武威職業(yè)學(xué)院　李　鵬　袁　萍

基于MATLAB的通信原理課程教學(xué)仿真研究

武威職業(yè)學(xué)院李鵬袁萍

在信息通信的專業(yè)教學(xué)中，通信原理是最主要的學(xué)習(xí)課程，是學(xué)生學(xué)習(xí)該專業(yè)的前提和條件。將通信原理課程良好的傳達(dá)給學(xué)生將會為學(xué)生專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)，也是學(xué)生未來從事研究或者工作的重要保障。在現(xiàn)實的教學(xué)過程中，幾乎所有的學(xué)校都購置了健全的實驗的裝置和設(shè)備，但是進行單純的實驗并不能解決學(xué)生在認(rèn)識上的問題，只是要求學(xué)生照本宣科進行科學(xué)實驗，對內(nèi)在原理和理論基礎(chǔ)的教學(xué)重視不足，并沒有達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。所以，本文特以此為研究主題，進行深入細(xì)致的探討，從基礎(chǔ)理論著手，研究基于MATLAB的數(shù)學(xué)與通信原理的相互關(guān)系，以期獲得建設(shè)性成果。

MATLAB；通信原理；教學(xué)仿真；調(diào)幅

1　通信原理課程

毋庸置疑，在信息通訊領(lǐng)域，通訊原理是重要的基本課程。在學(xué)校教育中，大都購置了健全的實驗器材，但是在利用還有一定的問題，比如實驗的內(nèi)容沿用傳統(tǒng)的知識，對實驗的原理缺乏認(rèn)識和講解，缺乏科學(xué)的實驗方式。導(dǎo)致該專業(yè)的學(xué)生難以掌握真正的運行原理，參與度不高，學(xué)生積極性下降，難以實現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)目的。

通信原理主要有幾個方面的內(nèi)容：數(shù)學(xué)； 模擬通信； 數(shù)字通信和同步接收。這幾個方面的內(nèi)容共同構(gòu)成通信原理這一整體，其中學(xué)生掌握起來最難的應(yīng)該是模擬通信中的數(shù)學(xué)，因為涉及到非線性的電子線路，而這也是學(xué)習(xí)相關(guān)學(xué)科的重要前提和條件，在教學(xué)過程中，這就是學(xué)生最難以理解的地方，也應(yīng)該是學(xué)生最應(yīng)該熟悉的地方。從原理上而言，主要包括兩方面最重要的內(nèi)容：調(diào)制與解調(diào)；編碼與譯碼。前者是在模擬部分的，后者是在數(shù)字部分的。也有不少教科書把這兩者結(jié)合起來，統(tǒng)一稱為編譯碼。

2　MATLAB通信原理及其應(yīng)用

MATLAB是由西方國家設(shè)計的一款進行通信實驗的軟件，具有其特定的數(shù)據(jù)研究模式。把大量的計算過程和精密的計算數(shù)據(jù)經(jīng)過復(fù)雜的系統(tǒng)運行產(chǎn)生出用戶所需要的表達(dá)結(jié)果，無論是模型化的運算，還是數(shù)據(jù)的研究與分類，在當(dāng)前學(xué)術(shù)界具有重要的研究意義和價值，深受廣大研究者青睞，其應(yīng)用前景非常廣泛。

在具體的教學(xué)中，MATLAB可以真正的實現(xiàn)實驗的價值，對真實情形進行模仿，寓之于通信專業(yè)的基本理論和知識，提升學(xué)生對于專業(yè)內(nèi)涵的了解和認(rèn)知，在學(xué)生掌握知識的同時，還能對概念原理有切身的體會，有感性和理性的雙重認(rèn)識。MATLAB還會為使用者創(chuàng)造豐富的系統(tǒng)服務(wù)，主要服務(wù)于通信計算的應(yīng)用，常見的的有信息編碼，調(diào)制和解調(diào)等一系列實用性強的工具。

3　基于MATLAB的通信原理實驗教學(xué)舉例

在教學(xué)過程中，不少教育教師都通過MATLAB 對學(xué)生進行授課，幫助學(xué)生建立起系統(tǒng)學(xué)習(xí)的方法，建立模型來參與討論。

3.1建立仿真的通信結(jié)構(gòu)

