时间：2023-05-29 18:02:07
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇通信原理，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1前言
二十世纪九十年代，与信息相关的人才随着信息产业是飞速发展变得十分缺乏，在这当中，人才缺口最为厉害的就是与通信相关的技术人员。在上世纪最后一年时，河海大学为了相关院系的发展以及适应社会需求，及时的抓住了机遇开设了直接隶属于计算机工程学院的与通信工程相关的专业。为了使学校培养出来的人才可以在计算机、电子或者是通信方面具有一定的水平，对于与通信相关的系统设计开发和研究工作以及技术管理和相关运营方面的工作都能够胜任，该专业得以建立。除此之外，这个专业还可以培养出真正具有动手实践能力的人才，他们因为其专业特性以及拥有的特长，会拥有很宽广的就业渠道。
2对于《通信原理》在专业中的地位分析
这本书随着专业课程的设立逐渐起着极为重要的作用，并且已经面向全体本系学生开设。首先就新生而言，因为这本课程在通信专业中的不可替代的作用，在新生的入学考试中，这门课程将会作为一项基本的考试课，其中主要的是数字以及模拟通信，为了将对于现代化通信的原理和技术做详尽的分析，其中更加注重的是数字通信。这本书首先是将专业的基础知识作为侧重点的，学生如果学习了这门课程，可以为以后的学习奠定基础。同时还可以掌握通信传输的基本原理以及基本概念和相关的分析方法。对于老生而言，大学学习当中的很多课程都会与其相关，在大三开设的这门课程可以激发学生的自学能力，相关网站的教学也可以激发学生的学习兴趣，起到了承前启后的作用。
我们先讨论一下这本书与基础课程之间的联系。首先要讲的是，通过这个专业的课程设置，我们不难发现该专业在前两年主要进行的是基础课的教学，其中包括几何代数、工程数学、人文社科类、英语类以及和专业相关的基本专业课，然后在大三才会真正的开设与通信相关的专业课，在这之后才会对于专业核心课逐渐的引入。如果想要真正学习通信的原理，首先就要熟知并且可以运用相关的研究与分析方法，例如分析信号的方法。而这本书恰好可以完成这一项功能，它对于通信系统中的相关数据进行了详尽的分析，分析过程中对于数学方法有着很大的依赖。对于这门课程的学习，不仅仅会用到数学，对于之前学习的电路之类的也会有所涉及。所以，这门课程的学好与否与之前的基础课程之间的学习成果有着密切的联系。而这门课程是作为专业课程当中的承上启下的课程而存在的，是专业课的核心枢纽，占有最主要的主导地位。
我们应该分析一下这本书与专业课程之间的联系。学习在一定程度上就像是盖房子，房基地有没有打好直接关系和影响到后来的房子的质量。正所谓千里之行始于足下，学习也是如此，这本书就像是足下的那一步，只有这一步走好了，才能达到千里之外，同时只有这本书学习的扎实了、熟练了，之后的专业课程才能够学习的如鱼得水。这门课程必须掌握好才能够开展之后的学习，是之后学习专业课程的基础，它包括了接入网、交换技术、通信网、光纤通信以及无线通信等多门技术。如果要是用一个比喻来讲，之前两年只是构成的点、第三年的这本书就是众多的点构成的线，而之后的专业课程的学习就是由众多线构成的面。对于这门课程的学习是由点及线再到面的过程，是一个不断进步不断升华的过程。在这个过程当中，这本书又作为一个不可或缺的中心枢纽而存在，起到了承前启后、穿针引线的作用。
我们就要讨论一下在毕业的时候，这本书对于我们本科毕业的论文写作会有什么作用。经过我们之前的分析与讲解不难发现，这本书在整个的大学通信专业的学习生涯中起到了承前启后、穿针引线的作用。通过相关的数据显示不难发现，大多数的本科毕业生在写毕业论文的时候，对于这本书都有很大的钟爱，数据显示有超过百分之八十的毕业论文均和这本书有关系，仔细想来，这和这本书几乎包含了通信专业当中所有理论的基础知识。从另一个方面反映了这本书在这个专业所占的重要地位以及这本书对于毕业生的论文写作有很大的指导作用。
我们学习，我们上学，归根结底还是要归结到就业上，那么最后就来讨论一下，这本书对于学生就业有什么作用。就当下的学生的就业情况来看，当下的学生从事的主要是设计、研究、制造、运营以及与之相关的开发、国防部门以及经济部门的中有关的职业。但是，无论是研究还是制造，有一个问题是必须要关注的，那就是扎实的基础知识，唯有这样，才能够完成相应的工作任务。不仅如此，现在国内的很多与通信相关的职业岗位对于基础知识的要求也越来越看中，很多新的研究成果以及科学技术也都是在基础知识上才能够顺利进行并且完成的。
3结论
本着对于这本书的高度重视的态度，在大一的时候就向大家宣传这本书的重要性，借以激发大家的自主学习能力以及学习兴趣，并且使更多的同学树立了正确的学习态度以及认识到了不同学科之间相辅相成、承上启下的作用。通过这些方法，明显提高了教学质量与学习水平。
不仅如此，学校还就出现的问题进行了解决，进行了教学改革，将学生被老师逼着学习改为老师引导着学习，让让学习生活中的主体由老师真正变成了学生，注重对于学生的动手实践能力的培养以及相关的知识的转化，使学生能够将知识为我所用。提高了学习质量，增大了学习的丰富程度。
通过之前的讨论，我们得知这本书在通信专业当中有承前启后的作用，是作为专业核心课而存在的。除此之外，还对于本科上的毕业论文的设计具有指导作用，可以使学生的就业更简单。
参考文献：
[1]樊昌信.通信原理[M].北京：国防工业出版社，2001.
[2]曹志刚，钱亚生.现代通信原理「M].北京：清华大学出版社，1999.
[3]李旭杰.通信原理课程网络教学系统的设计与开发[3].电气电子教学学报，2006，（28）.
[4]河海大学计算机及信息工程学院通信工程系.通信工程专业培养计划[Z]，2004.
