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通信原理课程仿真实验平台构建与实现通信原理课程是计算机、通信、电子等专业学生必修的一门课程，其重要性不言而喻。
学生们在学习通信原理课程时，需要了解声波、光波、无线波等信号的传输原理和相关知识，并通过实验模拟加深对通信原理的理解。
为了提升学生们的实践能力和增强学习效果，本文提出使用仿真实验平台构建通信原理课程实验的建议，并对该平台进行详细阐述。
仿真实验平台是指基于计算机技术和相关应用软件，将实际物理过程或事物进行数字化仿真，以达到实验效果和实验数据获取的一种虚拟实验方式。
通信原理课程仿真实验平台的构建包括三个步骤：搭建实验环境、软件安装与配置、实验操作与数据分析。
首先，搭建实验环境需要一般性的硬件设备和软件环境。
硬件设备包括学生机和教师机，建议配备至少4GB内存、2.2GHz 处理器的电脑。
软件环境中需要安装单片机开发软件、通信原理仿真软件。
单片机开发软件使用 Keil C51。
通信原理仿真软件使用 Multisim 13.0。
其次，软件安装与配置是建立仿真实验平台中重要的一步。
在Keil C51 软件的安装过程中，需要选择安装路径、安装项等，安装完成之后还要配置微控制器和开发板。
本实验中固定将微控制器选为 STC89C52，开发板是 T1000，其它开发板也可以选择，但需要通过配置进行切换。
在 Multisim 13.0 安装之后需要关联模型库。
模型库分为基础模型、数字模型、仿真器件模型以及特定型件模型等。
通信原理实验需要使用的设备模型包括电源、信号发生器、示波器等。
最后，实验操作与数据分析是仿真实验平台的核心步骤。
立足于通信原理课程，仿真实验平台应该包括频谱分析器实验、移相器实验、锁相环实验、接收机实验等。
在平台中，学生通过图形界面进行操作，如调整参数、连线等，实时查看各种信号的波形、频谱图和时域图等，还可以按照要求进行信号处理和算法分析。
当然，在操作过程中也需要学生自主学习相关的原理知识，确保达到实验目的。
通信原理实验平台
通信原理实验平台是一种用于学习和实践通信原理的教学设备，它可以帮助学生深入理解通信原理的基本概念和相关技术。
该实验平台提供了各种实验模块，涵盖了通信原理中的各个方面，包括调制解调、信号传输、编码解码、信道传输特性等。
在通信原理实验平台中，学生可以通过具体的实验操作，探究通信系统中的各种原理和技术。
例如，他们可以通过模拟实验，了解调制解调的原理和应用；通过信道传输实验，研究不同信道对信号传输的影响；通过编码解码实验，学习信息的编码和解码技术等。
通信原理实验平台的使用能够帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高他们的实践能力和问题解决能力。
同时，通过实验平台，学生还可以培养团队合作精神和创新意识，因为在实验中，他们需要与同学们共同工作，共同解决实际问题。
总之，通信原理实验平台是一种有效的教学工具，它可以帮助学生更好地理解和应用通信原理，提高他们的实践能力和创新能力。
通过实验平台的实践操作，学生可以更加深入地了解通信原理，并将其运用于实际应用中。
摘要本论文研究的主要内容是《通信原理》仿真实验平台的设计与实现——模拟信号的数字化Matlab软件仿真。
若信源输出的是模拟信号，如电话机传送的话音信号，模拟摄象机输出的图像信号等，要使其在数字信道中传输，必须在发送端将模拟信号转换成数字信号，即进行A/D变换，在接收端则要进行D/A。
模拟信号数字化由采样、量化、编码三部分组成。
由于数字信号的传送具有稳定性好，可靠性高，方便传送和储存等诸多优点，使得被广泛应用到各种技术之中。
不仅如此，Matlab仿真软件是常用的工具之一，可用于通信系统的设计和仿真。
在科研、教学方面发挥着重要的作用。
Matlab有诸多优点：编程简单、操作容易、处理数据迅速等。
本文阐述了模拟信号数字化的理论基础和实现方法，利用Matlab 提供的可视化工具建立了数字化通信系统仿真模型，详细讲述了抽样、量化和编码的设计，并指出了仿真建模中要注意的问题。
在给定仿真条件下，运行了仿真程序，得到了预期的仿真结果。
关键词：模拟信号，数字化，MatlabAbstractThe main content of this thesis is "Communication Theory" Simulation Platform Design and Implementation - a digital analog signal Matlab software simulation. If the source output is an analog signal, such as the transmission of voice telephone signals, analog camera output image signal and so on, to make it in the digital channel transmission, the sender must convert the analog signal into digital signal, namely, A / D conversion, the