基于不同調(diào)制方式的Matlab GUI仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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(gè)通信系統(tǒng)，很好地被學(xué)生理解并且接受。本文設(shè)計(jì)一個(gè)簡易的通信系統(tǒng)，從比特流開始，經(jīng)過信道編碼，調(diào)制，加噪聲，解調(diào)，信道譯碼的全過程，構(gòu)建了基于ASK、 FSK、PSK和QAM調(diào)制的GUI仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過這樣的平臺(tái)，加深學(xué)生對(duì)通信系統(tǒng)的理解，培養(yǎng)學(xué)生編程和動(dòng)手能力。

關(guān)鍵詞：GUI ASK FSK PSK QAM

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）10-000-01

通信技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中的地位是不可撼動(dòng)的，無論是從固定電話、移動(dòng)電話、還是無線電方面都帶給了人類極大的便利。一個(gè)完整的通信系統(tǒng)包括最基本的發(fā)送端、接收端以及傳輸媒介，涉及到信源的產(chǎn)生，基帶信號(hào)的產(chǎn)生，信道的編碼，不同的調(diào)制方式，通過傳輸?shù)男诺罆r(shí)和各種類型的噪聲進(jìn)行不同程度的混雜，還有解調(diào)，濾波，解碼等很多復(fù)雜的過程。因而專業(yè)理論性比較強(qiáng)，涉及到的知識(shí)面很廣，要求自然也比較高。對(duì)于通信工程專業(yè)的學(xué)生來說，學(xué)習(xí)通信系統(tǒng)的知識(shí)是最基本、最必要的，只有掌握了通信各方面的基礎(chǔ)知識(shí)以后，才能夠?qū)W好更深層次的通信前沿技術(shù)，才能夠趕得上社會(huì)高速發(fā)展的“通信列車”。

一、教學(xué)存在的問題

對(duì)于通信工程專業(yè)學(xué)生而言，真正掌握好通信系統(tǒng)這一部分知識(shí)還是比較有難度的，因?yàn)閷W(xué)生們既要學(xué)習(xí)通信方面的理論知識(shí)，還要掌握它的實(shí)踐操作，單單從理論這一塊兒來說就已經(jīng)比較復(fù)雜和公式化了，實(shí)踐操作又涉及到在MATLAB當(dāng)中對(duì)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(nèi)大學(xué)生在學(xué)習(xí)這一部分內(nèi)容時(shí)都表現(xiàn)出比較吃力的狀況，課堂上的大量時(shí)間都用于數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計(jì)算，由于這個(gè)原因，導(dǎo)致現(xiàn)在很少有學(xué)生能夠真正理解并且靈活掌握通信系統(tǒng)的基本原理。由于理論原理的欠缺，在實(shí)驗(yàn)方面學(xué)生們就更加不懂得如何根據(jù)算法編寫程序進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和展示，這讓很多學(xué)生都倍感壓力和無奈。

基于以上的現(xiàn)狀，現(xiàn)在將通信系統(tǒng)通過MATLAB中GUI的方式來演示，可以直觀方便地理解一個(gè)通信系統(tǒng)的原理，包括其編碼方式，調(diào)制方式等，不需要再通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和各種算法的編程來學(xué)習(xí)原理[1-6]。

二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

1.主界面

主界面的設(shè)計(jì)比較簡單，只用到了兩個(gè)對(duì)象。首先是使用了一個(gè)Static Text對(duì)象：Static Text主要是一個(gè)用來制作狀態(tài)信息、標(biāo)題或其它資料的對(duì)象，在運(yùn)行的時(shí)候，這個(gè)對(duì)象不能被隨意編輯，一旦設(shè)計(jì)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(gè)Push Button對(duì)象：Push Button是在GUI的設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常使用并且比較簡單的一個(gè)對(duì)象，主要功能是當(dāng)用戶單擊壓下Push Button時(shí)，MATLAB會(huì)立即根據(jù)其對(duì)應(yīng)的Callback程序來執(zhí)行相應(yīng)的操作。

2.子菜單界面

此次設(shè)計(jì)因?yàn)樯婕暗降耐ㄐ畔到y(tǒng)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(gè)大的子菜單，分別是ASK演示、FSK演示、PSK演示、QAM演示；每個(gè)大的子菜單下面還包括兩個(gè)小的菜單項(xiàng)，分別是2ASK、4ASK、2FSK、MSK、BPSK、QPSK、16QAM、64QAM；每個(gè)小的菜單項(xiàng)下面還包括三個(gè)更小的菜單項(xiàng)，分別是調(diào)制、解調(diào)和誤碼率分析?？傮w設(shè)計(jì)如圖1所示。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示

整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示4個(gè)通信系統(tǒng)，分別為ASK、FSK、PSK以及QAM通信系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)包括兩種不同調(diào)制方式，具體演示如圖2-5所示。

四、總結(jié)

本論文是通信系統(tǒng)和GUI展示平臺(tái)的結(jié)合，信道編碼采用的是卷積碼。其中完整的通信系統(tǒng)包括比特流輸入，信道編碼，調(diào)制，解調(diào)，解碼，誤碼率性能分析等。調(diào)制方式有2ASK、4ASK、2FSK、MSK、BPSK、QPSK、16QAM、64QAM八種，相當(dāng)于八個(gè)完整的通信系統(tǒng)。GUI是一個(gè)用戶圖形界面展示平臺(tái)，將八個(gè)完整的通信系統(tǒng)和GUI進(jìn)行結(jié)合，在GUI的子菜單下通過每個(gè)按鈕的回調(diào)函數(shù)來控制通信系統(tǒng)的運(yùn)行。

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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(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，博士、副教授（重慶 400074）。endprint