通信原理论文范文

2022-05-13

近日小编精心整理了《通信原理论文范文(精选3篇)》,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。摘要:针对通信原理实验教学传统实验箱模式和计算机仿真模式存在的弊端,探索出新的逐级提高的三级教学模式。首先进行模块化的验证性实验,然后进行模块功能自主实现的仿真设计型实验,最后上升为结合硬件描述语言和硬件平台的综合设计型实验。教学实践表明,新的教学模式能较好地激发学生的学习兴趣,增强学生的实践动手能力和科技创新能力,有效地提高了通信原理的教学效果。

第一篇:通信原理论文范文

扩频通信系统原理

Don Torrieri

Principles of

Spread-Spectrum

Communication Systems

2005, 444pp.

Hardcover EUR 72.95

ISBN 0-387-22782-2

D.托里著

扩频通信最初是作为保密通信的方法用在军事通信中,现在,扩频通信已经成为商业移动通信的核心技术。本书是一本介绍扩频通信的专著,提供了扩频系统的基础理论公式的推导,虽然侧重扩频理论,但在具体实例上,作者还是根据问题的重要性及对研究人员的兴趣加以选择讲解的。每章的最后配有练习题,可以帮助读者更好地理解问题;书后还有四章附录,介绍了阅读本书时所要掌握的数学原理。

全书共分7章。第1章信道编码;第2章直接序列扩频,给出了性能评价和各种实现方式;第3章调频系统,介绍调制方法和频率合成器;第4章码子同步,介绍了直接序列和调频图案的同步方法;第5章无线通信的信道衰落,介绍了时间和频率选择性衰落;第6章CDMA系统,介绍了DS/CDMA和FH/CDMA系统以及蜂窝网的功率控制和多用户检测;第7章扩频信号的检测。

本书简洁的描述了扩频通信,对于经典理论公式的推导清晰,适合从事有数据通信基础背景的学生或工程人员阅读参考。

陆彦斌,硕士生

(中国科学院计算技术研究所)

Lu Yanbin, Master

(Institute of Computer Technology, the Chinese Academy of Sciences)

第二篇:通信原理实验教学探讨

摘要:针对通信原理实验教学传统实验箱模式和计算机仿真模式存在的弊端,探索出新的逐级提高的三级教学模式。首先进行模块化的验证性实验,然后进行模块功能自主实现的仿真设计型实验,最后上升为结合硬件描述语言和硬件平台的综合设计型实验。教学实践表明,新的教学模式能较好地激发学生的学习兴趣,增强学生的实践动手能力和科技创新能力,有效地提高了通信原理的教学效果。

关键词:通信原理;实验教学;教学改革

通信原理课程是通信工程、信息工程、网络工程、信息对抗等电子信息类专业的一门重要理论课程,也是一般专业基础课与专业课之间的“桥梁”课程,承担着从一般基础理论到实践应用、从个体功能到整体系统的重要过渡,对培养学生通信理论分析与综合应用能力有着非常重要的作用。[1]

然而,该门课程理论性强,公式和相关数学推导繁多,许多概念和原理非常抽象,这就需要在理论教学中合理而高效地引入实验环节,将枯燥抽象的概念和原理具体化、形象化。这样,既可以让学生深入地掌握理论知识,又可以提高学生的学习兴趣,锻炼学生的实际动手能力。

一、通信原理实验教学现状

1.传统的实验箱教学模式

目前的通信原理实验教学主要采用传统的通信原理综合实验箱进行验证性实验。学生在整个实验过程中只需根据实验内容找到相应的电路板模块,然后按照实验操作步骤进行简单的连接电路和拨动开关就可以利用示波器观察输出波形和相关数据。实验操作简单,验证效果直观形象,能够加深学生对相关理论的理解。

