōu)點，把Matlab軟件引入教學(xué)，能夠?qū)虒W(xué)起到很好的輔助作用。同時在通信原理的理論及實驗教學(xué)中，采用Matlab軟件不但可以向?qū)W生更好地闡釋通信的基本原理，而且仿真圖像的引入使學(xué)生加深了感性認(rèn)識和理性理解。同時，實驗中的設(shè)計仿真也增強(qiáng)了學(xué)生的編程能力，增加了學(xué)生動手的興趣，并且拓寬了學(xué)生的思路，增強(qiáng)了學(xué)生科研能力和計算機(jī)操作能力。

參考文獻(xiàn)

[1]程玲，徐冬冬.Matlab仿真在通信原理教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗室研究與探索，2010（2）：117-119.

[2]梅志紅，楊萬銓.Matlab程序設(shè)計基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005：3.

篇3

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(qiáng)的系統(tǒng)性、理論性和實踐性。目前學(xué)生在學(xué)習(xí)通信原理課程時，存在以下幾個問題：（1）傳統(tǒng)教學(xué)方法和手段單一，直觀性差、趣味性差，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高；（2）對學(xué)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(xué)只是簡單的將書本內(nèi)容照搬，對于突破傳統(tǒng)教學(xué)作用不大。針對上述學(xué)習(xí)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(xué)中，通過改變現(xiàn)有的教學(xué)模式，加深學(xué)生對知識的理解和掌握，從而獲得較好的教學(xué)效果。

1 Matlab軟件在理論教學(xué)中的應(yīng)用

對于理論較強(qiáng)的通信原理來說，涉及到的都是通信領(lǐng)域的概念，學(xué)生學(xué)習(xí)起來吃力。為了突破傳統(tǒng)教學(xué)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(xué)邊練，從而加強(qiáng)學(xué)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(jìn)行講解：在AM調(diào)制中，調(diào)制信號m（t）疊加直流成分，設(shè)，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(xué)生通過Matlab中的Simulink工具箱對調(diào)制解調(diào)模型進(jìn)行搭建，并完成相應(yīng)的參數(shù)設(shè)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(luò)檢波器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，Saturation的上限設(shè)為inf，下限設(shè)為0，LPF的截止角頻率設(shè)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(xué)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(xué)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(xué)生的興趣和積極性。

篇4

【關(guān)鍵詞】差錯控制；性能指標(biāo)；漢明碼；數(shù)據(jù)通信網(wǎng)

1.引言

“數(shù)據(jù)通信原理”是高等院校電子信息類學(xué)科非常重要的專業(yè)課。如何在民辦本科院校開設(shè)該課程成為了一個重要的課題。本文結(jié)合本校的具體情況從理論教學(xué)、實踐教學(xué)方面對該教學(xué)方式進(jìn)行了探索改革。

數(shù)據(jù)通信是計算機(jī)或終端之間的通信，也可以說是通信技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物。隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)通信技術(shù)也在日益更新。民辦院校的學(xué)生基礎(chǔ)較差，理解能力差，通過實際的教學(xué)發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式效果不佳，學(xué)生在理解上有難度，導(dǎo)致對學(xué)習(xí)此專業(yè)課產(chǎn)生負(fù)面情緒。具體存在的問題如下。

首先從學(xué)生的角度出發(fā)，學(xué)生對于這門課的先修課程如“通信原理”和”計算機(jī)通信網(wǎng)”等掌握不好會直接導(dǎo)致這門的理解程度。

其次從教學(xué)上看，如果按傳統(tǒng)的教學(xué)方式，教學(xué)效果不佳。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是指單純從本門課的內(nèi)容著手沒有如先修課程結(jié)合、只是闡述一些概念和原理沒有詳細(xì)的技術(shù)原理說明，也就是與實驗的理論出現(xiàn)了脫節(jié)、就目前衍生的新技術(shù)沒有進(jìn)行結(jié)合，也就是沒有把所學(xué)內(nèi)容結(jié)合到實際應(yīng)用中。

2.教學(xué)模式分析

2.1 結(jié)合實際應(yīng)用

數(shù)據(jù)通信的發(fā)展迅猛，在移動通信中從第一代模擬窩蜂移動通信系統(tǒng)產(chǎn)生至今，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。我們經(jīng)歷了2G、3G時代，現(xiàn)在已經(jīng)是4G時代了，而GSM技術(shù)已過時。這些都是學(xué)生身邊的例子。那么就可以通過實際例子讓學(xué)生了解具體通信專業(yè)的研究內(nèi)容，知道所學(xué)的基礎(chǔ)理論有什么用，讓學(xué)生有目的性的來學(xué)習(xí)這門專業(yè)課。下面就結(jié)合實際應(yīng)用的教學(xué)方式做具體介紹。