【关键词】 网络 通信 原理
一、网络协议
网络通信一般指网络协议，局域网中最常用的有三个网络协议：NETBEUI、IPX/SPX和交叉平台TCP/IP，网络协议就是网络之间沟通、交流的桥梁。
二、分类
网络通信网主要分为以下几种：
1）物理网是由用户终端、交换系统、传输系统等通信设备所组成的实体结构，是通信网的物质基础，也称装备网。
2）业务网是疏通电话、电报、传真、数据、图像等各类通信业务的网路，是指通信网的服务功能。
3）支撑管理网是为保证业务网正常运行，增强网路功能，提高全网服务质量而形成的网络。
三 、工作原理
1、计算机网络采用层次性的结构模型，将网络分成若干层次，每个层次负责不同的功能。
2、多种协议组合在一起成为协议体系，它们负责保证传输的通畅。各功能层之间，上一层对下一层提出服务要求，下一层完成上一层提出的要求。基于这样的思想，网络世界中产生了一种通用的概念模型――OSI模型（Open SystemsInterconnection），即开放系统互联参考模型。
OSI 七层模型通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯，因此其最主要的功能就是帮助不同类型的主机实现数据传输 。
物理层：在OSI参考模型中，物理层（Physical Layer）是参考模型的最低层，也是OSI模型的第一层。
数据链路层：数据链路层（Data Link Layer）是OSI模型的第二层，负责建立和管理节点间的链路。
网络层：网络层（Network Layer）是OSI模型的第三层，它是OSI参考模型中最复杂的一层，也是通信子网的最高一层。它在下两层的基础上向资源子网提供服务。
传输层：OSI下3层的主要任务是数据通信，上3层的任务是数据处理。而传输层（Transport Layer）是OSI模型的第4层。
会话层：会话层（Session Layer）是OSI模型的第5层，是用户应用程序和网络之间的接口，主要任务是：向两个实体的表示层提供建立和使用连接的方法。将不同实体之间的表示层的连接称为会话。
表示层：表示层（Presentation Layer）是OSI模型的第六层，它对来自应用层的命令和数据进行解释，对各种语法赋予相应的含义，并按照一定的格式传送给会话层。
应用层：应用层（Application Layer）是OSI参考模型的最高层，它是计算机用户，以及各种应用程序和网络之间的接口。
由于OSI是一个理想的模型，系统能够具有所有的7层，并完全遵循它的规定。
在7层模型中，每一层都提供一个特殊的网络功能。从网络功能的角度观察：下面4层（物理层、数据链路层、网络层和传输层）主要提供数据传输和交换功能，即以节点到节点之间的通信为主；第4层作为上下两部分的桥梁，是整个网络体系结构中最关键的部分；而上3层（会话层、表示层和应用层）则以提供用户与应用程序之间的信息和数据处理功能为主。
2） TCP/IP分层模型
TCP/IP协议被组织成四个概念层，其中有三层对应于ISO参考模型中的相应层。ICP/IP协议族并不包含物理层和数据链路层，因此它不能独立完成整个计算机网络系统的功能，必须与许多其他的协议协同工作。
3、数据交换技术
在计算机网络中需要经过若干个中间节点的转接，如要通过若干个路由器、交换机等设备，这就要用到数据交换技术。数据交换技术主要有三种类型：电路交换、报文交换和分组交换。
【关键词】通信原理；实验课程；改进思路；教学模式
通信原理是通信工程专业一门很重要的基础课，它跟高等数学、概率论与随机过程、线性代数、信号与系统及数字电子技术等前续课程关系紧密，同时对移动通信、光纤通信和现代交换技术等后续专业课程有重要影响。知识点丰富，原理、概念抽象，理论性强，对数学知识要求高是本课程的特点，教师觉得难教，学生感到难学，这是师生常常面临的困惑。为提高通信原理课程的教学质量，改善教学效果，从各方面增强学生在通信方面的综合素养，可以在教学过程中进行改革，着重加强实验课程教学。
一、通信原理实验课程教学的重要性
通信原理是通信工程专业的主干课程，而实验课程教学主要是配合“通信原理”课程而开设。通过课程和实验教学让学生掌握编译码及ASK、FSK、PSK的调制解调的原理和实验方法。使学生掌握通信方面常用的测试仪器的使用，提高在将来工作中实际动手操作的能力。通过实验来提高学生对通信理论认识，加深对通信基本原理的理解、掌握各种传输方式的基本原理和方法，理解各种传输方式的实现方法。通过实验手段，使学生进一步理解课堂理论知识，培养学生初步掌握通信原理实验的技能；验证所学理论，巩固所学知识，启发创新思维；对学生进行实验研究的基本训练，培养综合能力。
二、通信原理实验教学现状
纵观国内许多院校通信工程专业的实验教学模式，从教学内容、方法、手段到实验仪器与设备的配置等方面，都不同程度地存在一些问题。
（1）实验教学内容主要是按照理论教学安排一些验证性实验，缺乏综合性和创新性实验。
（2）实验教学受课时限制，学生只能被动地按教师的指导进行实验，这就限制了学生主观能动性的发挥。
（3）由于资金限制，许多设备无法购进，一般都是采用实验箱及其它测试仪器完成实验教学，实验项目由生产厂家预先设定，实验方法单一，缺乏灵活性，不利于培养学？。
（4）专业实验室一般都按专业理论课程分成通信原理实验室、程控交换实验室、移动通信实验室、光纤通信与传输实验室等，结果使实验教学局限在某课程范围内，削弱了各学科问的关联性，不利于学生从系统和网络的层面上掌握通信技术。
三、通信原理实验教学改进的基本思路
通信原理实验的学时数多为12～24学时，实验时间是在课堂教的相关内容结束以后交叉进行，能够进行8个验证性实验和1个综合性实验，典型的实验内容为PAM调制与解调、PCM调制与解调、FSK调制等项目，由通信原理实验箱实现。
其实验箱采用模块化的结构，单次实验中学生只能使用其中某一部分，还不能模拟设计一个接近真实的通信系统，学生的实验侧重在数字技术，对一些常用的模拟技术并不涉及，这跟现在的通信原理教学大纲不是很相符，也欠缺对学生的综合设计能力的训练。在实验过程中，学生按照该实验箱配套的实验指导书规定的步骤，可以完成一系列通信原理实验。由于众所周知的原因，验证性实验的主要缺点是扩展性、操作性不强，学生除了按照事先规定好的步骤完成实验外，并不能根据实验原理实现额外的操作，只能被动地实验，其结果是完成实验以后，学生可能记录了大量的实验数据和波形，但是对这些数据的产生原理和目的，却没有一个深入的理解，实验效果也就无从谈起。
针对上述问题，在不额外购置新实验设备的情况下，较好的作法是深入挖掘原有实验箱的潜力，结合通信原理课程的特色，对实验箱进行改进。例如，实验箱原有的各种载波信号都是固定不变的，而这些载波信号是由高频振荡电路生成并引入各个模块，于是可以将原有的高频振荡电路中的电容由固定电容替换成可变电容，以此来获取各种不同的载波信号，学生可以自己改变可变电容的值，获得各种欠调节或过调节信号，经过与理想调制信号相比较，能够有一个更加深入的实验效果。
四、实验平台的选择
基于“通信原理”课程的特点以及实验设计的目的，实验平台的选择是至关重要的。到目前为止，应用在通信原理实验当中的平台主要有通信原理实验箱、SystemView平台、MATLAB仿真平台以及EDA设计平台。在操作不同类型的通信原理实验过程中，这些平台各有优缺点。
实验箱平台一直是通信原理实验使用的传统教学方式，这种平台对验证性实验比较适用，有利于加深通信原理单个知识点的理解。但是对设计性和综合设计性的实验项目来说，这种平台缺少了灵活性。另外这种平台大多数价格昂贵，维修率高且需占用较大的空间。SystemView是通信信号与系统的仿真设计和分析软件。与MATLAB相比，它的最大特点是软件仿真与硬件实现的对应关系非常密切。整个仿真软件系统由信号源、器件库、分析工具构成和大量各式各样的器件库。虽然SystemView是用软件仿真的方法实现系统，但是因其与硬件具有良好的对应关系，所以对系统使用者认识和把握硬件系统具有很好的帮助作用。而且，制作一个真实的硬件系统所需的时间代价、元器件代价、仪器设备代价和实验场地的代价还是很高的。SystemView在这方面充分体现了它的价值。
通过上面对各种实验平台的特点分析来看，验证性实验可以采用实验箱和MATLAB这两种形式，MATLAB仿真偏重通信原理知识的验证且具有很好的画图功能，比较简单，容易掌握，而实验箱除了验证通信原理理论知识外，还和通信原理知识的实际应用结合起来，譬如它还会要求学生对通信信号的时延和同步等问题进行分析；设计性实验可以采用EDA或MATLAB工具，MATLAB平台更侧重通信模块功能的仿真，而EDA平台在MATLAB平台的基础上，还强调通信模块的性能要求；综合设计性实验可以采用MAT-LAB、SystemView或EDA平台，MATLAB平台相对SystemView平台来说侧重系统级的功能仿真上，操作较简单，而SystemView平台除了功能仿真外，还从硬件的角度去仿真，更加贴近实际，而EDA平台设计通信系统难度较大，但能很好的锻炼学生的动手能力。
五、通信原理实验课程教学模式研究
1、改进实验教学方法和手段。在实验任务和目的明确的前提下，采用启发式、讨论式、探究式等教学模式，要求学生自己查阅资料，提出实验方案，设计实验步骤，拟出实验器材。并对所设计的方案进行理论解释，然后在指导教师和学生共同讨论的基础上，确定实验方案，分析实验结果，让学生学会学习。
2、采用虚？PILAV，扩展实验项目。虚拟仪器采用计算机开放体系，只要选用适当的硬件接口电路，调用不同的虚拟仪器软件包，就可利用计算机强大的数据处理能力，实现多种传统仪器的功能。虚拟仪器的出现，不但改变了传统实验教学方法，使原先因资金等条件限制无法开设的实验能够进行。
3、顺应通信专业多学科渗透、融合的发展趋势，组建通信系统综合实验室。通信专业实验教学应打破传统的按课程软件的强大功能，进行射频产品设计训练，在全校（院）层面上进行统一规括电路布线图设计、器件参数修正、系统性能划建设，让学生通过基础实验后进入综合实测试等，连续集成的概念能提高产品设计开验室，从多学科的角度，在系统化、网络化的发的速度和准确度，省去制造原型的时间和层面上熟悉现代的、多种业务综合的实际通费用，可让学生学到最新的产品设计、开发理信系统，尽可能使综合实验室的教学服务功念和方法。
六、结束语
通过增强实验的操作性，起到了良好的互动作用，可以部分地解决实验教学中以老师为中心的传统教学方法的缺点，充分调动学生的动能动性，激发学生在实验之后主动去理解实验原理的热情。实践证明，在对通信原理实验进行改进之后，学生对通信原理实验的积极性和兴趣性都很高，从实验环节反馈到课堂教学环节的收获也有所提高，实验效果显著改善。
参考文献：
[1] 张会生，通信原理，北京：高等教育出版社，2011.
