Matlab仿真在通信原理教学中的应用_程铃

Matlab在《现代通信原理与系统》实验中的应用[优秀范文五篇]第一篇：Matlab在《现代通信原理与系统》实验中的应用Matlab在《现代通信原理与系统》实验中的应用摘要：为了提高研究生教学质量，提高学生学习兴趣和学习热情，使学生更加透彻地理解所学知识，拓展学生向研究性发展的外延培养，训练学生创新能力的培养，开发了《现代通信原理与系统》课程相关的仿真演示实验。

教学实践中，通过Matlab仿真实验演示，有效地激发了学生学习的主动性和积极性，增强了学生的感性认识，提高了?n 程教学效果，提高了人才培养质量。

关键词：通信原理；Matlab；实验教学；系统仿真中图分类号：TN911 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）25-0267-03一、引言《现代通信原理与系统》课程是光纤通信、移动通信、卫星通信等等课程的重要基础，该门课程数学知识复杂，理论性内容较多，部分涉及非线性电子线路，比较抽象，缺乏直观性，学生难以想象，不好理解，相关实验也是验证性实验，学生对实验的感受不深，对设备的运行原理、运行情况了解不深，这对培养学生综合思维能力、创新能力没有起到任何作用。

为了提高学生学习兴趣和学习热情，使学生更加透彻地理解所学知识，拓展学生向研究性发展的外延培养，训练学生创新能力的培养，笔者通过该门课程典型实验仿真，动态演示，在课堂上形象生动展现波形，帮助学生深入了解课程内容，提高学习效率。

二、模拟调制实验仿真让载波的某个参量随模拟调制信号的变化而变化的方式叫作模拟调制，模拟调制有线性模拟调制与非线性模拟调制。

通过线性模拟调制与非线性模拟调制，利用Matlab仿真，加深学生对于调制、解调概念的理解，掌握线性调制与非线性调制的区别。

通俗地讲，线性模拟调制就是将调制信号“放”到了载波的振幅参量上，在频域发生频谱的搬移，经过解调，将调制信号从载波的振幅参量上“取”出来，恢复成原始的调制信号。

这样做的目的有三：第一方面，把低频信号变换成利于无线发送或在信道中传输的高频信号；第二方面，使得多路信号在一个信道中同时传输，实现信道多路复用；第三方面，可以改善传输系统的性能。

Matlab在通信原理教学中的应用【摘要】摘要：本文探讨了Matlab在通信原理教学中的重要应用。

首先介绍了Matlab在通信原理教学中的基本概念，包括信号处理、调制解调、误码率分析和通信系统仿真等方面的应用。

随后详细讨论了Matlab在实际教学中的具体应用场景，以及其在提高学生学习效果和实践能力方面所起到的重要性。

最后对Matlab在通信原理教学中的未来发展方向进行了展望，指出Matlab在该领域仍有巨大的发展空间，有望为学生提供更好的学习体验和教学支持。

通过本文的研究，可以更好地认识Matlab在通信原理教学中的作用和意义，为教学实践提供更多的参考和借鉴。

【关键词】Matlab、通信原理、教学、信号处理、调制解调、误码率分析、通信系统仿真、重要性、未来发展方向1. 引言1.1 研究背景随着信息通信技术的快速发展，通信原理已经成为电子信息类专业中重要的一门课程。

学生需要掌握数字通信系统、传感器网络、无线通信等方面的知识，以应对未来信息社会的需求。

传统的课堂教学方式往往难以满足学生的需求，因为通信原理涉及到许多复杂的数学模型和理论概念，学生需要通过大量的实验和仿真来加深对知识的理解。

1.2 研究意义通过Matlab在通信原理教学中的应用，学生可以培养自己的计算机编程能力和问题解决能力，提升实际应用能力和创新意识。

这对于学生未来从事与通信领域相关的工作或研究具有积极的推动作用。

Matlab在通信原理教学中的应用具有重要的实际意义和教育意义，有助于培养学生的综合素质和创新能力，推动通信原理教学质量的提升，促进学科发展和科技创新。

2. 正文2.1 Matlab在通信原理教学中的基本概念Matlab在通信原理教学中的另一个重要应用是帮助学生进行调制解调的实验。

通过Matlab，学生可以设计各种常用调制解调技术的仿真模型，比如调幅调制、调频调制、调相调制等。

学生可以通过改变参数和观察输出信号的变化来掌握各种调制解调技术的原理和特点。

教育论坛Digital Space P .331MATLAB 仿真在通信原理课程教学中的应用陈书文 王玉玺 周近 江苏第二师范学院数学与信息技术学院摘要：通信原理是信息通信类工科专业的核心课程，其特点是：知识体系严谨，理论概念较为抽象，课程对数学基础要求较高，且结论表达式较难记忆。

