【正文】 件界面設計，所有仿真功能采用MATLAB 語言編程實現(xiàn)，更便于學生進行課程設計、創(chuàng)新實驗、參與教師的科學研究等。 結合通信原理應用，用 MATLAB 編程，實現(xiàn)各個模塊功能：數字基帶信號單極性、雙極性碼的分析和仿真；模擬調制信號線性、非線性調制的分析和仿真、數字調制的幅度、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，設計圖形用戶界面，進行多次 M 文件的調試，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 教師審閱 意見學生開題調研前期基礎好，具備研發(fā)該課題的軟件能力，且態(tài)度認真，同意開題。該平臺針對通信原理教學及實驗要求，利用設計向導 GUI 提供的設計工具，開發(fā)出了多個仿真界面，仿真出通信原理的多個教學實驗內容。計算機技術的飛速發(fā)展和 MATLAB 軟件的推出，利用計算機進行輔助教學這種教學手段已經進入課堂教學領域。同時它也是通信原理學習的一個卓越平臺，MATLAB 軟件的開放性以及功能極強的矩陣運算，使得通信原理的學習無論是理論還是實踐都變得不再枯燥無味。在數字基帶信號、模擬信號、數字信號、抽樣量化等部分，為學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)網絡化教學、遠程教學打下了基礎。 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，有了很大的改進和增補，在開發(fā)環(huán)境、程序設計、數值處理以及數據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。國內近幾年也對MATLAB 有了很多研究。代碼開發(fā)：支持函數嵌套、有條件中斷點，可以使用匿名函數定義單行函數。 MATLAB 的工作環(huán)境所謂工作環(huán)境是指：幫助系統(tǒng)、工作內存管理、指令和函數管理、搜索路徑管理、操作系統(tǒng)、程序調試和性能剖析工具等。所以 MATLAB 逐步成為設計數值分析的各類學科教學與科學研究必不可少的工具。目前，通信工程專業(yè)低年級學生已經開設計算機應用教程，把 MATLAB 的基礎知識作為此課程的重要內容，使得學生能夠掌握使用 MATLAB 這類工程計算機軟件的基本技術，包括基本數學計算、矩陣處理、計算結果的可視化和符號運算等。課程特點是：內容豐富、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習難度的課程。增加 MATLAB 語言內容，可以促進通信原理理論的教學，提高學生興趣，增強學生自己動手分析、設計系統(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、綜合素質高的學生。因此，在通信原理基礎課程中增加 MATLAB 內容，不僅使學生掌握了理論教學的內容，同時也教給學生一些應用理論的手段。系統(tǒng)主要界面由 6 個主要子窗口模塊構成，通過單擊主界面上子模塊相應的按鈕即可啟動相應的子窗口，MATLAB 的應用程序，以 M 文件形式出現(xiàn)，各軟件模塊主要的功能是實現(xiàn)教學大綱要求完成的實驗。借助 GUI 設計面板提供的空間布置編輯器“Align0bjects” ，很容易的對所選對象進行水平、垂直和間隔排列布置。 界面的設計方法 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” ，根據這個句柄，就可以找到這個對象的各種屬性，并進而更改這些屬性，以產生不同的圖形呈現(xiàn)效果。 GUIDE 的設計過程1）GUI 設計工具簡介在 GUIDE 設計環(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、網絡標尺設置編輯器以及 GUI 應用屬性設置編輯器等。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） 網絡標尺設置編輯器通過網絡標尺設置編輯器，可以在 GUI 面板中添加網絡以及標尺，來方便用戶的界面設計。 基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺主界面考慮到需要解決數據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 中存取數據，因此本主界面的GUI 是通過 M 腳本文件實現(xiàn)的。數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 模擬調制模塊 常規(guī)調幅 AM標準調幅中的調制信號 m（t）帶有直流分量，設 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 調制信號代碼及波形：B=str2num(get(,39。string39。))。 t=0:dt:T。 hold on。 title(39。因此產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 數字調制基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設計19 二進制數字幅度調制數字幅度調制又稱為幅度鍵控（ASK） ，二進制幅度鍵控記作 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 數字幅度調制 二進制數字頻率調制數字頻率調制又稱為頻移鍵控（FSK） ，二進制頻移鍵控記作 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 數字頻率調制 二進制數字相位調制絕對相位是利用載波的相位直接表示數字信號的相移方式。))。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計27圖 318 =10 抽樣???? ???? 量化利用預先規(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。當信號的變化范圍和量化電平數確定后，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計32圖 322 系統(tǒng)響應 圖 323 系統(tǒng)響應 1 生成可執(zhí)行文件 至此，程序界面模塊已經大致完成，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 目錄下就是數學庫和圖形庫脫離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，使教學內容更直觀，理論知識和數學公式更易于理解，從而有效地提高教師授課效率，增強學生學習積極性；另一方面有助于改善教學內容的薄弱環(huán)節(jié)，并可以作為實驗內容的補充，彌補實驗室設備有限、實驗學時有限的不足，激發(fā)學生學習興趣，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計35參考文獻(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 設計學習手記 [M]. 北京: .(5) 仿真在通信原理教學中的應用 [N]. 孝感學院學報 .第 30 卷第 6 期.(6) MATLAB 的通信原理仿真平臺設計 [J]. 中國現(xiàn)代教育裝備 .第 84 期.(7) MATLAB 的通信原理實驗設計和仿真 [N]. .(8)李玲, MATLAB 仿真在《通信原理》課程教學中的應用[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計36(10)張晶, 在通信原理教學中的應用[J]. 48 期.(11)MathWorks. MATLAB R2022a[Z]. 2022.(12)MathWorks. MATLAB R2022a[Z]. 2022.