然而,这种实验箱模式的实验教学对培养学生综合思维能力、创新能力和动手能力方面所起的作用不大,主要体现在:第一,学生在做这类实验时往往不考虑实验原理,不做电路分析,只是机械地在实验箱电路板上进行连线测试,在预留的测试点观察波形和数据,甚至波形和数据是否正确都不知道。实验做完后,通过抄写实验指导书上的实验步骤和公式,简单整理数据便形成了实验报告,导致实验报告几乎是千篇一律。第二,这类验证性实验动手调节部分少,实验过程中也几乎不会遇到操作难点,这样经过两到三次实验后,学生对这种就是“看波形”的实验不再感兴趣,学习积极性下降,自然影响对通信原理理论知识的理解和掌握。

2.计算机仿真实验教学模式

传统的实验箱教学模式,一台套的实验设备包括通信原理综合实验箱、示波器、万用表、函数信号发生器、误码测试仪等,并且一般情况下需要购置20台套才能基本满足实验开课需求,花费非常大。因此,采用计算机进行仿真实验是很好解决实验室建设经费紧张的教学模式。

通常应用于通信原理课程实验的仿真软件主要有两种[2,3]:一是Matlab中的Simulink仿真平台。该平台可以进行交互式的动态仿真,用户可以利用模块框图方便地设计出仿真模型,不需要对模块内部进行任何的硬件和软件设计,仿真过程简单,结果形象。二是System View软件。利用该软件进行系统设计时,只需从配置的图符中调出有关图符,进行各个图符的参数设置和相互间的连线,即可进行仿真操作,给出分析结果。

计算机仿真的实验教学模式开设简单,方式灵活,既可以在多媒体课堂教学中演示,也可以以作业的形式让学生课后练习,能很好地加强学生对抽象概念的理解和感性认识,促进通信原理理论部分的理解和掌握;然而,计算机仿真教学模式同传统实验箱模式类似,只能给学生提供直观形象的波形展示,理解整个通信系统的模块组成,而各模块功能如何具体实现学生仍然未知,限制了学生从认知系统到设计系统的能力提高过程。

二、通信原理三级实验教学模式

针对上述通信原理实验教学存在的弊端,笔者所在的教学团队根据多年的实验教学探索,摸索出一条行之有效的三级实验模式,即验证性实验、仿真实现型实验、综合设计型实验逐级提高的实验教学模式。我校的通信原理实验课程通常包含10课时的课程实验和一周左右的课程设计,因此前两级实验安排在课程实验中进行,而综合设计型实验安排在课程设计中进行。具体的实验教学内容如下:

1.验证性实验

该级实验主要让学生掌握各类通信系统的模块构成以及通信信号在经各模块处理后的波形变化,使学生对抽象的通信原理理论有直观形象的感性认识。这部分实验可以通过通信原理实验箱进行或者利用更灵活的计算机仿真实现。在此以Simulink平台并以DSB调制解调系统为例进行说明。首先利用Simulink提供的模块库,找到构建系统所需的信号发生器、DSB AM调制模块、高斯信道模块、DSB AM解调模块以及波形显示模块(如图1所示),然后设置相关模块的仿真参数并连接即可。由于实验课学时有限,该级实验可以分解为课程实验、课堂演示实验以及课后作业式实验,使学生能尽可能多地完成一些典型的通信系统。

2.仿真实现型实验

初级的验证性实验可以简单地对理论知识进行验证与演示,但学生对模块内的结构原理缺乏细节性认识和掌握,因此也就无法较深刻地理解掌握理论知识。基于此,让学生脱离仿真软件模块,自主实现相应的模块功能既能促进对理论知识的深刻理解,又能增强算法实现能力,为后续的综合设计型实验打下较好的基础。以图1为例,DSB AM调制模块主要考虑实现调制信号和载波信号的乘积运算;高斯信道模块可以用已调信号和高斯噪声信号的加法运算来实现;而DSB AM解调模块则除了进行待解调信号与载波信号的乘法运算外,还需设计低通滤波器对乘积信号进行低通滤波处理。从该例可以看出,只有对DSB AM调制解调系统有非常清晰的原理性认知,才能有的放矢地设计相应的仿真性算法;同时,借助前一级的验证性实验所观察到的波形规律,可以很轻松地对仿真性的波形结果进行判定,以方便算法中相关参数和设计性结构的调试。显然,这一过程对通信原理相关知识从理论到实践有了更透彻清晰的理解和掌握。