通過研究中波收音機并對之進行原理的了解，建立類似的模型，對其運行原理也進行刻畫，通過不同傳輸頻率發(fā)送不同的數(shù)據(jù)信號，總之進行全真的模擬。同時，對接收機也進行連接，結(jié)合收音機的傳送波段，也設(shè)置固定的頻率來接受收音機的發(fā)送信號。一般而言，接收機的頻率段為550～1605kHz。在這個系統(tǒng)內(nèi)，也要設(shè)置兩個子系統(tǒng)，設(shè)置兩個固定的不同頻率的發(fā)射機，以此支撐整個模擬系統(tǒng)，完善仿真效果。

3.2模擬通信系統(tǒng)的仿真

因為在實際工作中，因為距離的不同會導(dǎo)致傳送的衰減，所以在模擬中用Gain1、Gain2 不同的距離實施衰減，并在進入接收機前附加上白噪聲。這個仿真模型并不會有濾波器和高頻放大器，不對之進行鑒別和選擇，全部予以吸收?；祛l接收機的本機信號要比普通接收信號高，只有如此，才能在接收信號和本機震蕩中進行乘法計算后，使其產(chǎn)生中頻的信號，以此帶通濾波器Analog FilterDesign1 選出，進而被中頻放大器所作用。之后，這一信號會通過Analog Filter Design2 來傳送到另外的解調(diào)器中，其中的不符合頻率要求的就會被消除。Gain3 的主要作用就是擴大其中的夾帶信號，還可以觀察這一活動前后的變化。這種濾波器是2階帶同的，頻率為465kHz，另一種低的通濾波器降低一個層次，頻率也相應(yīng)減少。壓控振蕩器的頻率則為一般水平，靈敏度也相應(yīng)較低，目的是使其輸出的頻率與輸入的和中頻的頻率的和是一樣的。比如說，當(dāng)輸入100的情況下，就會輸出1465kHz 的頻率，正好與接收載是1000Hz 的信號。因此，輸入端的數(shù)額就等同于接收機的直接信號。在模型中也進行了相應(yīng)的變動，對接收機的信號接收可以進行變化，為了更好的了解接收機的輸出情況。就如例子所言，接收機的傳送增益一般是不會變動的，而對于大赫茲電臺的影響就比較大，解調(diào)的幅度必然會隨之增加。解調(diào)的變動行會與接收到的信號成一定的相關(guān)關(guān)系，通過這種關(guān)系，也可以用來判斷接受信號。

4　結(jié)束語

MATLAB對通信專業(yè)的學(xué)習(xí)具有重要作用，會產(chǎn)生積極的仿真效果，并在此過程中將專業(yè)性原理貫穿于模擬系統(tǒng)中，寓理論于實際當(dāng)中。這種方式可以在一定程度上模擬實驗，對教學(xué)過程產(chǎn)生積極的影響，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，提升了教學(xué)的質(zhì)量和效果，學(xué)生可以在模擬仿真中自由的思考和參與，學(xué)習(xí)的自主性和積極性增強，對知識和理論的認(rèn)識進一步深化，促進學(xué)習(xí)過程的科學(xué)化發(fā)展。

筆者運用在課程教學(xué)中的實際例子，真實具體的通過實驗把死板的理論形象的展示出來，減少了實驗的繁瑣程序，簡化了實驗的流程，改進了實驗方式，是一種成功的研究性實驗體驗。更深層次上也可以說這體現(xiàn)了教育理念的更新，以往的實驗過程主要是教師在主導(dǎo)，將知識和理論強加于學(xué)生身上，不講求任何技巧和效率，導(dǎo)致學(xué)生的吸收效率較低。而這種方式則大大提升了學(xué)生的教育參與度和積極性，學(xué)生開始主動學(xué)習(xí)，主動思考，主動掌握實驗的內(nèi)在原理，學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力都得到了提升，為立志于研究性和應(yīng)用性專業(yè)發(fā)展的學(xué)生奠定了良好的基礎(chǔ)，教育的最終目的得以實現(xiàn)，這種科學(xué)有效的教學(xué)方式應(yīng)該被支持和推廣。

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［3］王俊峰，孫江峰.通信原理MATLAB 仿真教程［M］.人民郵電出版社，2010.

［4］樊昌信.通信原理［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2001.

［5］曹志剛，錢亞生.現(xiàn)代通信原理［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1999.

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