例如在講解數(shù)據(jù)通信中的差錯控制原理時，可以先列舉出一些實際例子，如在網(wǎng)上匯款時除了要輸入密碼還需要輸入一個動態(tài)碼，或銀行匯款時除了要寫匯款金額外要寫中文字樣的總款額，這里的動態(tài)碼和中文字樣的款額都是多余的內(nèi)容，那么這些多余的內(nèi)容起到什么了作用？它可以保證用戶的安全和確保信息的可靠性。在通信中的發(fā)送端我們要傳遞一些有用的信息，為了確保在接受端能正確接收這些信息，我們也需要增加一些多余的信息來保證有用信息的可靠。這些多余的信息在通信中稱為監(jiān)督碼。這就引出了差錯控制的概念。

那么究竟信息碼后要加幾位監(jiān)督碼才能保證接收端能收到正確的信息呢？這里以“打籃球”為例，收發(fā)雙方約定好，用“1”表示球進(jìn)了，用“0”表示球沒進(jìn)。當(dāng)接受端接收到一個“1”時認(rèn)為球進(jìn)了，接受端接收到一個“0”時認(rèn)為球沒進(jìn)。假設(shè)傳輸過程中出現(xiàn)了錯碼，發(fā)送端發(fā)送一個“0”時，接收端接收的是“1”，此時接收端是無法知道接收的信息是錯的。

我們加一些監(jiān)督碼來觀察一下是否可以發(fā)現(xiàn)錯碼，在原來“1”和“0”后分別多加一位監(jiān)督碼“1”和“0”，此時收發(fā)雙方約定用“11”表示球進(jìn)了，用“00”表示球沒進(jìn)。通常在傳輸過程中要么沒有錯碼要么錯一位碼，假設(shè)傳輸過程中出現(xiàn)了錯碼，發(fā)送端發(fā)送“11”時，接收端接收的是“10”，此時接收端知道產(chǎn)生了錯嗎，但究竟發(fā)送的是“11”還是“00”呢，不知道。這時我們再多加一位監(jiān)督碼來驗證一下可以得出結(jié)論，當(dāng)沒有監(jiān)督碼時檢測不出錯誤，當(dāng)加一位監(jiān)督碼時可以檢測到錯誤但不能糾正錯誤，當(dāng)加兩位監(jiān)督碼時可以檢測到錯誤并能糾正錯誤。這就引出了差錯控制的原理。

我們發(fā)現(xiàn)監(jiān)督碼加的越多糾檢錯能力越強(qiáng)，那是不是越多越好的？從數(shù)據(jù)通信的性能指標(biāo)出發(fā)，監(jiān)督碼越多傳輸效率越低，在回到網(wǎng)上匯款那個例子來看，如果動態(tài)碼越多花費的時間也就越多，相當(dāng)于在信道中傳輸?shù)亩嘤嘈畔⒍啵敲幢厝挥绊憘鬏斝省Ｄ敲淳烤贡O(jiān)督碼加幾位號呢？之后便可以給學(xué)生引入一些概念了，如漢明碼、循環(huán)碼和線性分組碼。

這些例子形象具體便于學(xué)生理解，其中在每講完一個知識點后提出新的問題讓學(xué)生思考，在與學(xué)習(xí)探討的過程中引出新的解決方案，導(dǎo)出方法和原理。運用學(xué)生身邊例子可以深入淺出的加深學(xué)生對知識點的理解，對于復(fù)雜問題要引導(dǎo)學(xué)生自主思考，從簡單現(xiàn)象入手總結(jié)一般性，以提高學(xué)生思維能力。

2.2 更新教學(xué)手段

教學(xué)手段改革是提高教學(xué)質(zhì)量的重要方式。在教學(xué)手段上采用傳統(tǒng)手段和現(xiàn)代多媒體技術(shù)相結(jié)合。傳統(tǒng)教學(xué)手段是采用黑板和粉筆， 這用方式在“數(shù)據(jù)通信原理”的教學(xué)中有利有弊。由于這門課涉及的公式推導(dǎo)很多，如果單純的在黑板上寫公式這樣既效率低，教學(xué)效果也不好。如果簡單的把教學(xué)內(nèi)容制成課件，這樣內(nèi)容的信息量雖然大，但學(xué)生在理解上有困難。因此不能片面強(qiáng)調(diào)單一教學(xué)手段。對于復(fù)雜公式、各種波形圖、頻譜圖則使用多媒體，這樣教學(xué)內(nèi)容既生動又直觀，對于難理解的地方在板書作出強(qiáng)調(diào)，這樣的教學(xué)手段事半功倍，提高了教學(xué)效果。

