基于不同調制方式的Matlab GUI仿真實驗設計與實現

吳仕勛+余佳樂

摘 要：MATLAB圖形界面用戶（GUI）能夠簡便和清晰地展示一個通信系統，很好地被學生理解并且接受。本文設計一個簡易的通信系統，從比特流開始，經過信道編碼，調制，加噪聲，解調，信道譯碼的全過程，構建了基于ASK、 FSK、PSK和QAM調制的GUI仿真實驗平臺。通過這樣的平臺，加深學生對通信系統的理解，培養學生編程和動手能力。

關鍵詞：GUI ASK FSK PSK QAM

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）10-000-01

通信技術在現代社會發展中的地位是不可撼動的，無論是從固定電話、移動電話、還是無線電方面都帶給了人類極大的便利。一個完整的通信系統包括最基本的發送端、接收端以及傳輸媒介，涉及到信源的產生，基帶信號的產生，信道的編碼，不同的調制方式，通過傳輸的信道時和各種類型的噪聲進行不同程度的混雜，還有解調，濾波，解碼等很多復雜的過程。因而專業理論性比較強，涉及到的知識面很廣，要求自然也比較高。對于通信工程專業的學生來說，學習通信系統的知識是最基本、最必要的，只有掌握了通信各方面的基礎知識以后，才能夠學好更深層次的通信前沿技術，才能夠趕得上社會高速發展的“通信列車”。

一、教學存在的問題

對于通信工程專業學生而言，真正掌握好通信系統這一部分知識還是比較有難度的，因為學生們既要學習通信方面的理論知識，還要掌握它的實踐操作，單單從理論這一塊兒來說就已經比較復雜和公式化了，實踐操作又涉及到在MATLAB當中對于C語言的使用和各式各樣算法的掌握，因此難度還是比較大的。目前國內大學生在學習這一部分內容時都表現出比較吃力的狀況，課堂上的大量時間都用于數學推導和計算，由于這個原因，導致現在很少有學生能夠真正理解并且靈活掌握通信系統的基本原理。由于理論原理的欠缺，在實驗方面學生們就更加不懂得如何根據算法編寫程序進行系統的實現和展示，這讓很多學生都倍感壓力和無奈。

基于以上的現狀，現在將通信系統通過MATLAB中GUI的方式來演示，可以直觀方便地理解一個通信系統的原理，包括其編碼方式，調制方式等，不需要再通過復雜的數學推導和各種算法的編程來學習原理[1-6]。

二、實驗項目設計

1.主界面

主界面的設計比較簡單，只用到了兩個對象。首先是使用了一個Static Text對象：Static Text主要是一個用來制作狀態信息、標題或其它資料的對象，在運行的時候，這個對象不能被隨意編輯，一旦設計者編輯好了，用戶在使用過程中是不能夠隨意更改的。然后使用了一個Push Button對象：Push Button是在GUI的設計過程中經常使用并且比較簡單的一個對象，主要功能是當用戶單擊壓下Push Button時，MATLAB會立即根據其對應的Callback程序來執行相應的操作。

2.子菜單界面

此次設計因為涉及到的通信系統演示界面較多，因此我采用了子菜單的演示方式，主要包括四個大的子菜單，分別是ASK演示、FSK演示、PSK演示、QAM演示；每個大的子菜單下面還包括兩個小的菜單項，分別是2ASK、4ASK、2FSK、MSK、BPSK、QPSK、16QAM、64QAM；每個小的菜單項下面還包括三個更小的菜單項，分別是調制、解調和誤碼率分析?？傮w設計如圖1所示。

三、實驗結果展示

整個實驗結果展示4個通信系統，分別為ASK、FSK、PSK以及QAM通信系統，每個系統包括兩種不同調制方式，具體演示如圖2-5所示。

四、總結

本論文是通信系統和GUI展示平臺的結合，信道編碼采用的是卷積碼。其中完整的通信系統包括比特流輸入，信道編碼，調制，解調，解碼，誤碼率性能分析等。調制方式有2ASK、4ASK、2FSK、MSK、BPSK、QPSK、16QAM、64QAM八種，相當于八個完整的通信系統。GUI是一個用戶圖形界面展示平臺，將八個完整的通信系統和GUI進行結合，在GUI的子菜單下通過每個按鈕的回調函數來控制通信系統的運行。

參考文獻

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作者簡介：吳仕勛（1983.12-），男，湖北鄂州人，重慶交通大學信息科學與工程學院，博士、副教授（重慶 400074）。endprint