摘要：《通信原理》是電子通信專業(yè)的一門極其重要的專業(yè)課，但是因為它理論性強(qiáng)、直觀性差，并且涉及許多先修課程，加大了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，特別是對高職生來講，公式太多，降低了學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情，教學(xué)效果不理想。同時仿真軟件能夠仿真許多通信系統(tǒng)，可以引導(dǎo)學(xué)生理解實際的通信過程，加深書本上理論知識的掌握，起到事半功倍的效果。根據(jù)通信原理課程和高職學(xué)生的特點，提出了一種新的教學(xué)思路：將MATLAB仿真軟件引入到教學(xué)過程中去，期望通過教學(xué)方法的改進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，解決學(xué)生的學(xué)習(xí)困難

關(guān)鍵詞：通信原理 MATLAB 高職

中圖分類號：G43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

1引言

《通信原理》是電子通信專業(yè)的一門極其重要的專業(yè)課，但是因為它理論性強(qiáng)、直觀性差，并且涉及許多先修課程，加大了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，特別是對高職生來講，公式太多，降低了學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情，教學(xué)效果不理想。因此，針對高職學(xué)生的具體情況，如果在教學(xué)中能夠引人MATLAB仿真軟件，這樣能夠簡化計算過程，把結(jié)果以圖形的方式表示出來；同時仿真軟件能夠仿真許多通信系統(tǒng)，可以引導(dǎo)學(xué)生理解實際的通信過程，加深書本上理論知識的掌握，起到事半功倍的效果。

美國MathWorks公司推出的MATLAB專門以矩陣的形式對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，它是一種科學(xué)計算和工程仿真軟件。集高性能科學(xué)計算、結(jié)果可視化和編程于一體的MATLAB，操作簡單，同時還提供了很多的內(nèi)置函數(shù)，矩陣計算和繪圖功能都非常好，對從事有關(guān)科學(xué)計算、信息處理和控制系統(tǒng)等領(lǐng)域的工作比較適用。近年受教學(xué)成本、教學(xué)場所的影響，利用MATLAB仿真通信原理被越來越多的高校應(yīng)用與教學(xué)中，研究MATLAB仿真具有非常重要的教學(xué)意義。

2 MATLAB在通信原理中的應(yīng)用舉例

2.1用于信號分析

信號在通信系統(tǒng)中的傳輸是通信原理研究的重點，大多分析的是信號的特性，這時會涉及大量的數(shù)學(xué)公式，高職生受基礎(chǔ)限制，很難很好的理解公式，如果我們想體現(xiàn)教學(xué)的生動性，可以利用函數(shù)表達(dá)式進(jìn)行人工繪圖，但是這樣畫出來的圖精確度不高，也很難畫。不過采用MATLAB語言，信號的頻譜圖則很容易就畫出來了。

例1 求單邊指數(shù)函數(shù) 的傅里葉變換，并畫出相位譜和幅度譜[1]。傳統(tǒng)的方法我們直接把信號代人傅里葉變換公式求： ，通過教學(xué)過程的觀察，學(xué)生們一涉及到數(shù)學(xué)公式就覺得頭疼，很難準(zhǔn)確計算，更沒法繪出對應(yīng)的圖形。如果我們在教學(xué)中引入MATLAB，運行下面所給出的簡單程序，就會得到如圖所示的傅里葉變換結(jié)果。

通過這個簡單的例子，我們可以看到，如果在教學(xué)的過程中適當(dāng)?shù)囊隡ATLAB工具，把枯燥的計算過程轉(zhuǎn)換成了形象的圖形演示，能降低對學(xué)生數(shù)學(xué)能力的要求，這一點對高職學(xué)生來說是一福音，可以大大提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2適當(dāng)?shù)貙ATLAB仿真引入通信原理實驗，如用來對通信系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析

對數(shù)字基帶通信系統(tǒng)性能造成影響的兩個主要原因就是噪音和碼間干擾。其中，與碼間干擾有關(guān)的因素是系統(tǒng)的發(fā)送濾波器、接收濾波器特性等，在系統(tǒng)總的特性處于理想低通時，碼間干擾可完全消除，不過在現(xiàn)實的通信系統(tǒng)中是不可能實現(xiàn)理想低通濾波器的。所以碼間干擾在實際情況中一定會有的，只能通過設(shè)計使系統(tǒng)函數(shù)接近理想低通的狀態(tài)，從而提高系統(tǒng)性能，使誤碼率降低。為使學(xué)生直觀地認(rèn)識到因碼間干擾造成的誤碼率，一個很好的辦法就是觀察眼圖。

通過實驗方法估計和改善（通過調(diào)整）系統(tǒng)性能時在示波器上觀察到的一種圖形，就是眼圖[3]。眼圖的觀察方法有：在接收濾波器的輸出端跨接一個示波器，在對示波器掃描周期進(jìn)行調(diào)整，讓其與接收碼元的周期保持一致。這時通過示波器上的圖形，觀察到噪聲和碼間干擾的影響，進(jìn)而對系統(tǒng)性能的優(yōu)劣程度進(jìn)行估計。二進(jìn)制信號波形傳輸時，示波器顯示出來的圖形如同人眼，因此得名眼圖。圖2（a） 的雙極性基帶波形由接收濾波器輸出，且無碼間串?dāng)_，用示波器觀察，并調(diào)整示波器掃描周期至碼元周期Ts，在示波器余輝的作用下，掃描得到的每一個碼元波形都重疊在一塊，于是形成了圖2（c）所示的跡線細(xì)而清晰的大“眼睛”；圖2（b）的雙極性基帶波形有碼間串?dāng)_，從而導(dǎo)致波形失真，示波器的掃描跡線重合度不高，從而形成雜亂的眼圖線跡，“眼睛”略微地張開，并且眼圖不正，見圖2（d）。比較圖2（c）和（d）可得，“眼睛”張的越大，同時眼圖越端正，說明碼間存在越小的串?dāng)_，否則表示碼間有很大的串?dāng)_。

可通過通信原理實驗箱來觀察眼圖，還可以利用MATLAB的系統(tǒng)仿真功能來完成。

例2 產(chǎn)生一個二進(jìn)制隨機(jī)方波序列，畫出通過升余弦濾波器濾波后，方波的高頻分量成分濾掉后繪出的眼圖[4]

學(xué)生們能夠通過眼圖的運行結(jié)果，對因碼間干擾造成的信號混疊看得很清楚，進(jìn)而直觀地認(rèn)識到誤碼產(chǎn)生的原因，讓他們深刻地理解相關(guān)概念原理。

3 結(jié)語

如果能夠在高職教學(xué)中引入MATLAB，能降低理論學(xué)習(xí)的難度，減少數(shù)學(xué)能力對學(xué)習(xí)結(jié)果的影響；如果在高職教學(xué)中引入MATLAB，則可以同步實施教學(xué)和實驗驗證。經(jīng)過實驗驗證，學(xué)生們對課堂教學(xué)的內(nèi)容會理解得更好，并使他們的學(xué)習(xí)興趣更加濃烈，思維空間也隨之而更加開闊，從而也可以使教學(xué)效果發(fā)揮得更好。

參考文獻(xiàn)

[1]趙靜等。基于MATLAB的通信系統(tǒng)仿真.北京航天航空大學(xué)出版社，2007：105-109

[2]趙鴻圖等。通信原理MATLAB仿真教程.人民郵電出版社，2010：68-94

[3]樊昌信等。通信原理.國防工業(yè)出版社，2007：216-208

[4]程鈴等。MATLAB仿真在通信原理教學(xué)中的應(yīng)用：實驗室研究與探索，2010（2）：117-119