这些特点导致了学生在学习过程中，往往陷入死背结论公式、死记符号参数的泥潭，而对公式的物理意义与有关参数的作用并没有直观的认识。

若将基于MATLAB 的通信仿真实验引入本课程的教学，学生便可在教师的指导下自主编程，深入地理解课程知识，更好地掌握课程的重点与难点。

实践表明，该方法不仅能加深学生对知识的理解，激发学习兴趣，还能促进学生自主研究能力的培养。

本文分别以模拟通信与数字通信各一列来介绍MATLAB 的仿真应用，说明使用该软件教学的优越性。

关键词：MATLAB 仿真 通信原理在通信工程、电子信息工程等工科专业中，通信原理是非常重要的专业基础课，也通常设置为研究生招生考试的专业课，其内容主要分为模拟通信和数字通信两大部分。

在长期的教学实践中，本科生普遍反映学习该课程的困难是：对数学基础要求较高，内容缺乏直观表现，公式推导复杂且难以理解等。

这些问题严重影响了该课程的教学效果，即便在多媒体教学普及后，教师也只是把课本内容硬搬到屏幕上，并没有在本质上解决学习内容抽象、理解困难等问题。

所以，为了让学生扎实地掌握通信的基础理论与系统设计方法，有必要提高该课程的实验教学效果。

1 MATLAB 虚拟实验环境MATLAB 是美国的数学与系统仿真软件，它具有数值分析、矩阵运算、数字信号处理、系统控制与优化等基本功能。

基于MATLAB 的通信虚拟实验平台具有三大优势：（1）学生能够自主编程，通过通信仿真实验加深对课堂所学的理论的理解；（2）实验硬件只需要普通机房的PC 机，学生也可在自己的电脑上安装MATLAB 软件，实验场地选择自由，实验教学成本相对较低；（3）培养学生的自主学习和理论研究的能力，在完成大纲规定的基础上，学生可以做感兴趣的拓展研究。

