基于MATLAB的通信原理实验仿真平台
ABSTRACT
With the rapid development of modern technology, Communication technology plays a more and more important role in our life，our life is becoming more and more inseparable from the communication，and at the same time it is undoubted that communication technology has become an indispensable part of the you in my life. Today it is more and more important for those students whose major are electronic information technology to master the knowledge aboutcommunication technology. Not only it is their profession require but also the demand of our society. After learning the textbook about communication principle, I know some basic knowledge about communication, but I seldom have a simulation experiment about it. This thesis will focuses on the communication principle based on the matlab graphical interactive experiments platform(MATLAB GUI), so that we can have a in-deep understand about the basic knowledge of communication principle, it will facilitate our further study about on the communication technology. This article emphasize how to use of MATLAB software to design the basic principle of simulation experiment platform and its function based on communication principle knowledge. I design multiple interface in the MATLAB software which provides a graphical user interface GUI. That MATLAB GUI project about communication principle will help us have a deep understand what we have learned the basic knowledge about communication principle. MATLAB interface design of GUI communication principle experiment simulation platform has the advantages of simple structure, integration, allows the operator to stick out a mil-e of the principle of the communication of knowledge ,and it has demonstrated strong, simple and convenient operation, the simulation demo graphics and dynamic content and waveform of abstract principle of communication knowledge, facilitate our understanding of the relevant knowledge and the principle of communication, improve the learning efficiency.
This paper introduces the linear analog modulation, analog signal waveform coding, the baseband digital signal transmission, digital signal modulation and transmission and other related content, and the MATLAB software GUI designed a simulation example of knowledge points, divided into the four modules of communication principle of knowledge simulation. Undoubtedly that platform will help us have a more in-depth understanding of our knowledge about the principles of communication.
Key word: communication principle MATLAB GUI simulation
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基于MATLAB的通信原理实验仿真平台
前 言
