【正文】 件界面設(shè)計，所有仿真功能采用MATLAB 語言編程實現(xiàn)，更便于學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計、創(chuàng)新實驗、參與教師的科學(xué)研究等。 結(jié)合通信原理應(yīng)用，用 MATLAB 編程，實現(xiàn)各個模塊功能：數(shù)字基帶信號單極性、雙極性碼的分析和仿真；模擬調(diào)制信號線性、非線性調(diào)制的分析和仿真、數(shù)字調(diào)制的幅度、移頻、移相的仿真；低通抽樣和帶通抽樣的仿真；均勻量化和非均勻量化的仿真等，設(shè)計圖形用戶界面，進(jìn)行多次 M 文件的調(diào)試，以使基本的仿真平臺功能得以實現(xiàn) 撰寫論文，完成論文初稿；最后完善并修改畢業(yè)論文4．指 導(dǎo) 教師審閱 意見學(xué)生開題調(diào)研前期基礎(chǔ)好，具備研發(fā)該課題的軟件能力，且態(tài)度認(rèn)真，同意開題。該平臺針對通信原理教學(xué)及實驗要求，利用設(shè)計向?qū)?GUI 提供的設(shè)計工具，開發(fā)出了多個仿真界面，仿真出通信原理的多個教學(xué)實驗內(nèi)容。計算機技術(shù)的飛速發(fā)展和 MATLAB 軟件的推出，利用計算機進(jìn)行輔助教學(xué)這種教學(xué)手段已經(jīng)進(jìn)入課堂教學(xué)領(lǐng)域。同時它也是通信原理學(xué)習(xí)的一個卓越平臺，MATLAB 軟件的開放性以及功能極強的矩陣運算，使得通信原理的學(xué)習(xí)無論是理論還是實踐都變得不再枯燥無味。在數(shù)字基帶信號、模擬信號、數(shù)字信號、抽樣量化等部分，為學(xué)生提供了很好的圖像波形，鍛煉其分析和解決問題的能力，并在功能上為其后期開發(fā)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)、遠(yuǎn)程教學(xué)打下了基礎(chǔ)。 MATLAB 語言的發(fā)展歷程和影響Math works 公司推出 MATLAB 從 1984 年問世，到 1993 年推出 版本，從此告別了 DOS 版。而近年 MATLAB 推出的 版本，相較于以前的版本，有了很大的改進(jìn)和增補，在開發(fā)環(huán)境、程序設(shè)計、數(shù)值處理以及數(shù)據(jù)可視化方面提供了許多新功能和更為有效的處理方法，是最近幾年使用最廣泛的版本。國內(nèi)近幾年也對MATLAB 有了很多研究。代碼開發(fā)：支持函數(shù)嵌套、有條件中斷點，可以使用匿名函數(shù)定義單行函數(shù)。 MATLAB 的工作環(huán)境所謂工作環(huán)境是指：幫助系統(tǒng)、工作內(nèi)存管理、指令和函數(shù)管理、搜索路徑管理、操作系統(tǒng)、程序調(diào)試和性能剖析工具等。所以 MATLAB 逐步成為設(shè)計數(shù)值分析的各類學(xué)科教學(xué)與科學(xué)研究必不可少的工具。目前，通信工程專業(yè)低年級學(xué)生已經(jīng)開設(shè)計算機應(yīng)用教程，把 MATLAB 的基礎(chǔ)知識作為此課程的重要內(nèi)容，使得學(xué)生能夠掌握使用 MATLAB 這類工程計算機軟件的基本技術(shù)，包括基本數(shù)學(xué)計算、矩陣處理、計算結(jié)果的可視化和符號運算等。課程特點是：內(nèi)容豐富、理論性強、涉及知識面廣、信息量大，而且比較抽象，是具有一定深度和學(xué)習(xí)難度的課程。增加 MATLAB 語言內(nèi)容，可以促進(jìn)通信原理理論的教學(xué)，提高學(xué)生興趣，增強學(xué)生自己動手分析、設(shè)計系統(tǒng)的能力，而且老師在課堂上可以直觀的演示，使抽象的理論變成生動的圖形界面，有利于培養(yǎng)出知識面廣、動手能力強、綜合素質(zhì)高的學(xué)生。因此，在通信原理基礎(chǔ)課程中增加 MATLAB 內(nèi)容，不僅使學(xué)生掌握了理論教學(xué)的內(nèi)容，同時也教給學(xué)生一些應(yīng)用理論的手段。系統(tǒng)主要界面由 6 個主要子窗口模塊構(gòu)成，通過單擊主界面上子模塊相應(yīng)的按鈕即可啟動相應(yīng)的子窗口，MATLAB 的應(yīng)用程序，以 M 文件形式出現(xiàn)，各軟件模塊主要的功能是實現(xiàn)教學(xué)大綱要求完成的實驗。借助 GUI 設(shè)計面板提供的空間布置編輯器“Align0bjects” ，很容易的對所選對象進(jìn)行水平、垂直和間隔排列布置。 界面的設(shè)計方法 句柄圖形及圖形用戶界面句柄圖形就是將一個圖形的每一個組建都視為一個對象，每一個對象都有一個獨一無二的“句柄” ，根據(jù)這個句柄，就可以找到這個對象的各種屬性，并進(jìn)而更改這些屬性，以產(chǎn)生不同的圖形呈現(xiàn)效果。 