收稿日期 :2011-12-01; 修回日期 :2011-12-21作者简介 :梁英波 (1982-, 男 , 河南三门峡人 , 助教 , 硕士 , 主要从事研究智能控制及其智能自动化 . 第29卷第 2期周口师范学院学报2012年 3月V o l . 29N o . 2J o u r n a l o f Z h o u k o u N o r m a l U n i v e r s i t y M a r . 2012MA T L A B 仿真在通信原理课程中的应用梁英波 , 张利红(周口师范学院物理与电子工程系 , 河南周口 466001摘要 :针对通信原理课程中的二进制振幅键控、二进制频移键控调控和二进制相移键控技术的原理和频谱公式推导过于繁杂、枯燥等问题 , 提出借助于MA T L A B 仿真 , 把抽象的问题具体化 , 增强学生的感性认识 , 激发学生的学习兴趣 , 取得了良好的教学效果 . 关键词 :2A S K ; S i m u l i n k ; MA T L A B ;通信原理中图分类号 :G 642. 0文献标志码 :A 文章编号 :1671-9476(2012 02-0056-03通信原理是电子信息工程专业的重要专业基础课 , 在课程体系中起着非常重要的作用 , 是学习后续课程的基础 [1].由于该课程含有大量的数学公式推导 ,内容抽象 , 推理、算法较多 , 学生不易理解和掌握 . 笔者尝试将仿真软件 MA T L A B 引入到传统的教学上来 , 利用 MA T L A B 软件的强大的仿真功能 , 把计算结果以图的形式形象直观地显示出来 [2], 加强学生对授课内容的理解 , 调动学生的学习积极性 , 使学生从繁琐的计算中解脱出来 , 把重点放在对概念、原理和方法的理解上 , 收到了良好的教学效果 .同时 , 高校的多媒体教学环境日益完善 , 学生的计算机应用能力日益增强 , 也为 MA T -L A B 应用于通信原理教学提供了条件 . 本文以通信原理课程中重要的数字通信系统中的二进制振幅键控、二进制频移键控调控和二进制相移键控技术为例 , 通过 MA T L A B 的仿真加深学生对调制与解调技术的理解 .1振幅键控的原理通常信号发送的载波信号可以表示成[3]s (t =a (t s i n (ωt +φ .(1 式中 a (t 表示幅度, ω是频率, φ是相位 ,对载波信号可以改变的就是以上三个变量 .这种用数字基带信号控制载波 , 把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制 .通常使用键控法来实现数字调制 , 根据改变变量的不同 , 数字调制分为振幅键控、频率键控和相位键控[4].1. 1二进制振幅键控 (2A S K一个二进制的振幅键控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲信号与一个正弦波信号的相乘 . 2A S K 信号的产生电路如图 1所示 ,开关电路的通断由 s (t 控制 (1-导通 ; 0-断开 . 1. 2二进制频移键控 (2F S K2F S K 用基带信号来控制所传送的载波频率 .2F S K 信号的产生电路如图 2所示 , 当传送“ 1”码时送出一个频率 , 当传送“ 0” 码时再送出另一个频率 .1. 3二进制移相键控二进制移相键控是利用载波的初相位直接表示信号的移相方式 . 2P S K 信号的产生电路如图 3所示 , 二进制移相键控中分别用 0和π来表示“ 0” 和“ 1” .2 MA T L A B 仿真2. 1二进制振幅键控 (2A S K设发送信号表示成s (t =a n g (t c o s (ωt . (2 这里 a n 等于 0或 1. 当输入比特为 1时 , a n 为 0; 当输入比特为 0时 , a n 为1. g (t =∑ ng (t -n T s是基带信号波形 , 例如矩形波信号、通过脉冲成型滤波器后的输出信号 . 代入功率谱密度函数 , 得到 2A S K 信号的功率为 :T s 16S a (π(f +f c T s |2+|S a (π(f -f c T s|2+16[δ(f +f c +δ(f -f c ].(3本文在仿真中选择的载波为c o s (200πt . 2A S K 的输出波形如图 4所示 ,其中上半部分是数字基带原码信号 , 中间部分为载波型号 , 下半部分是振幅键控信号 . 由下面的图形可以很清楚地看出 :当数字基带信号 a n =1时 , 二进制的振幅键控信号保持原来的载波信号 ; 当数字基带信号 a n =0时 , 二进制的振幅键控信号一直为 0. 通过仿真加深了学生对 2A S K 原理 (一个二进制的振幅键控信号可以表示成一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦载波信号的乘积的理解.载波频谱和 2A S K 的频谱对比波形如图 5所示 , 其中上半部分为载波信号的频谱 , 下半部分为 2A S K 信号的频谱 .由图 5可以看出 :余弦信号的最大值在中心频率 100H z 处 , 然后迅速衰减 , 而 2A S K 信号的中心频率在 90H z 和 100H z , 衰减按波形波动 . 由图 2可以清楚地看到 :矩形信号频域是以 f c 为对称中心的波形 , 和理论上得到的公式一致 .2. 2二进制频移键控 (2F S K 设发送信号表示成s (t =A c o s (2π(f +m Δf t , m =0, 1. (3 这里Δf 是相对于 f 的固定频率偏移 ; m 是输入比特流 , 通常由 0、 1组成 . 2F S K 信号的功率推导过于繁琐 , 公式也过长 , 在此省略不写 . 2F S K 的输出波形如图 6所示 ,由上到下 , 第一部分是数字基带原码信号 , 第二部分是频移键控信号 , 第三部分是载频为ω1载波信号 , 第四部分是载频为ω2的载波信号 . 由图 6可以很清楚地看出 :0符号对应于载频ω1, 1符号对应于载频ω2. 图形仿真加深了学生对2F S K 产生 (利用矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立频率源进行选通的理解 . 同时 , 由上面的分析可以引导学生推出 4F S K 的相当于矩形脉冲序列控制的开关电路对四个不同的独立频率源进行选通.2F S K 的频谱如图 7所示 . 由图 7可以看到输出信号的中心频率为 30H z , 其两个峰值间隔为 20H z . 2F S K 信号所占用的带宽为Δf ±2B , Δf 为固定频率偏移 , B 为数字基带信号带宽 . 图 7中 20H z 处的功率明显低于40H z 处的功率 , 这是因为发送信号的不平衡造成的 , 也就是 0、 1比特数量不相等造成的 . 因为比特 0的数量少于比特 1, 所以20H z 处的功率低于 40H z 处的功率 .75第 29卷第 2期梁英波 , 等 :MA T L A B 仿真在通信原理课程中的应用2. 3二进制移相键控 (2P S K二进制移相键控是受键控的载波相位按着基带脉冲而改变的一种数字调制技术 . 2P S K 的仿真如图 8所示 , 其中上半部分是数字基带原码信号 , 下半部分是移相键控信号 . 