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淺談MATLAB通信系統(tǒng)動態(tài)仿真平臺設(shè)計論文
摘 要：運用MATLAB軟件設(shè)計了通信系統(tǒng)動態(tài)仿真平臺，該平臺能進行典型參數(shù)的設(shè)置，提供動態(tài)可調(diào)的仿真功能，實現(xiàn)信源編碼、調(diào)制技術(shù)、信道編碼及多址技術(shù)，通過GUI實現(xiàn)人機交互，有效輔助教學。
關(guān)鍵詞：MATLAB；通信平臺；動態(tài)仿真；GUI
1 現(xiàn)代通信平臺設(shè)計的意義
通信系統(tǒng)的計算機模擬與仿真是促進現(xiàn)代通信技術(shù)快速發(fā)展的重要手段。無論是實用系統(tǒng)的精細規(guī)劃與設(shè)計，還是新型傳輸系統(tǒng)的探索與研究，都要遇到冗長繁雜的計算；此外要驗證其性能是否合乎要求，如果每次都直接用真實系統(tǒng)進行實驗，不僅耗資昂貴、費工時，有時甚至難于找到問題癥結(jié)所在。解決上述問題的有效方法就是采用計算機仿真技術(shù)，即通過建立器件、部件乃至系統(tǒng)的模型，并用模型在計算機上做實驗，利用計算機的高速運算處理能力，以完成通信系統(tǒng)設(shè)備與系統(tǒng)的分析、設(shè)計以及性能優(yōu)化與評估測試。顯然，建立現(xiàn)代通信系統(tǒng)的計算機仿真平臺，既能提高設(shè)計的一次成功率，縮短新產(chǎn)品研制周期和節(jié)省投資費用，還可以廣泛應用于虛擬實驗室和網(wǎng)上實驗室，服務于教學和人才培養(yǎng)。
2 現(xiàn)代通信平臺分析
通信類專業(yè)相關(guān)課程《信號與系統(tǒng)》《數(shù)字信號處理》《通信原理》《數(shù)字通信》《移動通信》等理論性強、直觀性差、趣味性差，學生學習難度大。通常在學習過程中，專業(yè)知識的學習與實踐是靠課堂講授和數(shù)量不多的作業(yè)以及十分有限的實驗來完成二者的結(jié)合的。所學理論抽象，數(shù)學計算復雜，實踐機會不多，且間隔周期又長，難以較快掌握。多媒體課件在某種程度上可以緩解抽象理論的推導，生動的再現(xiàn)相關(guān)原理、波形，但那只是書本知識的單調(diào)再現(xiàn)，不能靈活實時顯示系統(tǒng)實際情況。再由于專業(yè)設(shè)備昂貴，而實踐機會大多是在實驗箱上進行驗證性實驗，并不能根據(jù)實際情況進行相關(guān)參數(shù)的修改，無法提升學生的創(chuàng)造力，學習效果不明顯。現(xiàn)代通信系統(tǒng)的動態(tài)仿真平臺的建立，演示系統(tǒng)隨參數(shù)變化的變化結(jié)果或變化趨勢，既能幫助學生更好地理解和掌握理論知識，又能將硬件實驗與軟件仿真實驗相結(jié)合，彌補實驗手段的不足，豐富實踐教學環(huán)節(jié)，提高學生的學習興趣。
3 現(xiàn)代通信平臺設(shè)計的功能
基于MATLAB的通信系統(tǒng)動態(tài)仿真平臺包含4大模塊：信源模塊、信道模塊、調(diào)制模塊、多址技術(shù)模塊。信源模塊中實現(xiàn)信號的產(chǎn)生及信源編碼；信道模塊中實現(xiàn)各種噪聲信道；調(diào)制模塊實現(xiàn)正交振幅調(diào)制（QAM）、正交相移鍵控（QPSK）、最小頻移鍵控（MSK）、正弦頻移鍵控（SFSK）、高斯最小頻移鍵控（GMSK）等多種調(diào)制技術(shù)；多址模塊中實現(xiàn)第三代移動通信系統(tǒng)WCDMA、CDMA2000、SC-CDMA2000中都采用的碼分多址技術(shù)及第四代移動通信系統(tǒng)運用的時分和頻分的多址技術(shù)。
4 現(xiàn)代通信平臺的實現(xiàn)
時分多址中通信用戶是靠不同的時隙劃分來實現(xiàn)通信的，以多址技術(shù)中的TDMA為例說明平臺的實現(xiàn)方法和效果。其simulink仿真模型如圖1。 圖1 TDMA仿真系統(tǒng) 多路不同信號在時間上隔離開，由三個信號發(fā)生器，分別產(chǎn)生正弦波、三角波、方波信號，然后分別進入Subsystem（時分多址）模塊，合并后再對信號進行解調(diào)。 采用典型參數(shù)在線可調(diào)的設(shè)計方式，提供在線實時仿真功能，模擬通信流程及各個通信節(jié)點的信號，運用MATLAB中的GUI功能設(shè)計動態(tài)仿真系統(tǒng)，如圖2所示，通過動態(tài)仿真系統(tǒng)，方便實時數(shù)據(jù)修改，實時了解通信各個節(jié)點流程。 圖2 TDMA動態(tài)仿真模型
5 結(jié)語
通信技術(shù)飛速發(fā)展，通信系統(tǒng)復雜性不斷增加，傳統(tǒng)設(shè)計已不能適應發(fā)展的需要，通信系統(tǒng)的模擬仿真技術(shù)越來越受到重視，因此在設(shè)計新系統(tǒng)時，要對原有的系統(tǒng)做出修改或者進行相關(guān)研究，通常要進行建模和仿真，通過仿真結(jié)果來衡量方案的可行性，從中選擇合理的系統(tǒng)配置和參數(shù)設(shè)置，然后應用實際。本平臺的設(shè)計與實現(xiàn)既能驗證通信系統(tǒng)學習的效果，也能進行通信系統(tǒng)的研究。
參考文獻
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