基于e-ＬabＳim的通信系統仿真設計

吳仕勛 許登元 何立蘭

摘 要： 本文針對基于MATLAB通信系統仿真實驗教學存在的問題，分析了e-LabSim虛擬仿真平臺的特點，并以BPSK為例基于e-LabSim仿真平臺設計了通信仿真系統，根據需要學生可以開發系統中任一個模塊，以提升通信系統的實驗教學質量。

關鍵詞：通信系統 設計 仿真實驗

一、通信系統仿真存在的問題

仿真實驗能達到真實實驗不具備或難以實現的教學效果，尤其對于那些涉及高危或極端環境、不可及或不可逆的操作，以及需要高成本、高消耗的大型或綜合性實驗項目，因而仿真實驗教學方式越來越得到高校的重視。其中MATLAB的通信系統仿真已經變得非常成熟。[1]

但是基于MATLAB的通信系統仿真存在不足，不如：MATLAB在實際產品開發中使用較少，因此學生不喜歡MATLAB，同時MATLAB的仿真系統往往是在一臺單機上同時仿真發送端和接收端，學生感受不到通信“系統級”概念。[2]

C/C++是通信類產品開發常用的語言，但C/C++缺乏像MATLAB的通信模塊，為了降低C/C++通信系統仿真的開發難度，我們利用了武漢凌特的e-labSim仿真平臺，該仿真平臺是按照武漢凌特的通信原理實驗箱硬件的設計思路開發的，可以為我們提供幾乎與硬件實驗一樣的實驗效果，同時利用該平臺可以為我們提供我們需要的通信模塊，包括虛擬信號源、虛擬示波器、同步等，不同模塊之間只需要在平臺上連線即可，我們的注意力放在我們關注的模塊上，比如BPSK調制與解調模塊等。[3]

二、基于e-labsim的BPSK實驗仿真系統設計

下面以BPSK為例介紹，仿照硬件實驗，基于e-labsim的BPSK實驗仿真系統如圖1所示：

仿真系統分為發送端、信道和接收端，其中發送端包括信號源和調制模塊，接收端包括解調模塊、同步模塊。

在驗證性試驗中，基于e-labsim的一臺電腦上同時完成發送端和接收端?；鶐盘柕?電平和0電平信號分別與256KHz載波及256KHz反相載波相乘，疊加后得到BPSK調制輸出;已調信號送入到載波提取單元得到同步載波;已調信號與相干載波相乘后，經過低通濾波和門限判決后，解調輸出原始基帶信號。

為了更真實地讓學生感知到發送端、信道和接收端的存在，我們利用實驗室計算機局域網搭建仿真環境，將發動端放在計算機A上，將信道放在計算機B上，接收端放在計算機C上運行，利用C/C++可以根據我們的想法隨意更改，比如：可以在計算機A上更改發送的數據、載波頻率等，在計算機B上更改信道模型，計算機C上自己編寫相干載波提取模塊等。

結語

通過這種方式，即可以讓學生迅速完成驗證性實驗，同時根據學生的能力，利用VC編程編寫部分模塊，提高了學生實驗興趣，增強了學生實驗設計與開發能力。[4]

參考文獻

[1]唐振華，常侃，張振榮.基于課程與實踐一體化的電子通信虛擬仿真實驗教學[J].教育界，2017.15

[2]武漢凌特電子技術公司，e-labsim技術文檔，http：//www.labtech.cn/.

[3]許秀云，張玉梁.依托現代信息技術提高實驗教學質量[J].實驗室研究與探索，2011，30 （05 ） ：130- 132.

[4]劉星宇，賀偉.計算機通信仿真實踐課程的思考與探索[C].International Conference on Education and sports Education（ESE2011），2011.04 廣州.