3.综合设计型实验

通常情况下,学生在学习通信原理课程前已经学习过有关EDA技术的课程。EDA技术是现代电子设计技术的核心,它以EDA软件工具为开发环境,采用硬件描述语言,以可编程器件为实验载体,可实现源代码编程、自动逻辑编译、逻辑分割、逻辑综合、布局布线、逻辑优化和仿真等功能,并以ASIC、SOC芯片为目标器件,是以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化的设计技术。[4]因此,将EDA技术引入到综合设计型实验中,学生不仅要进行硬件设计,也需要利用硬件描述语言(如VHDL语言)进行软件编程,是学生硬件和软件综合设计能力的培养。

为方便说明,以简单的振幅键控(ASK)解调系统为例,其相应的建模方框图如图2所示。解调器包括分频器、计数器、寄存器和判决器等。分频器对时钟信号进行分频得到与发端数字载波相同的数字载波信号;寄存器在时钟的上升沿到来时把数字ASK信号存入到寄存器中;计数器利用分频器输出的载波信号作为时钟信号,在其上升沿到来时对寄存器中的ASK载波个数进行计数,当计数值m > 3时输出为“1”,否则输出为“0”;判决器以数字载波作为判决时钟,对计数器输出信号进行抽样判决,并输出解调后的基带信号。根据上述建模思想进行VHDL语言编程,然后进行编译和时序仿真后,下载到FPGA目标器件中,以实现硬件设计功能。

该级实验主要采用课程设计的形式,也可以以科技创新活动的形式开展。时间相对充裕,学生可以有充分的时间查找资料,论证设计方案,验证实验结果。通过该级实验可以发挥学生的主观能动性,提高学生分析问题、解决问题的能力,为学生以后进入工作岗位提供很好的动手锻炼机会。

三、三级实验模式教学成效

多年来,笔者所在的教学团队根据学生的学习反馈,兼顾理论教学需要和学生的学习兴趣,不断调整上述各级实验的实验项目和要求,取得了明显的成效。首先,通信原理课程的学习兴趣提高,课程不及格率呈逐年下降趋势;其次,学生进行电子通信系统设计的兴趣明显增强,报名参加校级和全国性电子设计大赛的人数逐年增加,也取得了较好的成绩。如2013年有15组学生分别获得全国大学生电子设计大赛湖北赛区一、二、三等奖;再次,考研学生以通信原理作为专业课的人数逐年增加,毕业论文选题为通信系统设计方向的也明显增多。

四、结语

采用三级实验教学模式,由易到难,循序渐进推进通信系统的认知和设计,能有效克服学生的畏难情绪,逐渐培养学生的学习兴趣,使学生能更深刻地理解和掌握通信原理相关理论和知识,为后续课程的学习和工作实践打下了良好的基础。

参考文献:

[1]达新宇,陈校平,邱伟,等.通信原理实验与课程设计[M].第二版.北京:北京邮电大学出版社,2009.

[2]张水英,徐伟强.通信原理及Matlab/Simulink仿真[M].北京:人民邮电出版社,2012.

[3]罗卫兵,孙桦,张捷.System View动态系统分析及通信系统仿真设计[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.

[4]段吉海,黄智伟.基于CPLD/FPGA的数字通信系统建模与设计[M].北京:电子工业出版社,2006.