1课程现状及存在的问题
1.1教学内容更新相对迟缓
通信领域的飞速发展可谓日新月异，但是“通信原理”教学内容的更新却相对缓慢，学生学到的知识和目前通信系统领域中使用的技术及通信新技术相差甚远，教学内容缺乏实用性和先进性。
1.2教学学时在不断减少
通信原理课程内容丰富，基本概念、原理抽象，理论性很强，要求学生具有比较扎实深厚的数学基础，课程中的理论结果几乎都来自于复杂的数学推导;教师难教，学生难学;这些与目前新的教学大纲中教学学时的不断减少形成矛盾。
1.3教学方式不能适应培养创新人才的要求
通信原理课程是一门公式和推导相对较多的学科。传统教学方式中，学生在课堂学习及课后完成作业时容易陷入复杂的数学推导中，于是会导致如下不足：①教师板书占用时间多，课堂有效时间较少，信息量较低;②学生感到非常乏味和枯燥，也很难理解这些理论知识在通信系统中的实际应用。
在实验教学环节中，现有的实验箱实验模块较少，而且只能对有些知识点进行验证性实验，无法做到使学生真正理解与掌握全部知识点。这些都直接影响到学生的综合能力和创新能力的培养和提高，远远不能满足学生毕业后实际工作的需要。
2理论教学改革的具体措施
2.1优化理论教学内容
虽然模拟调制在通信电子线路课程中也有所涉及，但光信息类专业没有开设通信电子线路课程，因此还是需要较多篇幅去讲解这_部分。在通信原理教学过程中要经常用到信息论的基本知识，比如香农公式等，处理方法是淡化其来源而强调能直接运用该理论解决实际问题。光信息类专业没有随机信号分析课程，因此在通信系统中普遍存在的随机噪声和干扰也要讲解清楚。
在教学过程中，适当引入Matlab计算机仿真实验内容，如数字频带传输、模拟信号的数字化及编码等，通过具体实例、Matlab脚本文件来演绎和深化概念，联系实际，并在重要概念上做适当延伸。使学生深入理解通信系统的原理和实现的方法，促进学生进行创造性学习。通信新技术曰新月异，在通信原理教学过程中，有意识地适当增加—些新技术的专题讲座，如向学生介绍4G技术基本知识、4G技术的应用前景、4G技术对人们生活带来哪些影响等，还可以向学生介绍其他一些新通信技术如超宽带无线技术、下一代网络等。表面上好象占用了有限的教学学时，但是拓展学生的学术视野，还使得学生懂得基本概念和原理不是孤立的，它们在现实生活中起到了实实在在的作用，从而可以进一步激发学生学习该门课程的兴趣。
2.2慎重选择教材和教学参考书
在综合比较了国内外比较流行的《通信原理》教材后，结合本校学生的具体情况选用樊昌信老师编写的《通信原理(第六版)》这本教材。该教材加强基本概念、基本原理的讲解，在增强数学分析严谨性的同时适量简化数学推导，减少过时的通信技术，增加新型通信技术原理的介绍。采用该书进行教学，使人感觉概念清晰、组织得当，能够激发学生综合运用这些知识进行科学观察、进行新知识探求的思维能力。另外，为了开阔学生视野，推荐学生使用由曹志刚老师编写的《现代通信原理》作为教学参考书，这也是一本值得仔细研读的好书。
为了在教学内容上与国外高等教育接轨，参考了一些国外经典教材如:《DigitalCommunication》(作者:JohnG.Proakis)、《CommunicationSystem》(作者:SimonHaykin)等，并作为教师参考书，同时鼓励学生参阅这些英文原版教材。
2.3改进教学手段和教学方法
精心制作通信原理课程的教学课件、电子教案等，通过多媒体动画形象地展示某些知识点的原理图、波形图或频谱图。对于学生普遍感到比较困难的公式或结论，合理采用板书进行详细推导。这样既可以节省宝贵的教学时间，又能够提高教学效率，达到满意的结果。
通信原理课程中存在众多繁杂的公式、晦涩难解的概念，如果只是照本宣科，势必会造成学生在上课时好象听天书，不知所云，但如果结合其物理背景以通俗易懂的形式进行讲解，就可以起到事半功倍的效果。如在讲述信息量这个概念时，“信息量与事件发生的概率有关，事件发生的概率52越小，信息量越大。”学生对此不是很好理解，为此，举了一个生活中司空见惯的例子，“太阳从东方升起”所传达出来的信息量几乎为零，但“太阳从西方升起(当然这不符合自然规律)”所传达出来的信息量就非常大。讲述调制解调概念时，就用火箭运载宇宙飞船升向太空并在太空中及时分离这一现象做比喻。在讲解信道的幅度频率特性和相位频率特性时，就以教室里正在听课学生站成方正的队列为例进行讲述。
在教学过程中经常采用设问式、启发式、讨论式等教学方法，精心准备每节课的设问问题，引导学生进行创造性思维，激发学生的学习热情，变被动学习为自主学习。为学生有的放矢地选择一些新通信技术专题，要求学生课后主动查阅资料，展开小组讨论，并以小论文的形式汇报自己的阅读心得和感受，以便开阔学生视野，培养创新意识。采用多样化作业方式，包括课后思考题、习题、Matlab仿真实验题等。
3实践教学改革
3.1注重改革实验环节
实践性教学环节对巩固理论知识、培养学生分析和解决问题的能力以及创造力的开发都有重要的作用。为了提高实验课的教学效果，我们对通信原理的实验内容和实验时间进行了改革，将实验内容调整为验证性、设计性和综合性实验三部分。相应实验时间的安排可以灵活多样，其中验证性实验一般安排在相应的理论课讲解之后进行，让学生及时加深对理论知识的理解。
设计性实验和综合性实验也应尽早布置，以便学生有足够的时间进行准备，尽量让学生在规定的时间段内完成。除了采用通信原理实验箱做实验之外，还可以利用Matlab和SystemView等软件进行仿真实验，既可达到熟练掌握这些软件的灵活运用，又可在经费紧张情况下节省硬件投入。对于部分有潜力的学生，可以鼓励他们申请校长创新基金项目或参加教师的科研项目，以进行创新性研究和实践。
3.2注重改革课程设计实践环节
为了培养学生的创新性思维、创新性实践能力及团队协作精神，采用项目管理的形式，每三人组成一个科研小组，包括组长、副组长、成员，共同完成一个课程设计题目。课程设计既可以是硬件制作，还可以是软件仿真实现。硬件制作类的题目有PCM编码器、DSB/AM信号调制器、平方环法提取载波同步信号等，软件仿真类的题目有变参信道的计算机仿真、4PSK/4DPSK调制解调系统仿真等[3]。
3.3考核环节改革
考核环节改革：①期末考试侧重知识点的考核，以填空题、选择题、简答题、计算题等题型来考查学生对基本原理、基本概念的掌握和对知识的综合应用能力。这部分的分值约占60%。②在课内实验教学环节中，要求学生事先认真阅读实验内容，实验过程中须独立完成实验，不许抄袭别54人的实验数据。这部分的分值约占20%。③严格要求学生独立按时完成课后作业，以端正学生的学风。鼓励学生自己独立完成作业，杜绝抄袭现象，调动学生学习自觉性，树立良好学风。这部分的分值约占20%。④根据学生综合实验、课程设计等创新性环节中的表现，给予其5分至10分不等的奖励分。
参考文献
[1]刘凯，徐桢，张军.《通信原理》中的教学方法研究[J].
高教论坛，2009(3).
[]赵发勇.《通信原理》课程的教学研究[].中国电力教育，2008(1).