receiver will have to carry out D / A. Digitized by the analog signal sampling, quantization, coding of three parts. Since the transmission of digital signals with good stability, high reliability, easy transfer and storage, and many other advantages, has been widely used to make among various technologies. Moreover, Matlab simulation software is one of the tools used, can be used to design and simulation of communication systems. In the research, teaching, play an important role. Matlab has many advantages: simple program, easy, and fast data processing.In this paper, digitized analog signal to achieve the theoretical basis and method of using Matlab to provide a visual tool to create a digital communication system simulation model, details about the sampling, quantization and coding design, and noted that the simulation modeling to note problem. In the given simulation conditions, running a simulation program, and the expected results of the simulation.Keywords: analog signal, digital, Matlab目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景及目的 (1)1.2 课题研究的意义 (1)1.3 研究的基本内容 (2)1.4 论文组织结构 (3)第二章模拟信号数字化的基本原理 (4)2.1 抽样 (4)2.1.1 低通型连续信号的抽样 (4)2.1.2 带通信号的抽样定理 (6)2.2 量化 (8)2.2.1 均匀量化 (8)2.2.2 非均匀量化 (10)2.2.3 A压缩律 (11)2.2.4 13折线 (15)2.2.5 13折线和A压缩特性的近似程度 (16)2.3 脉冲编码调制（PCM） (17)2.3.1 常用码型 (18)2.3.2 线性编码的实现 (20)第三章基于Matlab的模拟信号数字化仿真的实现 (23)3.1 仿真工具Matlab介绍 (23)3.2 仿真实现过程 (23)3.3 仿真结果和数据分析 (25)第四章总结 (28)4.1 小结 (28)4.2 展望 (28)参考文献 (29)致谢 (30)附录1 (31)附录2 (32)附录3 (33)声明 (35)第一章绪论1.1 课题的研究背景1837年，莫尔斯（S.Morse）完善了电报系统，此系统于1844年在华盛顿和巴尔迪摩尔之间试运营。
虚拟实验教学中心平台建设规划方案简介本文档旨在提出虚拟实验教学中心平台的建设规划方案。
虚拟实验教学平台是为了满足现代教育发展需求而设计的，通过结合虚拟技术和实验教学内容，提供学生进行实验操作和研究的虚拟环境。
目标1. 利用虚拟实验教学中心平台，提供学生进行实验操作的虚拟场景。
2. 为教师提供一个便捷的教学工具，以更好地指导学生进行实验操作。
3. 提高教学质量和效率，实现实验教学的全面发展。
建设方案1. 平台基础设施建设- 搭建虚拟实验教学中心平台的硬件基础设施，包括服务器、网络设备等。
- 配置虚拟化技术，提供可靠的虚拟实验环境。
2. 平台功能开发- 设计开发平台的用户界面，以便学生和教师可以方便地使用该平台。
- 开发实验场景，提供多样化的虚拟实验内容。
- 开发实验数据采集和分析功能，为教师提供学生实验成绩和表现的评估依据。
3. 平台应用推广- 组织培训活动，向教师介绍平台的使用方法和教学技巧。
- 在学校内部推广平台的应用，鼓励教师和学生使用虚拟实验教学中心平台。
- 与其他高校合作，分享平台的经验和优秀实验资源。
成果评估与调整1. 设定合理的指标体系，对虚拟实验教学中心平台的建设效果进行评估。
2. 根据评估结果，及时调整平台功能和内容，提高平台的教学效果。
时间计划- 基础设施建设：1个月- 平台功能开发：3个月- 平台应用推广：6个月- 成果评估与调整：定期进行以上是虚拟实验教学中心平台建设规划方案的基本内容，通过该平台的建设，将提升学生的实验操作能力和科学素养，推动实验教学的创新和进步。
