虛擬仿真在通信原理實驗中的應用

呂慶梅

【摘要】采用虛擬仿真將突破傳統實驗箱實驗的局限性，打破了以往固定模式的實驗方式，實驗的靈活性和可擴展性進一步加強，本文介紹了基于SystemView和Simulink的兩種仿真實驗，設計了兩種數字調制與解調系統，實驗模型與理論模型相對應，既可以加強學生對通信系統的整體理解，又彌補了驗證性實驗的不足，極大的提高了學生的學習興趣。

【關鍵詞】通信原理 虛擬仿真 SystemView Simulink

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）01-0224-01

1.引言

在以培養應用型人才為目標的國內外高校中，通信原理課程的教學簡化了數學推導，對原理、公式推導的思路予以闡述，注重結論的物理意義和理解，采用系統模型、系統的觀點，為了加強學生對整體系統的理解，都會加入實踐教學加深學生對課程的學習和理解，傳統的實驗教學一般是以實驗箱為主的驗證性實驗為主，在設計性和創新方面受到了很大的限制，而實驗箱與通信系統仿真相結合的方式，通過實驗箱完成驗證性實驗，在掌握基礎實驗后，通過仿真軟件完成綜合性和設計性。可進一步提高學生的綜合應用能力，而且，仿真實驗不受實驗地點和條件的限制，可大大增加學生的自主學習能力。

本文將重點介紹幾種常用的仿真軟件，改變以往采用實驗箱的單一模式的實驗，通過仿真減少在現實實驗箱中諸多不確定因素，極大的提高實驗準確性，同時為學生提供了一個便捷的實驗平臺。

2.基于SystemView 的通信系統仿真

SystemView軟件用模塊小部件進行相對應的仿真，在掌握原理的基礎上，對每個小部件內部參數進行設置，即可實現仿真，以DPSK調制解調仿真為例，只要在SystemView模塊庫里選擇相應的虛擬部件，并對選擇的虛擬部件配置合適的參數，然后按照原理圖將各個模塊連接起來，即可進行仿真，并可在每個模塊后面連接觀察設備，觀察輸出結果，修改參數配置，直到仿真成功，通過在庫中選擇虛擬模塊和對其參數進行配置，再到連接及觀察各個點后面的輸出結果，可加深學生對整個系統的認識，提高其設計能力。

圖1是對DPSK調制解調的仿真模型圖， DPSK在調制前，需進行碼變換，在解調端，采用的是差分相關解調法，所以，在解調端，不需進行碼反變換，直接輸出解調信號。通過觀察個點的輸出波形，學生將清楚的掌握整個DPSK調制解調的全過程，圖2是DPSK各個點輸出信號波形圖，依此為：DPSK調制信號，解調信號。

3.基于Simlink的通信系統仿真

Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，通過對Simulink 工具箱的學習和使用，利用其豐富的模塊以及對通信原理知識的掌握，利用simulink可實現對通信系統的仿真，其仿真系統可分為三部分：基本通信模塊的設計、通信系統的搭建、綜合仿真系統。不僅可加深學生對整體通信系統的認識，還可以彌補傳統實驗箱的不足，可靈活的利用控件完成各種模型的仿真。以FSK調制解調為例，其仿真框圖如圖3所示，

在上圖的基礎上，對一些模塊進行簡單的配置，即可實現仿真，其部分仿真結果輸出如圖3所示。從圖4可以看出，在模型中加入了高斯白噪聲，使模擬環境更加和模型環境接近，同時，也可以添加其他觀察設備，如頻譜分析儀，或者設置信噪比，分析信號的信噪比對輸出的影響，這些方面是實驗箱無法達到的，可大大彌補實驗箱帶來的不足，使學生更全面的掌握通信系統知識。

4.結束

在通信原理實驗中，加入了虛擬仿真內容，使實驗內容更加豐富，在實驗設計和操作上更加靈活多樣，擺脫了實驗箱操作的固定模式，使學生更加靈活的設計仿真模型，調動了他們學習的積極性，同時，使用虛擬仿真軟件，擺脫了實驗場地的限制，不受儀器操縱失誤等因素影響，實驗更加便捷可靠，可觀察到實驗箱所觀察不到的一些現象。可提高學生的系統設計能力，更好的掌握理論知識，彌補了實驗箱的不足。

參考文獻：

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