论文摘 要:“通信原理”课程是通信、信息及电子类专业一门重要的基础课程，其特点是系统性强、概念抽象、数学含量大。本文分析了“通信原理”课程存在的问题，并在理论教学和实践教学改革方面进行探讨，提高了教学质量和效果，完善了教学手段，并极大地激发了学生的学习兴趣，提高了学生解决实际问题的能力。
1 引言
通信原理课程在通信工程专业的课程体系结构中起着非常重要的作用，是学习诸如移动通信、光纤通信以及数字通信等后续课程的基础，其教学的重点在于让学生理解基本概念和原理、掌握相关的分析方法和有关通信系统的重要结论。本课程特点是内容较多，知识面广，概念抽象，系统性强，同时强调理论和实践的融会贯通。因此，如何提高课程的教学质量，改善教学效果，提高学生分析问题和解决实际问题的能力，是一项紧迫和重要的工作。本文首先分析通信原理课程教学中存在的问题，然后从课程的理论教学和实践教学方面进行了一些改革和探索。
2 课程教学中存在的问题
通信原理课程的理论学习往往有大量复杂的数学推导，抽象的理论概念较多，内容覆盖面广，理论性和实践性强，但学生不会将理论知识运用于实践。同时，由于本门课程内容偏重理论，学生在学习过程容易感觉乏味枯燥，学习效果不好。
因此，传统的课堂教学中存在以下的问题:(1)学生学习积极性不高;(2)教学方式和教学手段单一化;(3)课程试题库陈旧;(4)实验教学内容陈旧;(5)理论和实践相分离。
3 理论和实验教学改革
针对上述存在的问题，本小节对如何改进教学方法、丰富教学手段、立足教学内容力求与实际通信系统相结合等方面进行了初步探讨。
在理论教学方面，首先应建立良好的师生情感，创设和谐的教学环境，根据不同的教学内容和对象，授以不同的教学方法，以培养学生的学习兴趣。其次，在课堂教学中，针对课程中的重点和难点，结合使用现代化的多媒体教学手段，扩大课堂教学的信息量，提高课堂效率，丰富教学形式，增强课堂教学内容的生动性与形象性，多体并存，优势互补。最后，利用网络资源及时更新和丰富课程试题库，并在授课过程中穿插通信产业的最新进展和目前比较前沿的通信系统如第三代移动通信系统或者新型通信技术-超宽带无线通信系统，使理论和实际能够有机结合，进一步激发学生的学习兴趣。
在实验教学方面，合理配置演示性、验证性和设计性、综合性实验，充分利用仿真实验的便利条件，并将仿真实验及硬件实验将课堂教学和实践环节相融合，使学生对理论知识更好的消化和吸收，锻炼学生分析问题和解决问题的能力。例如，在实践教学环节中，可以适当引入和灵活配置Matlab、Labview、SystemView等仿真软件，由学生设计和实现虚拟实验，通过灵活配置一些仿真参数，对实验结果进行分析和讨论，通过图形对比，使学生从理论认识进一步深入到感性认识，以更好地理解和巩固通信原理课程中的概念和结论。具体设计题目包括:模拟信号的调制与解调、模拟信号的数字化传输、基带传输的部分响应系统演示等等。通过上述实验教学方面的改革，可以使教学理论联系实际，使学生具备一定的感性认识，并培养学生的观察能力、思维能力、自学能力以及发现问题、分析问题及解决问题的能力。
4 结语
通信原理课程是一门理论性与实践性都很强的专业基础课，本文针对传统教学中存在的一些问题，从理论教学和实验教学的角度给出了一些改革的措施。通过对教学内容、教学形式、教学方法和教学手段等方面的改良，调动了学生学习本课程的积极主动性，显著提高了教学质量和教学效果，达到了培养适应现代科学技术发展的高质量创新型人才的目的。
参考文献
[1] 杨星海，魏长智，张鲁，等.“通信原理教学改革研究”[J].中国现代教育装备，2010，9:87-88.
关键词 通信原理 精品课 教学手段
一、引言
通信原理是信息与通信工程类专业的主干课程，是后续多门课程的基础。全国各个高校的信息与通信工程类专业无不开设通信原理课程。我信息工程学院通信工程教研室多年来开展通信原理精品课程建设，提高本科教学水平，提高学生的就业竞争力。随着信息技术的快速发展，对通信原理的教学内容、教学质量也在不断提出新的要求。因此，要进一步完善教学实验条件、利用现代化的教学手段来提高教学水平、改善教学效果，这些目标可以在精品课程建设过程中实现。
通信原理课程作为通信工程类专业的主干课程，又是该专业学生考研选考的课程。课程的特点注重原理的理解性，内容上抽象性很强，要求培养学生的理解能力和抽象思维能力。针对这一难点，我们加强了理论知识的形象化讲解，多举例，多联系实际；同时，通过课程设计，让学生自己动手动脑，将抽象的理论知识，通过仿真变得形象化。
二、教学方法与教学手段
通信原理虽然是一门理论课程，但教学中我们没有一味的按照传统理论课的模式进行教学。在教学中排除了只讲题不讲知识、只重分析不重实践的传统教学模式。而是采用了更多的教学方法，以达到更好的效果。
（一）不断改革教学方法：教师在教学过程中既考虑如何“教”的问题，还考虑学生如何“学”的问题。根据不同的教学内容和教学对象，采用不同的教学方法，比较容易的内容让学生自学、对重点进行精讲、对难点进行突破。
（二）多媒体教学手段的普遍使用：通信原理使用了多媒体教学，通过多媒体教学将书本上抽象的知识形象化、动画化，不仅便于学生理解掌握原理，更使学生掌握了如何原理，如何应用这些知识，从而弥补了传统教学的不足。
（三）形象化教学的使用：形象化教学是把抽象的数学知识，变化为学生更容易理解的应用知识的教学。结合通信原理的实验，加入经过形象化处理的知识，使学生对所学感兴趣并能更快的掌握相关内容。
（四）仿真教学手段的应用：通信原理的内容相当多，不是每个内容都有相应的具体实验。针对这一问题，在通信原理的教学中我们加大了对理论的仿真教学，通过MATLAB等软件，对所学的知识进行仿真。
三、 教学效果
在课程讲授方面，课程组严格地执行教学日历，在规定的学时内完成课程全部教学要求，或稍有提前。视情况增加一些大纲规定之外的本领域最新的发展。课程组每个成员的讲课效果，均受到听课专家的一致好评。
课程组教师讲课特色鲜明，即有启发性，又有深度，做到结合实际，深入浅出，引导学生以研究问题的方式学习知识，促进学生创新精神和实践能力的培养，得到广大学生的认可和接受。
在课件的制作和使用上，充分发挥多媒体教学信息量大的特点，同时注意克服授课速度快，学生跟不上，不易接受的缺点。由于框图、表格、波形、频谱类的内容使用多媒体方式效果较好，而对于公式推导的内容使用板书方式效果较好，因此在上多媒体课时采取了投影与板书相结合的方式。利用学生容易理解的实例，以类比方式帮助学生理解比较抽象的定义，教学生借用学习语言的方法认识和掌握复杂公式和推理过程。为了培养学生知识运用的能力，在习题的选择上做到既有代表性又有启发性，使同学通过做习题来巩固课堂所学知识，并扩展分析问题的思路，锻炼解决问题的能力。课堂教学的这些特点，在实际中收到了良好的教学效果。
参考文献：
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中图分类号：TN391.9 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0180-01
通信原理是高等院校通信工程和电子类相关专业的一门重要的专业课，具有较强的系统性、理论性和实践性。目前学生在学习通信原理课程时，存在以下几个问题：（1）传统教学方法和手段单一，直观性差、趣味性差，学生学习兴趣不高；（2）对学生而言，只利用课本中的公式及信号波形图，不能直观、快速地理解各种通信方式及内容；（3）多媒体教学只是简单的将书本内容照搬，对于突破传统教学作用不大。针对上述学习过程中存在的问题，将Matlab仿真工具引入到通信原理的理论教学中，通过改变现有的教学模式，加深学生对知识的理解和掌握，从而获得较好的教学效果。
1 Matlab软件在理论教学中的应用
对于理论较强的通信原理来说，涉及到的都是通信领域的概念，学生学习起来吃力。为了突破传统教学的弊端，可以将理论课堂搬到软件实验室，通过Matlab软件将晦涩难懂的通信理论、信号波形等通过仿真显示在屏幕上，边学边练，从而加强学生对授课内容的理解。例如：对于模拟线性调制部分的AM调制、解调，教师首先利用多媒体和黑板将AM的调制解调原理进行讲解：在AM调制中，调制信号m（t）叠加直流成分，设，其中：A0为直流成分；为交变分量；m0（t）为解调输出信号，AM调制解调框图如图1所示。
学生通过Matlab中的Simulink工具箱对调制解调模型进行搭建，并完成相应的参数设置：载波频率为40 rad/s；调制波角频率为5 rad/s；调幅幅度为0.5；A0为2，模型如图2所示。
仿真时需对饱和限幅器模块和LPF构成包络检波器的参数进行设置，Saturation的上限设为inf，下限设为0，LPF的截止角频率设为6 rad/s，得到的仿真图形如图3所示。