3.實驗教學(xué)改革

課堂教學(xué)改革是課程改革系統(tǒng)工程中的一個重要組成部分，其具體目標(biāo)是實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，即促使學(xué)生自主、合作、探索的學(xué)習(xí)方法。“數(shù)據(jù)通信原理”是一門理論與實踐結(jié)合性較強(qiáng)的工具式課程。課堂上的內(nèi)容是可以在學(xué)生操作的過程中，通過思索能夠獲得的。

理論結(jié)合實際應(yīng)用是學(xué)好本門課的有效手段，這也就決定了實驗課重要性。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式是“模仿式”教學(xué)，即老師對所做實驗進(jìn)行原理分析，給學(xué)生做具體演示，然后學(xué)生進(jìn)行模仿，當(dāng)實驗結(jié)果達(dá)到規(guī)定的數(shù)據(jù)要求時認(rèn)為實驗成功。這種傳統(tǒng)教學(xué)方法的教學(xué)不佳，下面列舉幾種改革方法。

3.1 “創(chuàng)新法”實驗教學(xué)模式

“創(chuàng)新法”是事先給學(xué)生做出一個實驗，演示具體的波形，在此基礎(chǔ)上提出一些改良方案，讓學(xué)生“創(chuàng)新”。最后讓學(xué)生演示所得結(jié)果，進(jìn)行討論。這種方法是把大部分時間交給學(xué)生，讓學(xué)生通過所學(xué)知識進(jìn)行拓展，加深對課程內(nèi)容的理解，進(jìn)而提到學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。

3.2 “開放式”實驗教學(xué)模式

在規(guī)定學(xué)時之外開放一周實驗室，開放時間段是每天晚上19：00―21：00，事先對學(xué)生進(jìn)行分組，每組3個人，每組發(fā)放一本實驗指導(dǎo)書，老師給出10個實驗題目，每組選擇其中的三個題目去完成。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，相應(yīng)的給出一些“優(yōu)惠政策”，如具體完成時間自己掌握，可以天天來也可以不用天天來。對最先提出設(shè)計方案并能完成實驗的前5組學(xué)生進(jìn)行答辯，如實驗結(jié)果達(dá)到要求的話，平時成績滿分。對實驗完成質(zhì)量高并有創(chuàng)新點的學(xué)生，期末卷面成績上會給予加分。結(jié)合我院情況，往往實驗課積極思考并能提前完成實驗規(guī)定任務(wù)的學(xué)生期末的考試成績也是名列前茅的。

3.3 利用Matlab仿真

Matlab是這門課的先修課程，學(xué)生對這個軟件比較熟悉，所以可以利用Matlab讓學(xué)生仿真對數(shù)據(jù)通信課程所涉及內(nèi)容。進(jìn)行仿真具有形式生動、形象直觀、啟發(fā)性強(qiáng)的優(yōu)點。它既能增強(qiáng)學(xué)生更好的學(xué)習(xí)這門課，又能彌補實驗場地、儀器設(shè)備和經(jīng)費缺乏的不足。具體的方法是提前把要進(jìn)行的實驗任務(wù)布置給學(xué)生，讓學(xué)生自行仿真，在實驗課時檢查學(xué)生的仿真結(jié)果。對此實驗的基礎(chǔ)上對學(xué)生提出新的問題和任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神。

4.結(jié)語

“數(shù)據(jù)通信原理”課程的教學(xué)改革需要一個長期的過程，理論與實踐相結(jié)合，本文就教學(xué)和實驗方面進(jìn)行了探討，主要分析了教學(xué)和實驗中存在的問題提出了改革方法，通過自己的教學(xué)實踐，提出了一些針對本校教學(xué)的具體方案，旨在培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和團(tuán)隊意識，在競爭的氣氛下，使學(xué)生能更有效、有意識地掌握所學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生高效的意識和競爭意識。

參考文獻(xiàn)

[1]張大均.教育心理學(xué)[M].北京：人民教育出版社，2004.