由下面的图 8很容易看出 :当数字基带原码信号为 1和 0时 , 移相键控信号的相位相差π, 从而加深了学生对 2P S K 调制原理的理解.图 8 2P S K 的输出波形3结论以“ 通信原理” 课程里面的一节———数字调制 , 来说明如何将枯燥的原理生动地显示出来 , 编程简单易学 ,拓展了学生的视野 ; 同时 , 仿真图形的显示可以让学生由波形的感性认识去理解繁杂的数学公式 , 激发学生学习理论性很强的通信原理课程的兴趣 , 为学生更好地学习和掌握该课程中的重要原理和概念打下坚实的基础 . 参考文献 :[1]刘宏波 , 李丽华 , 刘琴涛 , 等 .M a t l a b 在通信原理课程教学中应用案例 [J ]. 实验技术与管理 , 2009, 26(10 :87-90.[2]程铃 , 徐冬冬 .M a t l a b 仿真在通信原理教学中的应用[J ]. 实验室研究与探索 , 2010, 29(2 :117-120. [3]管爱红 , 张红梅 , 杨铁军 . MA T L A B 基础及其应用教程[M ]. 北京 :电子工业出版社 , 2009.[4]程铃 . 基于 M a t l a b 的多进制数字调制仿真 [J ].现代电子技术 , 2009(309 :60-64. A p p l i c a t i o n s o f M A T L A B s i m u l a t i o n i n p r i n ci pl e s o f c o m m u n i c a t i o n L I A N G Y i n g b o , Z HA N G L i h o n g (D e p a r t m e n t o f P h y s i c s a n d E l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g , Z h o u k o u N o r m a l U n i v e r s i t y ,Z h o u k o u 466001, C h i n a A b s t r a c t :T o t h e p r o b l e m o f f o r m u l a d e d u c t i o n i s c o m p l e x i n t h e c o u r s e o ft h e c o m m u n i c a t i o n p r i n c i p l e s `s 2A S K 、 2F S K a n d 2P S K , i t m a k e s t h e a b s t r a c t m a t t e r s p e c i f i c w i t h t h e h e l p o f t h e e m u l a t i o n s o f t w a r e MA T L A B , a n d i n t en s i f i e d s t u d e n t s s e n s i b i l i t y k n o w l e d g e , t o a r o u s e s t u d e n t s ' l e a r n i n gi n t e r e s t , g o o d r e s u l t s h a v e b e e n a c h i e v e d . K e yw o r d s :2A S k ; S i m u l i n k ; MA T L A B ; p r i n c i p l e s o f c o m m u n i c a t i o n (上接第 55页参考文献 :[1]梁英波 , 张利红 . S i m u l i n k 仿真在自动控制原理课程中的应用 [J ]. 周口师范学院学报 , 2011(5 :42-43. [2]程铃 , 徐冬冬 .M a t l a b 仿真在通信原理教学中的应用[J ]. 实验室研究与探索 , 2010, 29(2 :117-120. [3]樊昌信 , 曹丽娜 . 通信原理 [M ]. 6版 . 北京 :国防工业出版社 , 2008.[4]张亮 , 郭仕剑 , 王宝顺 , 等 .MA T L A B7. X 系统建模与仿真 [M ]. 北京 :人民邮电出版社 , 2006.S p e c t r a l a n a l ys i s o f 2A S K b a s e d o n S i m u l i n k s i m u l a t i o n L IJ i a n 1, Z HA N G S h u a i 2, L I A N G Y i n gb o 1(1. D e p a r t m e n t o f P h y s i c s a n d E n g i n e e r i n g , Z h o u k o u N o r m a l U n i v e r s i t y, Z h o u k o u 466001; 2. S c h o o l o f M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g , N o r t h C h i n a U n i v e r s i t y o f W a t e r R e s o u r c e s a n d E l e c t r i c P o w e r , Z h e n gz h o u 450011, C h i n a A b s t r a c t :D i g i t a l m o d u l a t i o n s y s t e m f o r 2A S K o f t h e s p e c t r u m o f f o r m u l a a n d c a n u n d e r s t a n d a n d m o r e s t u d e n t s l e a r n -i n g b o r i n g , p r o p o s e s t h e u s e o f S i m u l i n k , d o n ' t n e e d a l o t o f w r i t i n g p r o g r a m , a n d o n l yn e e d t h r o u g h t h e s i m p l e i n t u i t i v e m o u s e o p e r a t i o n , c a n b u i l d c o m p l e x s y s t e m , c a n s t i m u l a t e s t u d e n t s ' i n t e r e s t i n s t u d y a n d e f f e c t i v e s a v e c l a s s , r e c e i v e d g o o d l e a r n i n ge f f e c t . K e yw o r d s :2A S k ; S i m u l i n k ; d i g i t a l c o m m u n i c a t i o n 85周口师范学院学报2012年 3月。