比较图3中的a、c可见，经过解调的波形与原调制信号波形基本相同，证明了AM调制与解调理论的正确性。学生可通过调节A0的大小可得到AM的满调幅和过调幅。通过教学实践发现，将理论课搬到实验室的做法不仅可以把抽象的理论形象化，而且可以提高学生的兴趣和积极性。
2 结语
本文以通信原理课程中的常规幅度调制AM为例，将Matlab引入到通信原理的理论和实验教学，实践证明，这种新型的教学方法可以弥补传统教学的不足，让学生边学边练边设计，在轻松、愉快的环境下完成枯燥的理论学习。为今后成为研究型人才打下基础。
关键词：通信原理；实践教学；实验教学
作者简介：王勤（1982-），男，湖北武汉人，中南民族大学电子信息工程学院，讲师；唐红文（1969-），女，湖北武汉人，中南民族大学电子信息工程学院，副教授。（湖北 武汉 430074）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）08-0192-02
“通信原理”是高等院校电子信息类专业学生的专业基础课程，涉及“信号与系统”、“概率论与数理统计”和“高频电子线路”等多门先修课程，具有理论性强、知识面广、抽象概念多的特点。[1]学生对概念往往不易理解，难以建立完整的通信系统知识体系。为了提高教学质量，很多高校开设出相应的实验课程，使得学生能够进一步消化课堂上所学的理论知识，加深学生对通信系统工作原理的理解。[2-5]中南民族大学属于民族类高等院校，学生由多民族组成，对课程知识的接受程度存在较大差异性。针对这一情况，本着“因材施教，以生为本”的教学理念，我们对通信原理课程的实践教学进行了一定的探索与研究，通过设计不同层次的实践教学内容，激发学生的学习兴趣，锻炼学生的动手能力，努力提高实践教学质量，取得了满意的教学效果。
一、以验证性实验为基础，加深学生对基本概念的理解
验证性实验主要是以实验箱为平台，学生利用相关测试点完成数据记录与波形观测并结合原理进行分析验证的一种演示性实验，是“通信原理”课程实践教学活动的基础。在教学中，教师根据现代通信理论的发展趋势，以数字通信的基础理论为重心，按照由浅入深、由简单到综合的原则精心设计与优化实验教学。实验内容主要包含有数字基带信号、数字调制解调技术、同步技术、PCM编解码、时分复用数字基带/频带传输通信系统等多个实验项目。通过验证性实验，学生能够更好地掌握数字通信的基本知识点，结合实验箱了解通信原理的物理实现方式，有效提高了实验技能。如在数字基带信号实验中，学生可通过示波器观测了解NRZ码、AMI码以及HDB3码等基带信号波形特点，通过修改实验箱参数并观测结果来比较它们之间的优缺点。整个实验过程比理论教学更加直观，加深了学生对数字基带信号相关概念的理解，教学效果好。
二、引入仿真性实验，提高学生对通信系统框架的认识
验证性实验意在使学生将课堂上所学的知识在实验中得到验证，达到加深印象、巩固基础知识的目的，但也存在一定的局限性。如实验箱硬件模块固定，灵活度不高；知识点覆盖不全面；学生容易将精力过多关注在单一测试点的数据上而忽视对通信系统整体模型的思考。因此在实验教学环节，我们开设有仿真性实验课程，使学生通过软件仿真方式建立通信系统模型，以便更好地理解与掌握通信系统原理。
SystemView是美国ELANIX公司研发的用于系统仿真分析的可视化软件工具，可构造出各种复杂的模拟、数字以及模数混合系统，适合现代通信系统的设计、仿真和方案论证。[3]软件提供丰富的设计资源，包含大量的信号源、接收端、功能块、算子图符以及函数库，可供用户调用；同时界面友好，用户只需通过鼠标点击以及拖动图符便可完成系统的构建与仿真分析，无需编程，学生能够较快地上手完成相关的实验设计与仿真。
在实验设计上，借助SystemView仿真软件平台开设数字通信相关实验，包括ASK、FSK、PSK以及MSK等多种数字通信系统设计。仿真实验内容与验证性实验相互印证，有助于学生对知识点的掌握。在实验过程中，学生利用软件能够对通信系统进行灵活设计，极大地激发学生的主观能动性，增强了学生对系统模型的认识。同时学生可通过修改相关参数动态地观察仿真实验结果，从而更为直观形象地理解各种参数对通信系统性能的影响。此外，当实验结果不正确时，学生也可在系统中自由加入仿真观测点，利用逐步分析与测量的方式来排除问题，有效提高了学生的综合设计能力。
以2FSK实验为例，2FSK是一种通过载波频率的变化来携带二进制信息的调制方式，其系统的调制与解调实现方案有多种。在这里采用键控方式调制基带信号，并利用相干解调法完成解调，同时在系统中加入了高斯白噪声以模拟信道传输过程。整体系统仿真设计模型如图1所示。在系统完成搭建后，可通过软件的分析窗口利用波形、频谱或眼图等方式观测结果。如观测2FSK信号的时域波形（图2（a）），调制信号的功率谱密度（图2（b））以及正确相干解调后获得的基带信号（图2（c））。整个实验可以使学生更好地理解2FSK系统模型，并能与在实验箱上所做的验证性实验进行对比参考，有效激发了学生的学习兴趣。
三、利用FPGA平台开展设计性实验，增强学生的创新意识
在课程实践教学过程中，对于学有余力、愿意潜心钻研的学生，为了更好地拓宽他们的视野与知识面，在完成仿真及验证性实验教学要求的前提下可以开展设计性实验工作。设计性实验是指老师只给出实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。[4]实验具有开放性的特点，重在培养学生综合设计能力、实验动手能力、自主学习能力和查阅文献的能力，增强学生的创新意识。在实验中，我们把设计与EDA技术的发展趋势相结合，考虑到FPGA技术具有集成度高、速度快和现场可编程的特点，其研发周期短、实现灵活，在当今通信领域中的应用日益广泛，因此将FPGA设计引入通信原理实践环节。设计性实验基于FPGA平台可实现通信系统的各种功能模块，主要内容包括M序列设计、信道编解码技术、位/帧同步提取、数字信号传输性能分析等多种实验。
以数字信号传输性能分析实验为例，学生需设计完成一种简易的数字信号传输性能分析系统。其核心是利用FPGA平台产生数字信号和伪随机噪声，经过滤波器模拟信道传输后，由FPGA对信号进行分析提取同步信息，最后通过示波器观测眼图，根据眼图特征直观地评估系统的码间干扰和噪声的影响。其系统结构框图如图3所示。
在实验中，学生可通过FPGA编程生成M序列伪随机信号，分别作为数字传输信号以及伪随机噪声；搭建模拟电路实现低通滤波功能；在FPGA中利用数字锁相环方法提取接收端的同步时钟，最后利用该时钟作为示波器的外触发信号，从而显示出接收信号对应的眼图。图4为在示波器上所观测到的正确实验结果。其中（a）为未加入伪随机噪声的眼图，（b）为加入了伪随机噪声的眼图。实验涉及通信原理课程中的伪随机序列、信道、同步技术、眼图等多个理论知识，设计实现方案与FPGA技术紧密结合有效提高了学生对通信专业知识、电路设计、FPGA设计等知识技术的综合运用能力以及创新设计能力。
四、总结
通过不断的探索与研究，我们逐步建立了一套完整的包含仿真、验证以及设计等多种不同层次实验内容的通信原理课程实践教学体系。在实践教学中，我们针对学生接受知识的能力因材施教；坚持理论与实践相结合、仿真平台与硬件平台相结合、验证性实验与开放性设计相结合；努力培养学生整体思考问题、分析问题、解决问题的能力。实践证明，通过这些教学活动的开展，学生能够更好地掌握通信原理的基本概念，对通信系统的认识进一步加深，学生的视野和知识面得到了拓展；同时学生的主观能动性得到了很好的发挥，动手能力得到了锻炼，综合运用知识的能力以及创新意识得到了有效提高，为学生之后从事相关专业领域的工作与学习打下了良好的基础。
参考文献：
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课程特点
主要表现在以下两个方面：1.极强的系统性通信原理不同于之前所学的电工技术、模电、数电等基础课程，只是实现一个局部的功能，它是一种点对点、点对多点的完整的通信系统。比如要构建一个完整的数字通信系统，涉及到的技术在发送端有信源编码、加密、信道编码、多路复接及多址、数字调制等，而在接收端还要进行相应的反处理。我们的教材在第一章给出通信的基础知识后，在第二章就描画了通信系统的框图，后面的章节都是针对系统中涉及到的技术的详细展开。学生在学习过程中，不仅要学好每一个章节的核心技术，还要能够把这些知识点用一根线串起来，深刻理解通信的系统性、整体性。2.极强的理论性通信原理课程有极强的理论性,表现为课程中有大量、严密的数学推导和公式，而且往往是从时域和频域角度同时展开分析。如信号的频域分析、理想基带传输系统的特性、滤波器的幅频特性等等，都要求学生有扎实的数学功底。
教学建议