篇5

“通信原理”是通信和電子工程類的一門專業(yè)基礎(chǔ)核心課程，也是后續(xù)“移動通信”、“衛(wèi)星通信”等專業(yè)課的基礎(chǔ)。該課程特點是涉及知識面廣，公式和數(shù)學(xué)推導(dǎo)較多，很多概念和原理比較抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)起來普遍比較吃力。而在教學(xué)過程中全方位引入實驗?zāi)K，一方面可以變抽象為直觀，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，另一方面也可以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。

本著循序漸進(jìn)、靈活多樣的原則，結(jié)合通信原理教學(xué)內(nèi)容，我們設(shè)計了多層次的的實驗體系。所謂多層次包括兩方面含義，一是在實驗類別上有層次之分，包括演示驗證、模塊構(gòu)建、自主編程和硬件實現(xiàn)等多個層次；二是在具體實驗內(nèi)容的設(shè)置上也有由簡到繁、由易到難的層次之分。

一、層次化實驗體系的構(gòu)建和實施

為便于實施，我們重點構(gòu)建了基于計算機(jī)這個特殊的實驗室完成的通信原理實驗，其中的演示驗證、模塊構(gòu)建和自主編程實驗采用了mathworks公司的matlab/simulink軟件，而硬件實現(xiàn)則是基于自主研發(fā)的dsp+fpga硬件平臺展開，由學(xué)生在ccs和quartus環(huán)境下完成編程、下載和調(diào)試工作，同時我們也編制了配套的實驗指導(dǎo)書。

1.基于matlab庫函數(shù)的演示驗證性實驗

演示驗證性實驗屬于最簡單的一本文由收集整理類實驗，利用matlab庫函數(shù)及自行開發(fā)的一些函數(shù)包，根據(jù)實驗指導(dǎo)書簡單輸入幾條命令，便可直觀得出結(jié)果。以基帶傳輸碼型及其頻譜分析為例簡述其過程：

b=binary（1000）； %產(chǎn)生隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)據(jù)

x=wave_gen（b，’unipolar_nrz’）； %產(chǎn)生單極性不歸零碼

subplot（211），waveplot（x）； %顯示時域波形

subplot（212），psd（x）； %顯示功率譜密度

其中binary、wave_gen、waveplot和psd等均為自行開發(fā)的函數(shù)包，其余函數(shù)為matlab自帶。學(xué)生只需輸入上述4條命令，即可完成信號產(chǎn)生、波形成型、畫時域和頻域波形等功能，從而快速驗證所學(xué)理論。此類實驗開設(shè)簡單，能覆蓋通信原理所有核心內(nèi)容，既可用于課下練習(xí)，也可用于課堂演示，主要目的在于加深對抽象理論的感性認(rèn)識。由于此類實驗無需關(guān)注具體實現(xiàn)細(xì)節(jié)，故學(xué)生的自主參與程度低。

2.simulink模塊構(gòu)建實驗系統(tǒng)

simulink是matlab下的一個軟件包，主要用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析，其最大的特點是模塊庫豐富，且簡單易學(xué)，只需使用鼠標(biāo)拖放相關(guān)模塊并將其連接即可。利用simulink結(jié)合通信模塊庫可以快速構(gòu)建出實驗系統(tǒng)模型，此類實驗主要用于基本概念、基本原理的快速建模和仿真。例如在講授低通抽樣定理時，可以利用simulink模塊建立如圖1所示模型，形象展示抽樣定理的內(nèi)涵。其中原模擬信號由隨機(jī)信號通過模擬低通濾波得出，其截止頻率即為模擬信號的最高頻率；采樣脈沖由脈沖產(chǎn)生器產(chǎn)生；采樣過程由乘法器完成；采樣信號由另一個模擬低通濾波器以恢復(fù)原信號。通過修改采樣脈沖序列的周期來模擬不同的采樣速率，可以方便的觀測原信號和抽樣信號的時域頻域波形，從而加深對低通抽樣定理內(nèi)涵的理解。對該模型稍加修改還可以演示平頂抽樣以及帶通抽樣原理。

此類實驗需在熟悉了相關(guān)理論及其實現(xiàn)框圖后實施，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生可按要求自行設(shè)計，自主參與程度較高。