(责任编辑:王祝萍)

作者:崔文超?龚国强?唐庭龙?魏康林

第三篇:《通信原理》课程建设探讨

摘要:围绕“研究性教学”的教学理念,本文分析了《通信原理》课程现状和在人才培养中的地位,指出存在的问题和需要改进的方向,从如何提高师生互动效率、培养学生主动学习能力、加强实践环节和进一步设计教学资料等方面进行了深入讨论和实践探索。

关键词:通信原理;教学设计;实践教学;研究性教学

一、课程概况

《通信原理》课程是我校电信与自动化学院通信、电子专业的专业必修课,课时量大,理论性强,是通信类课(《数据通信》、《扩频通信》、《卫星通信》等)的基础课程,在人才培养中起着承上启下的重要作用。而通信又是一个发展迅速、新技术新应用层出不穷的领域,这些都对《通信原理》的课程建设提出更多更高的要求[1-3]。

二、课程建设内容

(一)基于问题的教学提高师生互动

我校学生多,教师少,师生比太小的问题一直比较突出。除双语实验班外,《通信原理》的教学班学生人数均在100名左右。这样的学生规模,在实际授课实践中很难进行有效的师生互动。一般来说,小班授课更有利于教学活动的组织,但在目前无法短时间内分成小班授课的条件下,我们采用了其他方式,如基于问题的教学模式,来促进师生间的互动,引导学生主动学习。具体来说,先对课程进行梳理,分析各个教学单元中每一章、每一节的知识体系,得到知识间的逻辑、递进等关系,然后每章给出一个大问题,大问题由各个小问題来支撑。授课时先大致讲一下本章导论,然后给出问题,让学生带着问题去学习。例如,“差错控制编码”这一章可以设计如下问题:(1)通信系统中采用差错控制的目的是什么?(2)“信源编码”和“信道编码”有何不同,分别解决了什么问题?(3)编码的纠错和检错能力怎样来分析?(4)设计(7,4)汉明码的编码器和译码器,等等。让学生带着问题学习,享受研究的乐趣,慢慢培养主动解决问题的能力。课上的互动和讨论虽然不多,却是一个必不可少的环节。另外,围绕问题组织教学,目标明确,也能避免出现课堂上“看着很热闹,实际上啥也不知道”的状况。

在此基础上,教师再针对课程学习的重点和难点,设计多个研究题目,来开展“研究性教学”。学生分成若干组,每组选择一个题目,经过文献检索、仿真设计、撰写报告和答辩等环节后,由教师来评定成绩,并计入平时考核。

(二)不断深化课程体系改革

我校2016年版的培养方案中,《通信原理》的学时从72学时减少到64学时,需要对授课内容进行整合,主要体现在以下方面:(1)缩减模拟通信系统的学时。由于在前期课程“通信电子线路”中已经讲授了模拟振幅调制(AM、DSB、SSB和VSB)和角度调制(FM和PM),因此本课中的这部分内容学时可以进行删减。(2)兼顾不同方向设置课程。我院通信工程专业下分“现代通信”和“民航”两个方向,学生在大学三年级划分具体专业方向。针对不同的方向,其后续课程也有所不同。例如,现代通信方向的学生要透彻理解现代通信技术,可以继续学习《信息论与编码》、《移动通信》、《卫星通信》等后续课程。而民航方向的学生需要理解民航中的实际通信系统,因此后续的课程有《空管通信系统》等课程。在这种情况下,作为专业基础课的《通信原理》,某些通信理论我们只需要简单讲授即可。例如,“信源编码和信道编码”这部分内容如果用几个学时就讲得很清楚、很透彻,几乎是不可能的。在《通信原理》中,我们只讲授了几种简单、常用的编码,起到“入门”的目的即可,详细的知识体系将在《信息论与编码》课中体现。