1.教学形式多样化由于其极强的系统性和理论性，通信原理常常被学生视为通信专业最难学的课程之一。如果教师在教学过程中仅仅是单一黑板讲授，势必会使整个课程显得更加枯燥难解。因此，教师应加强教学手段改革，以更加丰富的教学形式来展现教学内容，使得课程中出现的概念、原理、变化过程等内容可以更直观、形象地呈现给学生，学生就比较容易掌握原本对他们来说很抽象、陌生的知识。笔者建议，在授课过程中可采用多媒体+板书+项目任务单+动画+实验的混合教学模式，当然可根据每部分知识的不同灵活地加以调整。对每堂课列出一份清晰明了的项目任务单，不仅能使学生清楚本次课程的重点，而且能够激发学生的好胜心和求知欲，很好地调动课堂气氛。多媒体教学可以节约传统板书方式中所耗费的时间，增加传授的信息量，对于一些比较抽象的概念，在PPT中增加图片或FLASH动画，可以使原本晦涩难懂的原理变得简单明了。同时，对于一些重难点，教师应辅以板书进一步强化，利用SystemView等系统仿真软件，对一些经典的通信理论，如傅里叶变换、抽样定理、PCM编码等进行仿真，让学生有直观、具体的认识和感受，并借此提倡和鼓励学生掌握自主的仿真能力。若条件允许，教师也可带学生进入实验室，让学生自己去动手实践学过的原理，会使学生对所学知识内容留下更深刻的印象，加深对重点内容的把握和理解。2.因材施教，注重学情分析该专业的生源大致分为职高和普高两类。学生来源不同，技能基础及个性差异很大。如职高的学生普遍专业基础较弱，学习兴趣不高，自学能力较差，但个性活跃，思维灵活，极易调动课堂氛围；普高的学生相对基础扎实，学习踏实，自主、自学能力较强，但个性乖巧，思维束缚，课堂气氛容易沉闷等等。因此，笔者建议，在教学过程中，一方面安排的任务要符合学生生活实际，以激发学生完成任务的积极性，还要注意任务的层次性，由学生自主选择，照顾到同一专业不同生源的学生；另一方面可根据实际情况灵活调整教学进度和深度，突出强调对于基本概念、定理及方法的掌握，同时兼顾对深层次内容的介绍，从而保证每位学生都有一定的收获。3.淡化数学公式推导，强调实际应用通信原理课程教学设置为72课时，包括48课时理论，24课时实训。一方面，课程存在着知识点众多、体系结构复杂、概念抽象、数学推导繁多、与先修课程联系紧密等特点，学习难度较大；另一方面,教学课时数有限,学生难以在短时间内接受、理解和消化课程知识,学习容易产生疲倦心理。同时，高职的学生普遍数学基础薄弱，先修课程中的《高等数学》也仅学习了上册。况且，高职教育与本科教育不同，更注重学生的实际动手能力和应用能力的培养。针对“内容多、课时少、基础弱”的情况，教师在授课过程中应尽量淡化复杂数学公式的推导，强化知识点的实际应用。如笔者在讲授PCM中的非均匀量化———A律13折线时，有意识地简化A律压缩的曲线方程的公式推导和理解，而要求学生掌握A律压缩特性的13折线的具体过程，强化应用，帮助学生克服数学学习的恐惧和厌烦心理，提高学生的学习兴趣。4.以教师为主导，学生为主体传统的教学是“填鸭式”的授课方式，老师按部就班地讲，学生循规蹈矩地听，而这样的教学方式往往收效甚微，并且容易引起学生的厌烦心理。笔者建议，教师应从单纯的知识传递者变成学生学习的促进者、组织者和指导者，形成“以教师为主导、学生为主体”的新型授课模式：以情景式、问题式、启发式、讨论式等形式引入新课，吸引学生的注意力；以知识竞赛、综合答辩、任务驱动等多种形式让学生参与到教学活动中，激发学生的学习兴趣；以校内外实验室及实训基地为依托，完成学生知识、素质、技能的综合培养，使学生在教中学、在学中做，实现教、学、做的完美统一。同时，教师应对学生的学习方法及过程给出恰当的建议，指导学生形成自主学习、合作探究、实践操作、知识迁移的科学学习方法。比如，笔者在每堂课之前会提醒学生预习，培养学生的自学能力；针对课堂所讲的内容，引导学生提出自己的疑问和见解，由其他学生给予解答，形成合作探究的课堂氛围，笔者仅做指导或改正；加强实操训练，检验所学知识的正确性，深化理论学习的认识，培养学生的实践动手能力；引导学生利用所学知识解释实际生活中的通信现象或问题，强化学生“理论联系实际”的思想。
及时更新，与现实接轨现代通信技术的发展极为迅速，用“日新月异”来概括都不为过。而通信原理作为通信专业的专业基础课程其教学内容的更新相对比较缓慢，学生在学习过程中总会感觉这门课没有什么实际价值，进而导致学生的学习主动性下降，学习热情也不高。因此，笔者建议，在教学过程中要及时更新教学内容，与通信技术的实际发展相接轨。比如：通信原理的内容可分为模拟通信和数字通信两大类，而模拟通信的相关知识（如常用的三大调制技术调幅/调频和调相等）在先修课程《高频电子线路》中已经学过，而且众所周知，目前通信技术发展的主流是数字通信，因此，教师在选择教材及教学内容的安排上，应考虑“精简模拟部分、突出数字通信”；在讲解数字调制技术时，教师不妨结合目前的2G和3G技术，告知学生要讲解的技术在实际生活中的应用，比如QPSK技术就应用在我们的GSM系统的下行信道中，同时也是3G通信系统采用的主要的调制技术，从而激发学生的学习兴趣，提高学生学习的积极性，简短的几句话往往可以使教学质量达到事半功倍的效果。加强实验改革，验证性与创新设计性实验相结合单纯的理论学习往往很难理解和掌握通信原理课程的精髓,必须辅以适当的实验。而以往的通信原理实验多为理论知识的验证性实验，综合性实验和自主创新型实验极少，学生通过做实验，仅仅能够理解基本原理，知识点支离破碎，无法建立系统的概念，这对于培养学生应用理论和理论结合实际的能力非常不利，基本不能适应创新型人才的培养要求。考虑到办学条件的影响及现有实验箱可开发项目有限的实际情况，教师在开设实验课程时，不应仅局限于使用实验箱做验证性实验，应充分利用其他相关课程的软硬件资源，如利用单片机、FPGA等实验室进行通信某一模块的设计；引导学生利用SystemView、MatLab等仿真软件设计一些小型的通信系统模型，培养学生系统性、整体性的通信理念；结合其他专业课程如移动通信、光纤通信、现代通信网的知识设计综合性实验，加强学生对理论知识的应用能力。
作者：张艳莉 单位：广东农工商职业技术学院
论文摘要：扩频通信是现代通信系统中新的通信方式，它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能，频谱利用率高。本文介绍了扩频通信的工作原理、特点、及其发展应用。
一、扩频通信的工作原理
在发端输人的信息先调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱，展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号，变频至中频，然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩，再经信息解调，恢复成原始信息输出。可见，一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制，二次调制为扩频调制，三次调制为射频调制，以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较，多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征：(1)数字传输方式；(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽；(3)带宽的展宽，是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的；(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩)，求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。
二、扩频通信技术的特点
扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号，其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽，同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。
1．抗干扰性强
扩频信号的不可预测性，使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰，干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽，所以即使信噪比很低，甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下，仍能不受干扰、高质量地进行通信，扩展的频谱越宽，其抗干扰性越强。
2.低截获性
扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上，传输信号的功率密度很低，侦察接收机很难监测到，因此扩频通信系统截获概率很低。