3.matlab自行編程構(gòu)建基本模塊

利用matlab現(xiàn)成的函數(shù)包或者simulink模塊可以對“通信原理”課程中的理論部分進(jìn)行快速演示和驗證，但為了加深對重點內(nèi)容的理解和靈活運用，還需要利用m文件自行編程來實現(xiàn)某些重要模塊，這也對學(xué)生提出了相對較高的要求。表1列出了“通信原理”課程中的一些主要實驗，其中每一個模塊又分別從容易、較難、難三個層次給出了相關(guān)的具體實驗內(nèi)容，比如基帶傳輸系統(tǒng)的仿真實驗，隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的產(chǎn)生以及基帶碼型的選取非常容易，觀察時域和頻域波形也不困難，難點是發(fā)送和接收濾波器的設(shè)計，如果發(fā)端采用的是理想矩形成形濾波，則收端的匹配濾波實現(xiàn)相對較容易；而如果采用的是更加實用的升余弦成形濾波，則收端的匹配濾波以及相關(guān)的處理就要復(fù)雜得多，實現(xiàn)的難度也更大；在基帶傳輸系統(tǒng)性能仿真中看似簡單但極易出錯的一個模塊就是加噪聲，給定信噪比后，需要結(jié)合成形后的發(fā)送信號的平均功率，準(zhǔn)確計算出噪聲的方差后才能產(chǎn)生合適的噪聲，否則得出的性能曲線就不會與理論曲線吻合；而基帶系統(tǒng)仿真中的一些輔助觀測模塊，如星座圖和眼圖等，以及存在碼間串?dāng)_時的均衡技術(shù)等實現(xiàn)的難度也有所不同，可以根據(jù)學(xué)生的實際情況分層次組織實驗。

表1　通信原理主要實驗分類表

容易 較難 難

碼型及頻譜分析 單/雙極性不歸零碼/歸零碼（半占空）；差分碼 任意占空比歸零碼；ami碼 hdb3碼編譯碼；基于fft的頻譜分析

基帶傳輸系統(tǒng) 信號產(chǎn)生；基帶碼型選取；時域頻域波形的觀測 矩形成形及匹配濾波；星座圖模塊 升余弦成形及匹配濾波；加噪、眼圖、均衡等模塊

轉(zhuǎn)貼于

二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制 信號產(chǎn)生；2ask/2fsk/

2psk調(diào)制的實現(xiàn)；時頻域波形觀察 2ask/2fsk/2psk解調(diào)的實現(xiàn) 加噪聲模塊；匹配濾波；最佳接收模塊

現(xiàn)代調(diào)制系統(tǒng) qpsk調(diào)制解調(diào)及抗噪性能仿真 oqpsk調(diào)制解調(diào)及抗噪性能仿真 π/4 dqpsk/msk調(diào)制解調(diào)及抗噪性能仿真

信道編碼 （7，4）漢明碼的編譯碼 循環(huán)碼的編譯碼 卷積碼的編譯碼（viterbi）

此類實驗對學(xué)生要求較高，在深刻理解相關(guān)概念和原理的基礎(chǔ)上，還要進(jìn)一步研究其實現(xiàn)細(xì)節(jié)，每一模塊均由學(xué)生自行編程實現(xiàn)，自主參與程度高。

4.dsp+fpga的硬件平臺實現(xiàn)

上述實驗均是基于matlab/simulink的軟件仿真實驗，為了能從實踐角度進(jìn)一步驗證所學(xué)理論，需對相關(guān)模塊的硬件實現(xiàn)展開實驗。為此，教學(xué)組開發(fā)了一款基于dsp/fpga加專用射頻模塊組成的通信系統(tǒng)教學(xué)實驗平臺，其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

其中ti公司的兩塊dsp芯片tms320c5416和tms320c6713分別用于發(fā)射和接收模塊的基帶處理，altera公司的fpga芯片ep2c8t144用于完成數(shù)字上下變頻；專用射頻模塊的工作頻率為225-512mhz。基于該平臺，既可以單獨實現(xiàn)hdb3編譯碼、漢明碼編譯碼、基帶成形濾波、同步等模塊，也可以構(gòu)建基于bpsk等調(diào)制方式的完整的通信系統(tǒng)，進(jìn)而通過示波器、無線通信分析儀等設(shè)備觀測眼圖、星座圖、時頻域波形等。

完成基于硬件平臺的通信原理實驗，不僅需要學(xué)生具備系統(tǒng)的理論知識，也需要具備相關(guān)的dsp、fpga開發(fā)基礎(chǔ)，此類實驗一般需由多人組成團(tuán)隊協(xié)作完成，可在課程后期或課程結(jié)束之后的通信系統(tǒng)綜合實驗階段實施，也可作為學(xué)生科技創(chuàng)新或畢業(yè)設(shè)計工作的一部分。