21世纪人类无疑已经进入了信息化时代，信息的传输无疑成为当今社会的重中之重，通信技术便由此而生，在当今高度信息化得社会，信息和通信已经成为现代社会的“命脉”，更是成为推动经济的新引擎。掌握了通信相关的技术对以后无疑会有广阔的前景。信息作为一种资源，只有通过广泛的传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济效益。通信在现在社会生活中的各个方面都有着非常广泛的应用，现在的手机通信、光纤通信、无线通信、卫星通信等领域都是对通信技术的应用，可以说通信技术有着广阔的前景。对于一个专业为信息科学与电子技术专业的学生来说，熟练的掌握通信原理的基础知识就显得尤为重要。对通信原理的学习中，肯定是离不开通信原理的一些实验的，但是有时候由于实验室条件有限，还有一些硬件设备损坏等原因使得相关实验难以实现，MATLAB是美国MathWorks公司开发的一款优秀软件，它成功的解决了这一问题，同时它也广泛的应用于自动控制、数学计算、信号分析、信号处理等诸多领域,也是国内高校和研究部门进行许多科学研究的重要工具。MATLAB的出现给通信系统的分析提供了极大的方便。更是对我们学习通信的初学者提供了一个非常好的实验平台，利用MATLAB我们可以对通信中的相关知识进行仿真设计，使相关知识点可视化，加深我们对其理解。MATLAB中有基于simulink的仿真平台和基于GUI的仿真平台。simulink中是基于一些模块的连接并设置好模块中的参数来达到仿真的目的，类似于实验室中的具体硬件电路实验；而MATLAB GUI中是在相应的回调函数下写下相关程序代码来达到实验仿真的目的。这两个仿真平台各有特色，本文中是利用MATLAB GUI来设计基于通信原理实验的仿真平台，设计的可视化界面结构简单，可以将通信原理相关知识点一体化于这一个系统中，中间用界面切换来改变界面，并仿真不同的知识点。本论文中在GUI主界面中我总共设计了四大模块，及模拟线性调制、模拟信号波形编码、数字信号基带传输、数字信号的调制传输。通信原理的仿真实验就是基于这四大模块来展开的，由于时间有限、自己的水平有限等相关原因，有些仿真实验部分不够完善，以后定会更加深入的分析并不断优化自己的相关知识。还有就是这里由于篇幅有限，我只是对通信原理中部分知识做了仿真设计，还有一部分知识在这里没有涉及到，但那些知识也是通信原理中非常重要的基础知识，同样可以在仿真平台中实现，这里我就不一一阐述。本论文注重MATLAB中图形界面的仿真设计，所有模块都是基于一个工程下完成，具有较好的演示效果。
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基于MATLAB的通信原理实验仿真平台
1、 设计软件介绍
1.1 MATLAB简介
Matlab是由美国Math Works公司于1984年推出的一套高性能的数值计算可视化软件，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，被称为第四代计算机语言，是目前国际上最流行、应用最广泛的科学与工程计算软件，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。其是由美国Math Works公司发布的主要用于科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。Matlab中包括被称作工具箱的各类应用问题的求解工具。工具箱实际上是对Matlab进行扩展应用的一系列Matlab函数（即M文件），可以用来求解各类学科的问题，包括控制系统识别、神经网络、图像处理、信号处理等。随着Matlab版本的不断升级，其所含的工具箱的功能越来越丰富，应用范围也越来越广泛。它具有运算符丰富、程序环境高级并且简单、设计自由、可移植性好、图形功能强大、使用方便灵活、具有强大的工具箱、源程序开放等优点，现被广泛应用于自动控制、航天工业、汽车工业、生物医学工程、语音处理和雷达工程等行业，也是国内外高校和研究部门进行许多科学研究的重要工具。目前许多大学的实验室都安装有Matlab供学习和研究之用。Matlab在科研和高校基础课教学中具有明显优势，是理工科大学生必不可少的工具。
1.2 MATLAB GUI简介
Matlab以其强大的科学计算及图像生成功能著称，它同时也提供了图形用户界面的设计和开发功能。GUI即图形用户界面，是Graphical User Interface简称，又称图形用户接口。它包含图形对象，如窗口、图标、菜单和文本的用户界面，是用户和计算机之间交流的工具。Matlab 7.1为了方便制作图形用户界面GUI，提供了一个交互式的设计工具GUIDE。通过GUIDE可以很方便地设计出各种符合要求的图形用户界面。用户通过一定的方法如鼠标、键盘等选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或者变化（比如计算、绘图等）。GUI设
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基于MATLAB的通信原理实验仿真平台
计既能以Matlab程序设计为主，也能以鼠标为主，利用GUIDE工具进行设计，也可以结合以上两种方法进行设计。Matlab将所有GUI支持的用户控件都集成在这个环境中并提供界面外观、属性和行为响应方式的设置方法，随着版本的提高，这种能力还会不断加强。GUIDE将用户保存设计好的图形用户界面保存在一个FIG资源文件中，FIG文件是一个二进制文件，包含系列化的图形窗口对象，所有对象的属性都是用户创建图形窗口时保存的属性，该文件最主要的功能是对象句柄的保存。同时自动生成包含图形用户界面初始化和组件界面布局控制代码的M文件，这个M文件为实现回调函数的编写提供了一个参考框架。M文件包含GUI设计、控制函数及控件的回调函数，主要用来控制GUI展开时的各种特征。M文件基本上可以分为GUI初始化和回调函数2个部分，控件的回调函数可根据用户与GUI的具体交互行为分别调用。
用户界面的重要性在于它极大地影响了最终用户的使用，影响了计算机的推广使用，甚至影响到人们的工作和生活。由于开放用户界面的工作量极大，加上不同用户对界面的要求不尽相同，因此，用户界面已成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前，Internet的发展异常迅猛，虚拟现实、科学计算可视化及多媒体技术等对用户界面提出了更高的要求。GUI的广泛流行是当今计算机技术的重大成就之一，它以友好性、直观性、易懂性在软件编程上被广泛使用。
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