Matlab仿真在通信原理课程中的运用分析作者：周天津来源：《科学与财富》2017年第20期（92665部队湖南省张家界市 427200）摘要：将Matlab仿真运用至课堂教学环节使得抽象问题更加的生动形象。

优化了教学方式，拓展了教学内容，增强了教学的成效，使得学生们更为全面、轻易的把握所学习的知识。

除此之外，在学习之余，同样能够使得学生熟练掌握对于Matlab软件的操作，为后期的学习、毕业设计以及社会工作奠定较好的基础。

关键词：Matlab；通信原理课程；运用1 前言伴随通信技术的不断进步，对于高等院校通信专业的教学形式与培养方式有着更加之高的需求。

唯有凭借以不断创新的教学观念，卓越工程师的培育需求，理论与实际相互融合的教学模式，才可以培育出具备扎实的理论功底、较强动手能力综合型人才。

《通信原理》是通信专业最为关键的课程之一，其对于学生们的理论知识、专业素质以及后期课程的掌握有着非常大的影响，所以变革创新此课程的教学形式有着非常重要的理论与实践意义。

本文简单概述了Matlab仿真软件，分析了在通信课程中运用Matlab仿真软件的重要意义，探讨了Matlab软件在课程中的具体运用，理论和实际相互融合，得到了非常好的教学成效。

2 Matlab简介Matlab的全称为MATrix LABoratory，其是由美国的The MathWorks企业所开发的一种商业数学软件。

Matlab是一个被运用于算法研发、数据处理、数据可视化及数值运算的高端技术计算语言与交互式的环境。

Matlab不但具备绘画函数/数据图像、矩阵计算等其它常见的功能，其还能够被用于构建用户界面以及运用其他的语言（涵盖C++、C以及FORTRAN等等）编制相应的程序。

3 通信原理课程中运用Matlab的重要意义在现代化的通信原理课程的教学环节，将Matlab软件运用于课堂之中，教师能够运用此软件实施辅助式的教学，以使得课堂讲解和仿真软件的相互融合，以收获更加好的教学成效。

Matlab/Simulink仿真在通信对抗课程实验教学中的应用发布时间：2022-12-05T05:34:33.346Z 来源：《中国教师》2022年8月15期作者：杨慧君邵正途许登荣[导读] 通信对抗技术与实验课程作为信息对抗专业的核心主干课程，杨慧君邵正途许登荣空军预警学院，武汉 430019摘要：通信对抗技术与实验课程作为信息对抗专业的核心主干课程，在该专业的课程体系中有着重要的地位。

针对通信对抗课程教学中存在的问题，基于Matlab/Simulink软件，探讨基于软件的通信对抗课程实验设计与应用方法。

以“跳频通信抗干扰”的教学为例，从通信系统仿真、干扰样式建模、实验结果分析等方面介绍该方法在通信对抗课程实验教学中的应用。

关键词：通信对抗；实验教学；Simulink仿真通信对抗技术与实验课程作为信息对抗专业的核心主干课程，在该专业的课程体系中有着重要的地位[1,2]。

通信对抗课程中部分理论内容的相关概念和原理抽象，难以理解和掌握，开设通信对抗原理课程相配套的实验课，有助于培养学生对通信对抗技术的兴趣，调动学生的学习积极性，加深对原理的理解和掌握，提高教学质量。

但是基于硬件的实验平台受到各种条件制约，实验项目和内容不够丰富，限制了学员学习和使用[3,4]，利用软件构建实验科目，方式灵活，可有效弥补由实验场地、仪器设备和经费缺乏等因素带来的不足。

本文基于Matlab/Simulink软件，探讨基于软件的通信对抗课程实验设计与应用方法。

1 通信对抗课程教学存在的问题1）学员专业基础不一，知识储备相对薄弱目前学习通信对抗技术的期班学员比较多，存在通信理论、实践知识储备比较薄弱的问题。

其知识构成与工作背景多样，但是有通信、电子相关基础的只占到30-40％，总体专业基础总体欠佳，知识储备相对薄弱，给课程教学带来一定的困难。

2）部分内容抽象难懂，学员存在畏难情绪通信对抗课程主要介绍通信基础、通信对扰侦察和通信干扰的基本概念、主要方法和技术，涉及高频电子线路、微波技术与天线、微波电子线路、信号与系统、随机过程等相关课程知识，知识涉及面广、理论性较强、部分内容(例如模拟调制、数字调制、扩谱等)抽象难懂，学习基础一般的学员容易产生畏难情绪，影响学习积极性。