【正文】 擇 MATLAB 中具有可視化編程能力的圖形界面 GUI，將它提供的工具與編程經驗結 合起來，完成軟件界面的創(chuàng)建。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。函數代碼的編制通過編寫回調函數時實現，把函數代碼放在一個自定義的 M 文件中，而在“ callback”中只寫上其文件名。 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效果。 GUI 設計既 可以 以 基本的 MATLAB 程序設計為主，也可以 以 鼠標為主 ，利用 GUIDE 工具進行設計。 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。通過該屬性編輯器來對所選圖形對象設置相關屬性。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。 4） 對象瀏覽器 在 GUI 面板中點擊對象瀏覽按鈕可打開對象瀏覽器，在該瀏覽器中可以方便地基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設計 8 顯示出所有的圖形對象，單擊該對象則可以打開相應的屬性編輯器。 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。 8） GUI 設計面板 GUI 設計面板是上述 GUI 設計工具應用的平臺， 面板上部提供了菜單和常用工具按鈕，左邊提供了多種 GUI 控件，如按鈕、單選按鈕、復選框、文本框等。 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，而用 M文件可以生成非常復雜的界面，比較 容易實現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 腳本文件實現的。通常把數字信息的電脈沖表示過程稱 為碼型編碼或碼型變換，在有線信道中傳輸的數字基帶信號又稱為線路傳輸碼型。 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。這種信號脈沖的零電平和正電平分別對應 著二進制 0 和 1。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。這樣，恢復信號的判決點評為 0，因而不受信道特性變換的影響，抗干擾能力較強，較單極性碼更有利于在信道中傳輸。除了雙極性不歸零碼的特點外，還有利于同步脈沖的提取。這種碼只使用 兩個電平，且既能提供足夠的定時分量，又無直流漂移，編碼過程簡單 ，但是碼的帶寬較寬些。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。調制方式有許多種，分為幅度調制與角度調制兩大類，分別具有不同的帶寬與抗噪聲能力。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： 其中， 為載波頻率， 為起始相位， 為載波的幅度。 （ t） 信號的振幅包絡直接反映 了信號 的變化規(guī)律。string39。 B=str2num(get(,39。))。string39。 D=str2num(get(,39。))。 fc=D/2。 N=T/dt。 mt=B*cos(C*pi*t)。 plot(t,s_am)。 plot(t,A+mt,39。)。AM39。 波形如圖 38： 圖 38 AM 調制信號波形 基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設計 16 . 2 抑制載波雙邊帶調幅 在 AM 信號中，載波分量并不攜帶信息，信息完全由邊帶傳送。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。 D=str2num(get(,39。))。 fc=D/2。 t=0:dt:T。 s_dsb=mt.*cos(B*pi*fc*t)。 hold on。r39。 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。 SSB 調制信號代碼及波形： B=str2num(get(,39。))。string39。 D=str2num(get(,39。))。 fc=D/2。 t=0:dt:T。 s_ssb=real(hilbert(mt).*exp(j*C*pi*fc*t))。 hold on。r39。 基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設計 18 title(39。)。在二進制調制中，信號參量只有兩種可能的取值： 0 和 1，在多進制調制中，信號參量可能有 M種取值。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。有載波輸出時表示發(fā)送“ 1”，無載波輸出時表示發(fā)送“ 0”。 2ASK 信號的代碼及其波形： x=str2num(get(,39。))。string39。 t=0:2*pi/99:2*pi。 cl=[]。 m=zeros(1,100)。 m=ones(1,100)。 ml=[ml m]。 end ask=cl.*ml。 plot(ml)。 subplot(212)。2ASK39。 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。 2FSK信號便是符號“ 1”對應于載頻 f1，而符號“ 0”對應于載頻 f2（與 f1 不同的另一載頻）的已調波形，而且 f1 與 f2 之間的改變是 瞬間完成的。string39。 f1=str2num(get(,39。))。string39。 基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設計 21 t=0:2*pi/99:2*pi。 cl=[]。 for n=1:length(x) if x(n)==0。 c=sin(f2*t)。 else x(n)==1。 c=sin(f1*t)。 end ml=[ml m]。 bl=[bl b]。 subplot(211)。 axis([0 100*length(x) ])。 plot(fsk)。2FSK39。 基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設計 22 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。 2PSK 已調信號的時域表達式為： 2PSK 信號的代碼及其波形： x=str2num(get(,39。))。string39。 t=0:2*pi/99:2*pi。 cl=[]。 for n=1:length(x) if x(n)==0。 b=zeros(1,100)。 基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設計 23 m=ones(1,100)。 end c=sin(f*t)。 cl=[cl c]。 end psk=cl.*ml。 plot(bl)。 subplot(212)。 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。因此，抽樣定理是模擬信號數字化的理論依據。本模塊主要驗證低通抽樣定理。主要可描述為： 1） m（ t） 是低通信號，最高頻率是 ； 2） 等間隔抽樣抽樣速率是 =2 ， 的單位是次 /秒。 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。 低通抽樣定 理 驗證代碼及波形： 基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設計 25 fs=str2num(get(,39。))。string39。 B=str2num(get(,39。))。string39。 D=str2num(get(,39。))。 t=0:dt:10。 sdt=1/fs。 st=A*sin(B*pi*t1)+C*cos(D*pi*t1)。 gt=sinc(fs*t2)。 xt_t=conv(stt,gt)。 plot(t,xt)。 stem(t1,st)。 subplot(313)。 plot(t3,xt_t)。 =2 ： 基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設計 26 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。如果用 N 位二進制碼組來表示該樣值的大小，以便利用數字傳輸系統(tǒng)來傳輸的話，那么， N 位二進制碼組只能同 M= 個電平樣值相對應，而不能同無窮多個可能取值相對應。本模塊主要實現均勻量化的仿真。在均勻量化中，每個量化區(qū)間的量化電平均取在各區(qū)間的 重點。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。 x_qtz=x/xmax。 delta=2/n。 for i=1:n index=find((q(i)delta/2=x_qtz)amp。 x_qtz(index)=q(i)*ones(1,length(index))。 end x_qtz=x_qtz*xmax。 code=zeros(length(x),nu)。 b_qtz(i)=b_qtz(i)2^j。 a=str2num(get(,39。))。 s=sin(t)。 plot(t,s,t+,xqtza,39。)。碼間干擾問題與發(fā)送濾波器特性、信道特性、接受濾波器特性等因素有關，因而計算由 于這些因素所引起的誤碼率就非常困難，尤其在信道特性不能完全確知的情況下，甚至得不到一種合適的定量分析方法。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。本模塊仿真了基帶傳輸 系統(tǒng)是升余弦滾降系統(tǒng)的信號波形及基帶信 號眼圖。string39。 Ts=1。 eye_num=6。 dt=Ts/N。 d=sign(randn(1,N_data))。 ht=sinc(t/Ts).*(cos(a*pi*t/Ts))./(14*a^2*t.^2/Ts^2+eps)。 tt=3*Ts:dt:(N_data+3)*N*dtdt。 axis([0 20 ])。t/Ts39。 subplot(212) ss=zeros(1,eye_num*N)。 for k=3:50 ss=st(k*N+1:(k+eye_num)*N)。 plot(ttt,ss)。 end。t/Ts39。 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。 基于 MATLAB 的通信原理仿真平臺設計 33 2） 將上步生成的文件包括 *m 文件和 *.fig 文件一起拷 貝 到待運行的機器。 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。而 toolbox 目錄則必須與應用程序同