基于不同調(diào)制方式的Matlab GUI仿真實驗設計與實現(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通信系統(tǒng)，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(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仿真實驗平臺。通過這樣的平臺，加深學生對通信系統(tǒng)的理解，培養(yǎng)學生編程和動手能力。

關(guān)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(shù)在現(xiàn)代社會發(fā)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(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和各種類型的噪聲進行不同程度的混雜，還有解調(diào)，濾波，解碼等很多復雜的過程。因而專業(yè)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(yè)的學生來說，學習通信系統(tǒng)的知識是最基本、最必要的，只有掌握了通信各方面的基礎(chǔ)知識以后，才能夠?qū)W好更深層次的通信前沿技術(shù)，才能夠趕得上社會高速發(fā)展的“通信列車”。

一、教學存在的問題

對于通信工程專業(yè)學生而言，真正掌握好通信系統(tǒng)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(jīng)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(nèi)大學生在學習這一部分內(nèi)容時都表現(xiàn)出比較吃力的狀況，課堂上的大量時間都用于數(shù)學推導和計算，由于這個原因，導致現(xiàn)在很少有學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，在實驗方面學生們就更加不懂得如何根據(jù)算法編寫程序進行系統(tǒng)的實現(xiàn)和展示，這讓很多學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，不需要再通過復雜的數(shù)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(tài)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(jīng)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(jù)其對應的Callback程序來執(zhí)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(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(diào)制、解調(diào)和誤碼率分析。總體設計如圖1所示。

三、實驗結(jié)果展示

整個實驗結(jié)果展示4個通信系統(tǒng)，分別為ASK、FSK、PSK以及QAM通信系統(tǒng)，每個系統(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，相當于八個完整的通信系統(tǒng)。GUI是一個用戶圖形界面展示平臺，將八個完整的通信系統(tǒng)和GUI進行結(jié)合，在GUI的子菜單下通過每個按鈕的回調(diào)函數(shù)來控制通信系統(tǒng)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