3.抗多路径干扰性能好
多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程，利用扩频码序列间的相关特性，在接收端解扩时，从多径信号中分离出最强的有用信号，或将多径信号中的相同码序列信号叠加，这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象，使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。
4.保密性好
在一定的发射功率下，扩频信号分布在很宽的频带内，无线信道中有用信号功率谱密度极低，这样信号可以在强噪声背景下，甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信，使外界很难截获传送的信息，要想进一步检测出信号的特征参数就更难了．所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时，对不同用户使用不同码，旁人无法窃听通信，因而扩频系统具有高保密性。
5.易于实现码分多址
在通信系统中，可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性，接收端利用相关检测技术进行解扩，在分配给不同用户不同码型的情况下，系统可以区分不同用户的信号，这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。三、扩频技术的发展与应用
在过去由于技术的限制，人们一直在走增加信号功率，减少噪声，提高信噪比的道路。即使到了70年代，伪码技术已经出现，但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事．近几年，由于大规模集成电路的发展，几十兆赫兹，甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实，扩频通信获得极其迅速的发展．通信的发展史又到了一个转折点，由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代．从最佳通信系统的角度看扩频通信．最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机．几十年来，最佳接收理论已经很成熟，但最佳发射问题一直没有很好解决，伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度，构成了最佳发射机．因此，有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识，人们就不难预测扩频通信的未来前景．从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代．扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信，码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路，发挥越来越大的作用．接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统，逐步发展、演变和升级而形成的．现代电信网络分为3部分：传输网、交换网和接入网．由于接入网发展较晚，往往成为电信发展的“瓶颈”，各国都很重视接入网的发展，因此各类接人技术和系统应运而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性，经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段，而无线扩频技术所使用的频段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM频段，包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段．在无线接人系统中，扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点：抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜．而且，扩频微波接入技术相对有线接入技术来说，有成本低、使用灵活、建设快捷的优势，在接入网中起着不可替代的作用．
扩频微波主要应用在以下几个方面．语音接入(点对点)；数据接入；视频接入；多媒体接入；因特网(Internet)接入。
四、结语
扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向，是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点，使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中，它的易于实现码分多址的特点，使它能与第三代移动通信系统完美结合，发展前景极为广阔。
参考文献：
[1]曾兴雯等.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.
关键词：数字通信；技术原理；应用
通信产业是国民经济结构的重要组成部分，渗透在各行各业中，没有通信技术的服务，各行业的正常运行和发展都会受到严重制约，可以说，不管是人们的日常生活还是工作生产都已经离不开通信技术，一旦出现特殊的社会环境，迫使人们不得不减少外出而需要在室内完成工作或者学习，这时候就需要强大的通信网络来支撑，所以通信技术的发展显得至关重要，随着社会的进步，对通信技术也不断提出更高的要求，只有满足这些需求，通信产业才能更好的生存和发展。当前，我们早已迈进了数字通信时代，所以对数字通信技术进行分析，展望其未来的发展具有重要的现实意义。
1数字通信技术的原理
数字通信系统模型如图1，数字通信就是利用数字信号进行信息的传递，所谓数字信号，在电子电路中是采用二值逻辑中的1和0来进行信息的表示，用多位二值数码的组合表示不同的信息。而在现实中，大多数信息都是模拟信号的形式，可以通过模数转换将其转换为数字信号，然后就可以在数字信道中进行信息的传递。为了保证信息传输的可靠性和保密性，以及为了提高信道的利用率，在传输之前通过对数字信号采用不同的编码方式，能够大大提高抗干扰能力，降低外界或者系统自身噪声的干扰。再利用调制器对信号进行调制，调制之后的信号频谱得到扩展，更适合在信道中传输，充分利用信道，提高传输性能。同时，在数字信号系统中，同步也是非常重要的环节，如果时钟同步或者帧同步不准确，也会直接导致信息出错。信号通过有线或者无线信道传输到接收端后，再经过解调、译码后可恢复信息。在数字通信系统中极其重要的技术还包括程控交换，在最初的电话交换机的基础上逐步发展为数字程控交换机，利用存储着交换控制程序的计算机来控制信息的接驳，信息的类型从最初单一的语音发展为多种形式的数据信息，程控交换机的使用使得通信系统的维护管理更加便捷可靠，增强了灵活性，功能更全面，在一定程度上，通过对软件的控制来增强硬件的功能扩展，从而更好的提供通信服务。
2数字通信技术的优点和缺点
2.1数字通信技术的优点
（1）数字通信技术具有很好的抗干扰性能。信息在通过信道传输的过程中，不可避免的会受到来自外界或者自身的噪声干扰，但是数字信号不同于模拟信号，数字信号本身是离散的信号，通常采用二值逻辑来表示，实际应用中可以用脉冲的两种不同状态代表1和0，只要能控制噪声信号不严重破坏脉冲的两种状态，就可以在接收端被识别，在这一点上，模拟信号是不能够相比的，噪声对模拟信号的影响是很明显的，很容易使信号失真，所以相对来说数字通信技术的抗干扰能力强于模拟通信技术。（2）数字通信技术有较好的保密性能。用数字信号进行信息的表示、存储和传输，更便于对信息加密，可以将数字信息进行各种运算处理，对其进行伪装，常用的方法就是采用密钥技术，一般密钥很难被外界破解，从而保证了通信信息的保密性。（3）数字通信技术能实现远距离的高质量信号传输。信号在传输过程中，距离越长，损耗越大，那么就必须对信号进行放大，但是同时也会放大噪声，甚至噪声可能会覆盖有用信号。在采用数字通信后，由于数字信号的波形在失真后可以通过整形电路恢复原有的信息，利用再生中继器可以大大增加传输距离，同时又保证了信号的不失真性。（4）数字通信技术支持多种形式信息传输。随着计算机、多媒体技术的发展，人们对信息的需求呈现多样性，但是不论何种形式的信息，都可以转换成数字信号，所以数字通信技术的普及也促进了综合业务数字网的形成。（5）数字通信系统普遍采用大规模集成电路，具有体积小、重量轻、耗电低、后期维护方便等等优势。另外随着光纤技术的发展，现代通信大量使用光纤作为传输媒介，大大节省了成本，提高了传输速度，加强了信息的保密性。