GUIDE 的設(shè)計過程1）GUI 設(shè)計工具簡介在 GUIDE 設(shè)計環(huán)境中，需要用到的工具有屬性編輯器、控件布置編輯器、菜單編輯器、對象瀏覽器、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)尺設(shè)置編輯器以及 GUI 應(yīng)用屬性設(shè)置編輯器等。選中需要對齊的對象，然后選擇工具條上的控件布置按鈕，即可打開控件布置編輯器。6） 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)尺設(shè)置編輯器通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)尺設(shè)置編輯器，可以在 GUI 面板中添加網(wǎng)絡(luò)以及標(biāo)尺，來方便用戶的界面設(shè)計。 基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺主界面考慮到需要解決數(shù)據(jù)傳遞問題和編寫一些算法，在 GUIDE 中很難實現(xiàn)，而用M 文件可以生成非常復(fù)雜的界面，比較容易實現(xiàn)在不同窗口尺寸下給對象以合適的位置，同時文件創(chuàng)建的對象，可以方便的在 handle 中存取數(shù)據(jù)，因此本主界面的GUI 是通過 M 腳本文件實現(xiàn)的。數(shù)字基帶信號的類型舉不勝舉，常見的有矩形脈沖、三角波、高斯脈沖和升余弦脈沖等。如圖 32 為生成的單極性不歸零碼：基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設(shè)計11圖 32 單極性不歸零碼 單極性歸零碼單極性歸零碼與單極性不歸零碼的區(qū)別是電脈沖寬度小于碼元寬度，每個電脈沖在小于碼元長度內(nèi)總要回到零電平，即輸入信息為 1 時給出的碼元前半時間為1，后半時間為 0，輸入為 0 時與不歸零則完全相同。除了雙極性不歸零碼的特點外，還有利于同步脈沖的提取。雖然數(shù)字通信是發(fā)展的主流趨勢，但是至今為止仍然有許多重要的通信系統(tǒng)還是模擬的，而且，有的通信過程還將繼續(xù)采用模擬方法。如圖 37：圖 37 模擬調(diào)制模塊 常規(guī)調(diào)幅 AM標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅中的調(diào)制信號 m（t）帶有直流分量，設(shè) s（t ）是載波，即： ??（ ??） =??0???????（ ???????+??0）其中， 為載波頻率， 為起始相位， 為載波的幅度。string39。))。D=str2num(get(,39。fc=D/2。mt=B*cos(C*pi*t)。plot(t,A+mt,39。AM39。其時間波形的表示式為： ????????（ ??） =??（ ??） ???????（ ???????）DSB 調(diào)制信號代碼及波形：B=str2num(get(,39。string39。))。 t=0:dt:T。 hold on。 title(39。因此產(chǎn)生單邊帶信號的最直觀的方法是讓雙邊帶信號通過一個單邊帶濾波器，濾除不必要的邊帶，即可得到單邊帶信號。))。D=str2num(get(,39。 fc=D/2。 s_ssb=real(hilbert(mt).*exp(j*C*pi*fc*t))。r39。)。如圖311：圖 311 數(shù)字調(diào)制基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設(shè)計19 二進(jìn)制數(shù)字幅度調(diào)制數(shù)字幅度調(diào)制又稱為幅度鍵控（ASK） ，二進(jìn)制幅度鍵控記作 2ASK。????2ASK 信號的代碼及其波形：x=str2num(get(,39。string39。cl=[]。 m=ones(1,100)。endask=cl.*ml。subplot(212)。圖 312 數(shù)字幅度調(diào)制 二進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制數(shù)字頻率調(diào)制又稱為頻移鍵控（FSK） ，二進(jìn)制頻移鍵控記作 2FSK。string39。))。t=0:2*pi/99:2*pi。for n=1:length(x) if x(n)==0。 else x(n)==1。 end ml=[ml m]。subplot(211)。plot(fsk)。圖 313 數(shù)字頻率調(diào)制 二進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制絕對相位是利用載波的相位直接表示數(shù)字信號的相移方式。))