实验五双极性不归零码一、实验目的1.掌握双极性不归零码的基本特征2.掌握双极性不归零码的波形及功率谱的测量方法3.学会用示波器和功率谱分析仪对信号进行分析二、实验仪器1.序列码产生器2.单极性不归零码编码器3.双极性不归零码编码器4.示波器5.功率谱分析仪三、实验原理双极性不归零码是用正电平和负电平分别表示二进制码１和０的码型，它与双极性归零码类似，但双极性非归零码的波形在整个码元持续期间电平保持不变．双极性非归零码的特点是：从统计平均来看，该码型信号在１和０的数目各占一半时无直流分量，并且接收时判决电平为０，容易设置并且稳定，因此抗干扰能力强．此外，可以在电缆等无接地的传输线上传输，因此双极性非归零码应用极广．双极性非归零码常用于低速数字通信．双极性码的主要缺点是：与单极性非归零码一样，不能直接从双极性非归零码中提取同步信号，并且１码和０码不等概时，仍有直流成分。
四、实验步骤1.按照图3.5-1 所示实验框图搭建实验环境。
2.设置参数：设置序列码产生器序列数N=128；观察其波形及功率谱。
3.调节序列数N 分别等于64.256，重复步骤2.图3.5-1 双极性不归零码实验框图实验五步骤2图N=128实验五步骤3图N=64N=256六、实验报告（1）分析双极性不归零码波形及功率谱。
（2）总结双极性不归零码的波形及功率谱的测量方法。
实验六一、实验目的1.掌握双极性归零码的基本特征2.掌握双极性归零码的波形及功率谱的测量方法3.学会用示波器和功率谱分析仪对信号进行分析二、实验仪器1.序列码产生器2.单极性不归零码编码器3.双极性归零码编码器4.示波器5.功率谱分析仪三、实验原理双极性归零码是二进制码0 和1 分别对应于正和负电平的波形的编码，在每个码之间都有间隙产生．这种码既具有双极性特性，又具有归零的特性．双极性归零码的特点是：接收端根据接收波形归于零电平就可以判决1 比特的信息已接收完毕，然后准备下一比特信息的接收，因此发送端不必按一定的周期发送信息．可以认为正负脉冲的前沿起了起动信号的作用，后沿起了终止信号的作用．因此可以经常保持正确的比特同步．即收发之间元需特别的定时，且各符号独立地构成起止方式，此方式也叫做自同步方式．由于这一特性，双极性归零码的应用十分广泛。
基于LabVIEW开发通信原理虚拟教辅平台摘要：文章针对通信原理课程教学的现状，提出了运用虚拟实验技术，开发基于labview软件的通信原理教辅平台，详细描述本平台的定位和设计目标，并以fdm系统的仿真为例介绍labview在通信原理课程中的应用。
实践证明，利用该系统，既能丰富教学手段，又能提高学生的学习质量。
abstract： according to teaching present situation in communication theory course， the article puts forward to develop the communication principle auxiliary system based on labview through the virtual experimental technology，describes the positioning of the platform and the design goal，and then take the fdm system simulation as an example to introduce the labview application in communication principle course. practice has proved that using of the system， not only enrich the teaching methods， but also improve the quality of student learning.关键词：通信原理；labview；仿真；fdm系统key words： communication principle；labview；simulation；fdm system中图分类号：tn914 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2012）33-0182-020 引言通信工程专业的重要专业之一就是通信原理，它是实验课程中非常重要的一个环节，在教学中的地位非常高。
中南大学
硕士学位论文
基于Java与MATLAB集成的数字通信原理虚拟实验平台的设计与
实现
姓名：廖云伢
申请学位级别：硕士
专业：计算机应用技术
指导教师：王建新
20070401
３．２．１服务器管理界面
对于服务器管理模块而言，应当实现服务的启动、管理人员对日常工作的一些配置、控制和维护以及对ＭＡＴＬＡＢ的打开与关闭等。
为了能很好的完成该模块的功能，首先采用Ｓｗｉｎｇ技术开发了服务管理界面，如图３．３所示，该界面为操作人员的图形化窗口，方便其使用。
图３－３服务管理的图形用户界面
该管理界面主要完成如下功能：
（１）在Ｗｅｂ服务器发布服务后，用户发送调用请求之前需初始化，打开该操作界面；
（２）当后台运行接受到用户请求时，将解析后的数据流的相关信息进行显示。
方便管理人员进行查看，其中信息包括客户端Ｐ地址、来自哪个组件及连接状况；
（３）打开和关闭ＭＡＴＬＡＢ计算引擎；