2.2数字通信技术的缺点
（1）数字通信技术对频带的利用率较低。相对于模拟通信，同样的电话业务，数字通信占用的带宽远高于模拟通信，当传输带宽有限的时候，就会影响频带利用率。（2）数字通信系统的设备更加复杂、繁琐。为了实现通信质量的提高，就要增加信号处理的复杂程度，相应的，通信设备的功能更多也就更加复杂。虽然数字通信技术存在一些缺点，但是随着宽带信道的采用、窄带调制技术和微电子技术的发展，这些缺点已经被弱化，数字通信必然会取代模拟通信，成为占主导地位的通信技术。
关键词:CDMA 扩频通信 同步 PN码
一、前 言：
移动通信是现代通信系统中不可缺少的组成部分。移动通信不但集中了无线通信和有线通信的最新技术成就，而且集中了网络和计算机技术的许多成果。在第三代移动通信的主要技术体制中，WCDMA-FDD/TDD（现称为高码片速率TDD）和TD-SCDMA（融和后现称为低码片速率TDD）都是由1998年12月成立的3GPP（第三代伙伴项目）进行开发和维护的规范，这些技术都是以CDMA技术为核心的。CDMA技术作为第三代数字蜂窝移动通信系统的主要技术，以及在它基础之上发展起来的WCDMA和TD-SCDMA移动通信系统将会更广泛的应用于我们的生活之中，为我们带来更多方便。
二、理论基础及算法分析：
1、大步进快速捕获方法的基本原理：
在这里我选用“大步进快速捕获方法”来实现PN码的同步，在扩频通信系统中接收端的己调信号一般可以表示为：式中 是高斯白信道噪声，T是相对发射机的时延，A是输入信号载波幅度， 是伪噪声码， 是数据信息码， 是载波角频率， 是载波初始相位。
大步进搜索实现PN码快速捕获的实质就是将要搜索的q相位单元分为q/m段，每段m /q个相位单元，用步进电路使本地PN码逐段移动，即每次步进m个相位单元。每移动一段，做一次m路并列相关判决。由于大步进搜索每次相关判决同时对m个相位进行，而单步进搜索每次相关判决只对一个相位进行，故而大步进的捕获时间较单步进可以缩短1/m实现快捕。
使用大步进搜索方法的快速捕获系统的实现机理见图3.1。图3.1中S(t)为接收信号，它与m路本地PN码相乘，每一路代表了一个PN码相位，再经窄带滤波得到(1)～(m)这m路相关运算结果。将其送入多路比较判决电路，与门限 比较，当m路相关运算结果都小于判决门限 时，无相关输出，代表这m个PN码的相位都没有与发端PN码对齐，此时由判决输出端控制步进电路，使本地PN码大步进m位进入下一段相关处理，如果m路相关运算结果中有一路超过门限 有相关输出说明该路(设为第i路)，代表的PN码相位已经与发端PN码对齐，此时由判决输出端控制步进电路停止步进，进入跟踪阶段。
2、大步进PN码捕获方法的算法分析
在本节分析中将采用状态转移图对捕获过程建立数学模型，计算大步进快速捕获方法的平均捕获时间、捕获时间方差。
对快速捕获系统的捕获性能分析，主要指平均捕获时间和捕获时间方差计算。运用状态转移图的思想来建立数学模型，使分析系统化、简明化是由J.K.霍姆斯JACK.K.HOLEMS提出来的。概括地说，该方法对离散的时不变马尔柯夫过程建立状态转移图，在状态转移图的基础上得到生成函数流程图，运用信号流图理论于生成函数流程图求得生成函数，利用捕获时间平均值及其方差与生成函数的一阶导数和二阶导数之间的关系，推导计算平均捕获时间和捕获时间方差。该方法适用于不同的捕获方案分析，且分析直观、简明，易于理解，所以我们采用该方法来分析大步进快速捕获系统的捕获过程。为简单起见本论文就大步进快速捕获延迟锁定环捕获过程建立圆形状态流程图，对该图作计算，对计算结果作分析。首先就研究的系统作一定的说明。
在实际系统中，捕获过程具有不确定性，该不确定性由诸多因素造成。例：
A、两PN码起始相位相对位置是不确定的。
B、信道畸变，如衰减信道和外来干扰、人为或非人为。
C、载波频率漂移(多普勒频移)。
D、接收端加性白高斯噪声的作用。
因此，捕获时间也是不确定的，虽然捕获时间的分布函数原则上能得到。
但在实践中得到它是非常困难的，至少在精确形式上是困难的，因此只限于研究捕获时间的平均值及其方差。
三、快速捕获系统在MATLAB上的仿真：
1、使用系统仿真软件MATLAB创建用户代码库：
MATLAB最受人们欢迎的特点之一是其具有开放性，任何用户可以通过对工具包源文件的修改或加入自己编写的文件去构成新的用户专用工具包。这里我利用MATLAB来进行仿真。为了修改和编写源文件，必须熟悉掌握SIMULINK的核心――S-FUNCTION 。
S-FUNCTION具有三种表现形式：
(1)框图形式
(2)M文件形式
(3)MEX文件形式(C语言或FORTRAN语言子程序)。
本课题中采用第一种形式和第二种形式。
S-FUNCTION仿真工作原理如下:S-FUNCTION与SIMULINK非线性库中的S-函数模块配合使用。将S-函数模块从非线性库中拷贝到用户自己的模块框图中，然后在模块的对话框中定义调用的S-函数的名称，则该模块完成的功能由调用的S-函数决定。每个SIMULINK模块都有三个基本参数:输入矢量u,输出矢量Y和状态矢量x。三者的连接关系如图3.1。
输入矢量，输出矢量和状态矢量的数学关系式如下：
式中: ，状态矢量可以为连续状态，离散状态或两者的混合状态。在调用了M文件的S－函数模块中，SIMULINK将状态分为连续状态和离散状态两部分，连续矢量放在状态矢量的前半部分，离散矢量放在状态矢量的后半部分。在仿真的特定阶段，SIMULINK反复调用模型文件中的每一个模块，控制它们完成特定的功能，如：计算输出，更新离散状态或计算状态导数等。为了执行初始化过程或中止仿真任务，在仿真开始部分和结束部分还要调用一些附加过程。图3.3给出了SIMULINK进行一次仿真的完整流程。
SIMULINK首先对模型中包含S－函数模块在内的每个模块进行初始化，然后进入仿真环。仿真环每运行一个周期称为一个仿真步长。仿真的每一个步骤都要调用S－函数，直至仿真结束
创建一个用户自定义的SIMULINK模块的步骤为：
① 根据算法和公式编写核心部分的S－函数。
② S－函数经过通用S－函数模块处理后，转化为用户自创建的模块。
③ 根据要求的功能构造用户子系统(subsystem)，包括输入端口，输出端口，S－函数模块和其它一些附加模块。
④ 利用SIMULINK中的封装功能将子系统封装起来，生成用户自定义的封装对话框和图标，为整个子系统提供统一的设置。具体设置包括模块名称，模块类型，仿真参数，图标符绘图指令，模块功能描述信息和模块帮助信息。
这样最终能得到一个用户自定义的SIMULINK模块，该模块能完成所要求的功能。在本课题所要仿真的锁相环中，很多模块都采用调用S－函数的方式实现其功能，如信号产生模块，逻辑控制模块，扩频码产生模块等。
2、系统模块构建设计：
（1）、信号模型：
该模块的功能是产生二相相移键控(BPSK)调制的直扩码序列。设一个chip内有10个载波，一个chip采样100次。
（2）、PN码产生模块：
模块的功能是产生伪随机序列，包括两部分:一是模拟BPSK调制信号时用作调制码，二是在接收后的本地伪随机序列。可将捕获后的结果与发射前的随机码相比较，检验捕获结果。
3、系统仿真模型的构建仿真：
单系统的仿真框，系统论证的宽带滤波器和窄带滤波器已经合并入模块中，参数选择如上所述。
4、仿真结果：
按照系统仿真模型，最终得到的捕获结果如图所示
当捕获成功时发端码(上)与本地码(下)的比较(单位:秒)
由上图的结果是在m=5时得到的结果，可以清楚的看到，当捕获成功时，接收端的随机码与本地伪码的相位相差半个码元，达到要求，实现PN码的同步。此仿真实现了利用“大步进快速捕获方法”对PN码的同步。
四、结束语：
同步是CDMA通信系统中一个重要的实际问题。在通信系统中，同步具有相当重要的地位。通信系统能否有效地、可靠地土作，很大程度上依赖于有无良好的同步系统。通信系统中的同步又可分为载波同步、位同步、帧同步、网同步几大类。
因此，对于相干扩频通信系统而言，必须保证接收端与发送端实现信息码元同步、PN码码元和序列同步和射频载频同步。只有实现了这些同步，直扩系统才能正常工作，可以说，没有同步就没有扩频通信系统。扩频通信中，主要关注的是PN码的同步。
扩频通信系统中的同步问题可分为三个方面，即伪随机序列的捕获，伪随机序列的跟踪和载波的同步。其中，伪随机序列的捕获是扩频通信系统得以工作的基础，而伪随机序列的跟踪和载波同步是保证系统性能的最关键因素。
本文围绕CDMA扩频通信系统中PN码同步进行了研究，并实现了CDMA通信系统中的PN码同步算法。
参考文献
1、A. J.维特比著，李世鹤等译，CDMA扩频通信原理，1998
2、姜为民，CDMA系统中长PN码的捕获，武汉大学学报，1999年11月
3、吴薇，CDMA系统的PN码技术，武汉理工大学学报
