1、应用设计电子技术基于MATLAB的通信原理实验设计和仿真王洁丽(邯郸学院物理与电子工程系)摘要：提出一种基于MATLAB系统仿真平台的通信原！领域的主流软件，并被IEEE评述为国际公认的最优秀的理实验设计与仿真，以实例验证通信原理的理论知识。科技应用软件。它的主要特点是：MATLAB:是集数值计算、图形绘制、图像处理及系统仿真(1)MATLAB可以用来解线性方程组、进行矩阵变换等强大功能于一体的科学计算语言。将MATLAB的图形绘!与运算、数据插值运算等，能使用户从繁杂的数学运算制和系统仿真等功能应用于通信原理实验仿真中，通过！分析中解脱出来。自己创建的系统来进行实验更能使学生深入理解通信系(
2、2)MATLAB中有许多高级的绘图函数，包括二维、统工作原理。三维、专用图形函数、图形句柄、用户图形界面工具等，关键字：通信原理，MATLAB,脉冲编码利用这些函数可以轻松地完成各种图形的绘制和编辑工Experimental design and simulation of Principle of作，实现计算结果和编程的可视化。communication Based on MATLAB(3)友好的用户界面及接近数学表达式的自然化Wang Jlile语言，使学习者易于学习和掌握。(Physics and electronic engineering Department,Handan(4)功能
3、丰富的应用工具箱（如信号处理工具箱、通信College）工具箱、控制系统工具箱等)为用户提供了大量方便实Abstract:The system of eperimental design and simulation用的处理工具)。of communication principle based on MATLAB simulation platformMATLAB的上述特点，使它深受工程技术人员及科技to test examples of communications principles.MATLAB is set专家的欢迎，并很快成为应用学科计算机辅助分析、numerical compu
4、tation,graphics rendering,image processing andsystem simulation,and other powerful features,which integrates设计、仿真、教学等领域不可缺少的基础软件。日前，scientific computing language.MATLAB graphics rendering and国内很多理工院校已经或者正在把该软件作为学生必须system simulation,used in communications theory experimental掌握的一种软件。针对信号与系统课程内容的特点，利s
5、imulation.Through their creation of a system to enablestudentsexperiment more in-depth understanding of用MATLAB的信号处理工具箱和图形处理及数据可视化，communications systems principle.教师可以将结论直接用图形来演示，从而让学生对抽象Keywords:communication Principles;MATLAB:PCM的概念和定理以及结论有直观地认识，并加深对些重要概念的理解。0.引言通信原理是一门理论性与实践性都很强的专业2.通信原理实验设计与仿真举例
6、基础课，如何加强课程的学习，加深学生对本课程中的依据通信原理与系统课程的教学内容及编排次序，成基本理论知识及基本概念的理解，提高学生的理论实践系列、成系统地开发研制了能涵盖通信原理与系统课程能力，日和培养学生实践动手能力和分析解决通信工程中的实际问题的能力是通信原理教学的当务之急，而通主要内容的仿真实验，既有验证性实验，也有综合性、创信原理的实验课程就是一种重要的教学手段和途径。用新性实验。软件对通信原理实验进行设计与仿真能满足不同层次、通信系统的流程可概括为：信号的产生与输出、不同内容、不同要求的学习需要。在通信系统的设计与编码与解码、调制与解调，多址接入方式、滤波器以及仿真中，一些常用模型
7、都可以在MATLAB中找到相应的函数传输介质的模型。在每个设计模型中还包含有大量的子或函数的组合加以求解。使用户能够轻松地进行通信方模块，它们基本上覆盖了目前通信系统中所应用到的各面的分析与处理，用户也可以自己编程解决问题。种模块模型，通信系统一般都可以建立数学模型。根据所需仿真的通信系统的数学模型（或数学表达式），用1.MATLAB软件介绍户只要从上述各个模型库中找到所需的模块，用鼠标器MATLAB:是现在很流行的用于科学计算的软件工具，它拖到模型窗口中组合在一起，并设定好各个模型参数，集数值分析、矩阵运算、信号处理、图像显示等多种功就可以方便地进行动态仿真。从输出模块可以看到仿真能于一体，
8、提供了一个高性能的科学计算环境，因此在通结果。每次仿真结果结束后还可以更改各参数，以便观信、自动化等领域都得到了广泛的应用。它最初是作为察仿真结果的变化情况，也可以根据自己掌握的技术生”矩阵理论“和“数据分析“等课程的计算工具，经过十几成自己所需的子模块，并且可以封装和自定义模块库，年的发展和完善，目前已成为世界各国在科学分析和计算以便随时调用。1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/应用设计电子技术模拟预滤波形编码器量化级数32信源波器抽样器量化、编码原始信号
9、发送端数字接收端信道x10模拟重建滤波器波形量化级数128终端抽样保持、低通解码器原始信号图IPCM仿真模型下面就脉冲编码(PCM)实验为例使用MATLAB4软件验时间X101证其基本原理。图3重化级数为对信号恢复的影响分析脉冲编码山(PCM)技术已经在数字通信系统中得到量化就是将一个有连续幅度值的信号映射成幅度离了广泛的应用。它是一种将模拟语音信号变换成数字信散的信号过程2.3引，从这个定义可以看出，由于是将连续的值改为离散的值，量化是由一定误差的，在此过程号的编码方式，主要用于语音传输。通过本次实验，使学中丢失的信息是无法恢复的。所以量化过程中量化级数生了解PCM编译码的工作原理及实现过程
10、，了解语音信号对于信号的恢复也是有一定影响的，图3是量化级数分别数字化技术的主要指标。图1给出了PCM通信系统的仿真：为32电平和128电平时信号的恢复情况（图中红色虚线是模型。恢复之后的信号)，所得信噪比SQNR分别为：32电平PCM脉冲编码调制主要包括采样、量化和编码，在脉冲为31.10dB,128电平PCM为42.35dB。图4是不同量化级数编译调制中，模拟信号首先以高于奈斯特率的速率；所产生的量化误差。采样，然后将所得样本量化。在实际应用中，恢复信号量化级数为32时量化误差的低通滤波器也不可能是理想的，因此考虑到实际滤波器的可能实现的特性，采样速率要大于2了（丁m最高频0.2率)。现对
11、一个带有随机噪声的余弦信号进行采样，其结果如图2所示。原始信号（采样率Fs2Fm)2030量化级数为128时量化误差0.40.2名02时间-0.2X1010203040原始信号频谱n0.8图4景化误差0.63.结论0.4本文以实例将MATLAB运用到通信原理实验中，可以深入浅出地分析各类信号的特征以及各类参数对通信系0.2统性能的影响，实现教学和实验验证同步进行。使通信.505原理中一些抽象的概念和原理可视化，提供了良好的通频率X10信系统开发、设计、模拟、调试和分析平台。培养了学图2被采样信号的时域波形与频谱图生动手能力和创造性思维，通过自己创建的系统来进行1994-2011 China A
12、cademic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/应用设计电子技术实验更能使学生深入理解通信系统工作原理，在仿真平！台上可以方便的来分析系统，便于纠正错误。而且采用软件仿真来做实验还可以节省大量实验器材。参考文献1张辉，曹丽娜等现代通信原理与技术西安：西安电子科技大学出版社，2006.2刘敏，魏玲等.MATLAB通信仿真与应用W)国防工业出版社，2001.2832983约翰G普罗克斯，马苏德萨勒赫著，刘树棠译.现代通信系统-使用MATLAB.西安交通大学出版社，2001.1441564楼顺天，于卫.MATLAB程序设计语言M,西安：西安电子科技大学出版社，1997.10151994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/