(三)实践教学和网络教学平台建设

实践教学是课程重要的教学环节,可以加深对理论教学中重要概念、重要原理的理解,提高学生的动手及分析解决问题的能力。由于条件所限,我们目前开出来的实验项目中设计性实验占比少,大部分是验证性实验。学生在实验环节大多是按照实验步骤“走一遍”,观测关键点的波形,分析归纳结论,然后撰写实验报告。这种传统的实验教学模式已经逐渐显露出缺点和不足:难度较小,在培养学生自主设计实验的能力方面欠缺,不能激起学生的主动求知欲。为此,我们分三步走。第一步,利用Matlab、SystemVue等软件为学生设计了仿真实验项目[4,5]。学生在仿真环境中观测波形、频谱等,然后记录分析。第二步,在理论讲授和第一步仿真操作的基础上,让学生针对学习中遇到的问题,自己设计仿真实验,做仿真来研究。例如,学生在学习了二进制数字调制系统的误码率之后,可以在Matlab中编写函数,运行仿真来验证一下各种调制系统的抗噪声性能。第三步,利用通信原理实验室,并结合《空管通信系统》、《通信原理与系统》等课程的实验建设需要,将现有实验室改扩建,构建“VHF话音通信系统”测试平台。学生利用SystemVue软件设计收发系统,然后加载到平台来生成信号,通过观察时域波形、频谱等来验证设计正确与否,在这个过程中也掌握了VHF话音通信系统收发信机关键技术参数的测量方法。

在信息和网络普及的时代,学生获取知识的渠道是多方面的。因此,除了课堂的面对面讲授之外,借助学校的Bb教学平台,我们也开发了针对通信原理课程的网上教学平台。该平台目前已经加载了课程信息、教师队伍介绍、教学课件(教学大纲、实验大纲、教学PPT和讲义、每章重难点和习题等)以及网络资源链接等。结合前期工作,我们将更新充实后的讲义、教案上传到Bb平台,并建设了通信原理案例库,将通信领域的新技术、新应用等设计成若干案例。考虑到毕业学生将来大多走向民航的通导、机务维修等部门,因此在设计案例时充分考虑民航行业现状,设计了3—5个民航空管通信系统和飞机通信系统的案例。另外,关键的知识点、难点录制成小视频,通信领域新动向和有价值的新闻、记录短片等视频资料也在收集整理后上传。为了满足学生进一步扩展性学习的需要,还补充了一些课外阅读资料和学习网站的链接,让学生的学习“吃得饱”。

(四)精心设计讲稿和教案

每一堂课都需要精心设计和组织,这些都应该体现在讲稿和教案等教学资料中。虽然上好一堂课的标准不唯一,但下面几点在教育界是有共识的:(1)目的明确,教学目的恰当,课堂上的一切活动围绕教学目的进行;(2)内容正确,要确保教学内容的科学性、系统性;(3)方法恰当,在教学活动中为达到教学目的选择的方法合理、得当;(4)组织严密,大学授课学时宝贵,在教学中要充分利用好一堂课时间,兼顾学生的表现,适时引导。一个看似简单的课堂提问也需要精心设计:怎样设计问题、什么时候提问、如何启发学生按照教师的意图去思考。某些理论性强、不好理解的知识,需要引入例子,并在讲稿和教案中根据例子设计教学过程。

三、结束语

教学是一门艺术,而艺术本身就是无止境的一种追求。在目前条件下,课程建设实践如“基于问题的教学”、“研究性教学”等,首先在小班内进行试点,积累和总结经验后再逐步推广至全部教学班。

参考文献:

[1]范馨月,蒋青,周非.“通信原理”精品课程教学改革研究[J].电气电子教学学报,2010,32(6):21-25.

[2]王琳,蔡竟业,刘镰斧,等.融多种教学法于“通信原理”课程的实践[J].电气电子教学学报,2007,29(增刊):80-82.

[3]李莉,赵蓉,项东.通信原理综合实验教学改革的实践[J].实验室研究与探索,2015,34(8):179-181.

[4]任峻,张红燕.运用虚拟仿真实验改革通信原理实验教学[J].实验技术与管理,2014,31(3):95-104.

[5]许正荣,贾贤龙,李阳,等.通信原理实验教学改革与实践[J].实验技术与管理,2013,30(4):171-174.

作者:王磊 刘海涛 王晓亮 王鹏

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