matlab通信仿真在《通信原理》课程教学中的应用

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1、MATLAB通信仿真在《通信原理》课程教学中的应用[摘要]本文介绍了MATLAB软件中通信工具箱的两种仿真方法，并重点阐述了在MATLAB／SIMULINK环境下对通信系统进行可视化动态仿真的一般步骤和实现方法。最后通过教学范例和实验结果说明，MATLAB通信系统仿真模型能够反映通信系统的动态工作情况，具有较强的演示性、可视性和实用性，是《通信原理》课程教学中强有力的辅助工具。　　[关键词]MATLABSIMULINK仿真通信系统　　　　一、引言　　《通信原理》是通信及相关专业的专业基础课，是许多后续专业课程的基础。其中很多基本概念、重要原理将贯穿整个通信专业的各门课程之中

2、。然而，对于刚刚接触通信专业的学生来说，类似于调制、解调、抽样、量化、复用等概念及原理往往过于抽象，传统的教学方法很难高效的使学生从根本上理解这些概念、原理及过程。将MATLAB通信系统的计算机仿真演示应用到《通信原理》的教学中，能够较好的解决这个问题。采用MATLAB对基本原理和方法进行计算机仿真演示，能够使复杂的计算简单化，抽象的理论具体化、直观化，从而提高学习效率，增强学习兴趣，在一定程度还上培养学生进行通信系统工程设计的能力。　　MATLAB最初是Mathessage.m　　functionr=message(x,n)　　r=0;　　fori=1:n　　r=r-x(

3、i)*log(x(i))/log(2);　　end　　disp('此离散信源的平均信息量为');　　（3）运行MATLAB的M文件求解平均信息量　　当需要求解一组符号的平均信息量时，只需要在MATLAB的命令窗口输入该组符号出现的概率和符号个数就可方便快速的得出平均信息量。　　例如，由4个符号组成的信息源，相应的概率为，求平均信息量,只需要在MATLAB的命令窗口输入：　　message([],4)　　然后敲回车即可在窗口中显示出计算结果：　　此离散信源的平均信息量为1.75　　在需要的地方灵活使用该M文件可以求出不同信号源的平均信息量，当需要求解的符号数特别多、数字比较复

4、杂时更能体现其优越性。　　三、基于MATLAB/SIMULINK的可视化动态仿真　　SIMULINK是MATLAB提供的图形界面仿真工具，由一系列模型库组成，包括Sources(信源模块)、Sinks(显示模块)、Linear(线性环节)、Connections(连接)、Blocksets＆Toolboxes(其他环节)等。　　在这里，整个通信系统的流程被慨括为：信号的产生与输出、编码与解码、调制与解调多址接入方式、滤波器以及传输介质的模型。在每个设计模块中还包含有大量的子模块，它们基本上覆盖了目前通信系统中所应用到的各种模块型。根据所要仿真的通信系统的数学模型(或数学表达

5、式)，用户只要从上述各个模型库中找出所需的模块，用鼠标器拖到模型窗口中组合在一起，并设定好各个模块参数，就可方便地进行动态仿真。从输出模块可实时看到仿真结果，如时域波形图、频谱图等。每次仿真结束后还可以更改各参数，以便观察仿真结果的变化情况。另外，对SIMULINK中没有的模块，可根据自己掌握的技术生成所需的子模块，并且可以封装和自定义模块库，以便随时调用。　　1、可视化动态仿真的步骤[3]　　1)建立数学模型：根据通信系统的基本原理，将整个系统简化，确定总的系统功能，并将各部分功能模块化，找出各部分之间的关系，画出系统流程框图模型。　　2)仿真系统：根据建立的模型，从SI

6、MULINK通信模型库中，将所需要的单元功能模块拷贝到Untitled窗口，按系统流程框图模型连接，组建要仿真的通信系统模型。　　3)设置、调整参数：参数设置包括运行系统参数设置(如系统运行时间、采样速率等)和功能模块运行参数设置(正弦信号的频率、幅度、初相；低通滤波器的截至频率、通带增益、阻带衰减等)。　　4)设置观察窗口，分析仿真数据和波形：在系统模型的关键点处设置观测输出模块，用于观测仿真系统的运行情况，以便及时调整参数，分析结果。　　5)生成新的模块：对于municationToolbox中没有的功能模块，可以根据已掌握的技术生成所需新的子模块，例如由C或Fortr

7、an编写MEX文件，编译成DLL后利用SIMULINK提供的封装(Masking)功能封装或自定义模块库，以便随时调用。　　2、可视化动态仿真实现范例　　例2、抽样定理的仿真实现　　抽样定理的数学模型如图1所示，可建立相应SIMULINK仿真模型如图2所示，在设定的参数下对正弦信号仿真结果如图3所示。　　　　号源参数设置：　　Sine.　　[1]孙屹.MATLAB通信仿真开发手册[M].国防工业出版社，2004，134～137　　[2]杜思深.现代通信原理[M].清华大学出版社，2004，10～11　　[3]张志涌