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Matlab仿真在無線通信原理與系統(tǒng)中的運(yùn)用與研究論文
1MATLAB在教學(xué)應(yīng)用中的價(jià)值
MATLAB用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分，目前在教學(xué)和開發(fā)領(lǐng)域，MATLAB應(yīng)用都十分廣泛。MATLAB軟件提供了多種通信、射頻、濾波、信號(hào)處理、小波分析工具的函數(shù)庫(kù)和模塊庫(kù)[1]，可以直接被調(diào)用，如果在教學(xué)中應(yīng)用，教師可利用圖形界面和相應(yīng)的函數(shù)庫(kù)、模塊庫(kù)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的轉(zhuǎn)化，將艱澀的理論性內(nèi)容轉(zhuǎn)換為可視化的環(huán)境展示出來，在很大程度上提升教學(xué)的直觀性，促進(jìn)學(xué)生理解速度的提升，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)效果。
2MATLAB仿真在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
無線通信原理與系統(tǒng)教材第六章為移動(dòng)無線電中的調(diào)制技術(shù)，其內(nèi)容涉及了大量復(fù)雜且難以直觀了解的內(nèi)容。以脈沖編碼調(diào)制技術(shù)的教學(xué)來說，關(guān)于均勻量化和非均勻量化原理的教學(xué)很難通過直觀的表達(dá)說明PCM的原理，并且利用硬件實(shí)驗(yàn)條件來解析也很難達(dá)到直觀的效果。
抽樣。根據(jù)抽樣定理，若x（t）表示信號(hào)源發(fā)出的樣本函數(shù)，抽樣器以抽樣率fs≥2fm采得樣值，則可以由樣值無失真恢復(fù)原始信號(hào)，這里fm是x（t）頻譜中的最高頻率。
量化。每個(gè)信號(hào)樣值量化成2L個(gè)幅度電平之一，L是樣值量化后的二進(jìn)制位數(shù)。對(duì)于均勻量化器，輸出電平標(biāo)定為，對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)幅度范圍是（k-1）Δ≤x≤kΔ，這里的Δ是步長(zhǎng)，它的值是量化范圍與量化級(jí)數(shù)的商。
編碼。編碼器根據(jù)PCM編碼規(guī)則將量化值數(shù)字化。編碼方法多種多樣的，現(xiàn)有編碼方法中，按編碼的速度大致可分為低速編碼和高速編碼兩大類[2]。
經(jīng)過信道傳輸?shù)亩M(jìn)制碼按照與上面3步相反的逆過程進(jìn)行解碼、擴(kuò)張和濾波得到輸出信號(hào)。在以教學(xué)中的離散信號(hào)的均勻量化特征來說，按照PCM系統(tǒng)原理框圖的流程，首先確定輸入信號(hào)，輸入信號(hào)分連續(xù)和離散兩種情況；接著，根據(jù)均勻量化的公式寫出均勻量化函數(shù)，對(duì)連續(xù)信號(hào)和離散序列分別進(jìn)行均勻量化；得到量化值的同時(shí)采用比較排序的方法做均勻PCM編碼[3]。產(chǎn)生一個(gè)零均值、方差為1的高斯隨機(jī)變量序列，序列長(zhǎng)度為500。用均勻量化找出當(dāng)量化級(jí)的數(shù)量為64時(shí)的SQNR。求出該序列的前5個(gè)值、相應(yīng)的量化值和相應(yīng)的碼字。
3結(jié)語
結(jié)合上述教學(xué)實(shí)驗(yàn)來看，MATLAB仿真能夠提供數(shù)值分析、信號(hào)處理的基本仿真教學(xué)。因此，將MATLAB仿真引入到無線通信原理與系統(tǒng)的教學(xué)中可以提升教學(xué)效果，同時(shí)學(xué)生對(duì)于MATLAB仿真軟件的掌握也能在一定程度上提升學(xué)生對(duì)于通信原理的主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣以及計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用能力。
參考文獻(xiàn)
[1]邵玉斌.Matlab/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真實(shí)例分析[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2008.
[2]田妮莉，潘晴，蔣永平.數(shù)字通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2009，9（21）.
[3]拉帕波特.無線通信原理與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2009.
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