。t=0:2*pi/99:2*pi。for n=1:length(x) if x(n)==0。 m=ones(1,100)。 cl=[cl c]。plot(bl)。title(39。能否由此樣值序列重建原信號，是抽樣定理要回答的問題。本模塊主要驗證低通抽樣定理。????此定理也稱為均勻抽樣定理，因為它用在均勻間隔 T=1/2 秒上給定信號的抽????樣值來表征信號。))。B=str2num(get(,39。string39。))。sdt=1/fs。gt=sinc(fs*t2)。plot(t,xt)。subplot(313)。=2 ：???? ????圖 316 =2 抽樣???? ????=4 ：???? ????圖 317 =4 抽樣???? ????=10 ：???? ????基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設(shè)計27圖 318 =10 抽樣???? ???? 量化利用預(yù)先規(guī)定的有限個電平來表示模擬信號抽樣值的過程為量化。本模塊主要實現(xiàn)均勻量化的仿真。當(dāng)信號的變化范圍和量化電平數(shù)確定后，量化間隔也被確定。delta=2/n。 x_qtz(index)=q(i)*ones(1,length(index))。code=zeros(length(x),nu)。a=str2num(get(,39。s=sin(t)。)。所謂眼圖就是指通過用示波器觀察接收端的基帶信號波形，從而估計和調(diào)整系統(tǒng)性能的一種方法。string39。eye_num=6?；?MATLAB 的通信原理仿真平臺設(shè)計31d=sign(randn(1,N_data))。tt=3*Ts:dt:(N_data+3)*N*dtdt。t/Ts39。for k=3:50 ss=st(k*N+1:(k+eye_num)*N)。end。基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設(shè)計32圖 322 系統(tǒng)響應(yīng) 圖 323 系統(tǒng)響應(yīng) 1 生成可執(zhí)行文件 至此，程序界面模塊已經(jīng)大致完成，但此仿真平臺為單獨運行界面，因此需要生成可執(zhí)行的 exe 文件。3）將 matlab path /extern/lib/win32/ 拷貝到到待運行機器上4）在機器上先運行 , 然后選擇解壓目錄，將在指定目錄下解壓出 bin 和 toolbox 兩子目錄，其中在 bin\win32 目錄下就是數(shù)學(xué)庫和圖形庫脫離MATLAB 運行所需的所有動態(tài)連接庫，共有 37 個。5）采用 MATLAB 軟件程序設(shè)計，可擴展性能好，便于二次開發(fā)，降低試驗費用。一方面它方便了通信原理實驗輔助教學(xué)，使教學(xué)內(nèi)容更直觀，理論知識和數(shù)學(xué)公式更易于理解，從而有效地提高教師授課效率，增強學(xué)生學(xué)習(xí)積極性；另一方面有助于改善教學(xué)內(nèi)容的薄弱環(huán)節(jié)，并可以作為實驗內(nèi)容的補充，彌補實驗室設(shè)備有限、實驗學(xué)時有限的不足，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加深他們對理論知識的理解。基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設(shè)計35參考文獻(xiàn)(1) 寶典[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社. .(2)張志涌, 教程[M]. 北京: .(3)[M].北京: .(4) MATLAB GUI 設(shè)計學(xué)習(xí)手記 [M]. 北京: .(5) 仿真在通信原理教學(xué)中的應(yīng)用 [N]. 孝感學(xué)院學(xué)報 .第 30 卷第 6 期.(6) MATLAB 的通信原理仿真平臺設(shè)計 [J]. 中國現(xiàn)代教育裝備 .第 84 期.(7) MATLAB 的通信原理實驗設(shè)計和仿真 [N]. .(8)李玲, MATLAB 仿真在《通信原理》課程教學(xué)中的應(yīng)用[N] . 22 卷.(9)程欽, [N]. 13 卷第 4期.基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設(shè)計36(10)張晶, 在通信原理教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 48 期.(11)MathWorks. MATLAB R2022a[Z]. 2022.(12)MathWorks. MATLAB R2022a[Z]. 2022.