（４）其他一些辅助功能，包括配置、退出服务、日志的显示等。
３．２．２线程池的详细设计
诸如Ｗｅｂ服务器、数据库服务器、文件服务器或邮件服务器之类的许多服务器应用程序都面向处理来自某些远程来源的大量短小的任务。
请求以某种方式到达服务器，这种方式可能是通过网络协议（例如ＨＴＴＰ、ＦＴＰ或ＰＯＰ）、通过ＪＭＳ队列或者可能通过轮询数据库。
不管请求如何到达，服务器应用程序中经常出现的情况是：单个任务处理的时间很短而请求的数目却是巨大的。
硕士学位论文第三章敦字通信实验平台的详细设计与实现
图３－６用户探作界面
验流程中的设备单元，它具有设备名、引线、大小、实验设备的ＵＲＬ地址等属性和一些属性值的设置、设备移动、绘制、实验设备序列化等方法；ＰｒｏｐｅｒｔｙＥｄｉｔｏｒ类主要完成对实验设备属性的编辑；ＲｅｓｕｌｔＰａｎｅ类主要完成设备的启动、执行、停止和结果的显示等。
图３－＇／用户界面窗口类图
３．３．２动态的实验仿真效果
数字通信原理实验的特点决定了实验需要有动态逼真的实验结果，在设计和实现的过程中，可以从真实的实验设备中抽象出单个设备应该具备相应的动态特性。
为了能在平台上提供这些特性，我们从实验过程中数据的动态产生和显示来阐述实验仿真效果。
１５
硕士学位论文第三章数字通信实验平台的详细设计与实现
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以上是非均匀Ａ律ＰＣＭ编码实验的实现过程，平台的其他组件实现类似。
３．４．３实验过程与结果分析
在实验开始之前，服务器端的管理人员需要先登录服务器管理界面，启动ＭＡＴＬＡＢ，初始化完毕后，等待请求处理。
然后，客户端用户可以根据实验的要求进行实验，具体实验过程如下：
（１）登录。
用户通过浏览器申请下载嵌有Ａｐｐｌｅｔ的页面，Ａｐｐｌｅｔ页面是嵌入在ＪＳＰ页面中，如图３．１４所示．根据对页面的事件响应，获得该实验平台所需的ｃｌａｓｓ文件，运行得到用户界面窗口；
图３－１４用户登录首页
（２）定制实验流程。
其实验定制如图３－１５所示，对于均匀量化来讲，ＰＣＭ编码实验需要用到的组件包括：“数字信号发生器”、“叠加器”、“均匀ＰＣＭ量化器”和“信号示波器”，而ＰＣＭ编码非均匀量化过程中又分Ａ律和ｐ律，根据用户实验需求来进行选择。
在该实例中，我们选择“Ａ律非均匀量化器”来
硕士学位论文第三章数字通信实验平台的详细设计与实现
进行ＰＣＭ实验；
（３）实验设备组件参数的设置。
在实验面板区中添加这些实验设备组件后，用户可以根据实际要求在右边的属性列表框中来修改设备组件的属性值；
（４）点击运行按钮，系统后台自动检测运行队列中的设备组件，将组件按定制方式进行排列，形成一个运行队列，系统后台启动线程服务于这些组件；
图３－１５实验定制流程
（５）“数字信号发生器”依据设置的参数产生３６字节的数据，发送至“叠加器”中，“叠加器”将叠加后的结果分别发送到“均匀量化器”、“Ａ律非均匀量化器”和其中一个“信号示波器组件（Ｎｏ．１１”．信号示波器组件（Ｎｏ．１）将在结果面板显示叠加后的信号，此时，另外两个组件在处理的时候需要调用ＭＡＴＬＡＢ中的库函数，因此会向服务器端发送调用请求，经过服务器处理后得到结果值，并将结果值返回到“数字信号示波器组件（Ｎｏ．２）”和“数字示波器组件”，三个示波组件将在结果面板中显示叠加信号、均匀量化和非均匀量化的信号：
（６）重复执行第（５）步，直到用户点击停止按钮。
通过以上步骤地执行，我们在ＲｅｓｕｌｔＰａｎｅ面板中将会看到３个输出框图，
如图３．１６所示，信号是源源不断产生，而且动态显示。
左边框图是经过Ａ律非均匀量化和编码的信号图，中间框图是原始信号图，右边框图则是经过均匀采样量化的结果。
在该实验中，我们可以从实验结果图上获取信号量化后的信号结果图，对用户而言，对其理解ＰＣＭ原理有更多认识和掌握，对于教学来说，它也是一个有意的补充，这对实验室远程教学起了一个重要辅助作用。
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硕士学位论文第三章数字通信实验平台的详细设计与实现
在数字通信原理实验平台中，除ＰＣＭ实验外，主要还包括滤波、信号的频谱分析、数字通带调制解调、数字基带信号传输等几大类的实验．每个实验都有相应的实验组件来供用户用。
滤波实验：在该类实验中，设计和实现了两种类型的滤波器，即ＦＩＲ和巴特沃恩滤波器，针对不同的滤波要求分别开发了低通、带通、高通和带阻滤波器等。
信号频谱分析实验：快速傅立叶幅谱变换器、快速傅立叶相谱变换器等。
数字通带调制解调实验：数字通带调制器、数字通带解调器等。
数字基带信号传输：码型变换器、码型显示器等。
除以上各类实验主要组件外，还分别开发对应与不同实验的显示组件，包括数字示波器，信号示波器等。
图３．１６实验结果
３．５本章小结
本章首先介绍了蹦ａｔＬｉｎｋ集成Ｊａｖａ与ＭＡＴＬＡＢ的运行机制，使得异种对象可以进行通信，实现Ｊａｖａ调用ＭＡＴＬＡＢ函数库。
进而阐述了在Ｊａｖａ与ＭＡＴＬＡＢ集成的基础上，分别从实验平台的服务器和客户端来进行设计和实现，其中介绍了主要模块的设计及平台的运行机制等。
最后给出该实验平台的一个ＰＣＭ实验，详细地说明了平台组件的设计和编码的过程。
从实验的结果来看，平台的仿真性能良好，也验证了平台的实际可操作性。
