2021年度基于MATLAB的通信原理仿真平台

毕业 设 计（论 文）

题目:基于MATLAB通信原理仿真平台设计

班级: XXX
学生姓名: XXX
导师姓名: XXX 职称: 讲师
起止时间: 1月2日至6月15日

毕业设计（论文）诚信申明书

本

人

申

明

:

本人所提交毕业论文《基于MATLAB通信原理仿真平台设计》是本

人在指导老师指导下独立研究、写作结果,

论文中所引用她人文件、数据、 图件、 资料均已明确标注;

均已在文中以明确方法注明并表示感谢。

本人完全意识到本申明法律后果由本人负担。

论文作者: （签字）时间:6月15日

指导老师已阅: （签字）时间:6月15日

毕业设计(论文)任务书

任务和要求

毕业 设 计 (论文)工作 计 划

1月 2日

学生姓名___XXX_ __指导老师__XXX__职称__讲师___

院（系）_通信和信息工程学院___专业_电子信息科学和技术

题目_ 基于MATLAB通信原理仿真平台设计

工作进程

起止时间	工作内容
1月2日至1月6日 www.t 3月5日至3月16日 3月19日至4月27日 4月30日至5月18日 5月21日至5月25日 5月28日至6月15日	调研实现通信原理仿真方法现实状况 aodocs.co 熟悉MATLAB语言。 编写仿真实现程序。 撰写论文, 完成论文初稿。 完善并修改毕业论文。 准备答辩。

关键参考书目(资料)
1.樊昌信.通信原理[M].北京:国防工业出版社..9.

2.罗华飞.基于MATLABGUI设计学习手记[M].北京:北京航空航天大学出版社..8.3.陈杰.MATLAB宝典[M].北京:电子工业出版社..3.

论文(设计)过程中老师指导安排

每七天指导一次,关键解答学生问题,指导研究进度,并检验阅读资料笔记和仿真程序。

本计划为开题之初所定,后续会依据具体情况随时调整,最终一定按毕业设计要求结束日期完成。

毕业设计(论文)开题汇报

平台设计

汇报日期: 2月27日

1．本课题所包含问题及应用现实状况综述

本课题所包含问题:

1、研究实现通信原理仿真方法现实状况

2、怎样使用MATLAB图形用户界面设计通信原理方针平台,实现通信中常见技术,如:模拟调制、数字调制、 抽样和量化、 数字基带传输系统分析和仿真,并要求该平台操作简单方便,含有良好可扩展特征。

3、基于MATLAB通信原理仿真平台应用趋势

应用现实状况综述:

近几年来通信原理课程教学实践表明,
通信原理是通信类专业一门极为关键专业基础课程,
关键研究信息传输一系列变换机理和属性,该门课程内容多且抽象,它包含:信号分析、调制解调、 同时、 检测过滤、 纠错编码、
信号特征等理论方面内容。课程理论性很强,加强实践步骤就显得更关键。

采取计算机仿真能够帮助学生了解抽象知识点,提升教学效果。 通信原理中,常常借助于多种信号时域波形图和频谱图来说明系统原理,
经过实践步骤,能够很好地提升学生对抽象概念了解能力。

任何用户自己已定义函数全部可作为MATLAB函数进行调用。所以,
通信原理仿真平台选择MATLAB作为开发环境,
借助于MATLAB图形用户界面设计向导进行软件界面设计,
全部仿真功效采取MATLAB语言编程实现,更便于学生进行课程设计、 创新试验、
参与老师科学研究等。所以,
基于MATLAB通信原理仿真平台设计已经成为教学纲领内容要求和课程特点,
将通信系统中关键技术编制成仿真软件用于计算机辅助教学中,
使通信系统中抽象问题形象化,为通信原理课程提供了一个有效辅助教学手段,
这将会对提升通信原理教学和学习效率起到很大作用,有利于同学们了解和接收,
既提升了教学质盘和效率,又可为学生提供良好通信系统开发、设计、 模拟、
调试和分析平台,锻炼其分析和处理问题能力,
并在功效上为其为后期开发网络化教学、远程教学打下了基础。

通信原理仿真平台

模	数	量	抽	数字基 带传输
拟	字	化	样
调	调	模	模	系统分
制	制	块	块	析和仿

真

说明:

本汇报必需由负担毕业论文(设计)课题任务学生在毕业论文(设计)

正式开始第1周周五之前独立撰写完成,并交指导老师审阅。

目录

摘要---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------I

ABSTRACT---------------------------------------------------------------------------------------------------------II

引言---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1

1设计工具介绍------------------------------------------------------------------------------------------------------2

1.1MATLAB介绍------------------------------------------------------------------------------------------------21.1.1MATLAB语言发展历程和影响---------------------------------------------------------------------21.1.2MATLAB语言特点------------------------------------------------------------------------------------21.1.3MATLAB工作环境-----------------------------------------------------------------------------------31.2MATLAB在通信原理教学中应用------------------------------------------------------------------------3

1.2.2 MATLAB在《通信原理》教学中应用-----------------------------------------------------------4
1.2.1MATLAB应用现实状况----------------------------------------------------------------------------3

1.3.2用MATLAB做通信原理仿真平台优点-----------------------------------------------------------5

2基于MATLAB通信原理仿真平台整体构建方案-----------------------------------------------------------6

2.1仿真平台应用软件设计实现-------------------------------------------------------------------------------6 2.1.1 总体结构设计----------------------------------------------------------------------------------------6 2.1.2 软件实现----------------------------------------------------------------------------------------------6 2.2界面设计方法-------------------------------------------------------------------------------------------------7 2.2.1句柄图形及图形用户界面--------------------------------------------------------------------------7 2.2.2 GUIDE设计过程--------------------------------------------------------------------------------------7 2.2.3基于MATLAB通信原理仿真平台主界面--------------------------------------------------------8 3基于MATLAB通信原理仿真平台模块---------------------------------------------------------------------10

3.1数字基带信号仿真------------------------------------------------------------------------------------------10
3.1.1 单极性不归零码-----------------------------------------------------------------------------------10
3.1.2 单极性归零码--------------------------------------------------------------------------------------11
3.1.3 双极性不归零码-----------------------------------------------------------------------------------12
3.1.4 双极性归零码--------------------------------------------------------------------------------------12
3.1.5 双相码（Manchester）---------------------------------------------------------------------------13
3.2模拟调制模块------------------------------------------------------------------------------------------------14
3.2.1 常规调幅AM----------------------------------------------------------------------------------------14
3.2. 2 抑制载波双边带调幅----------------------------------------------------------------------------16
3.2.3 单边带调制-----------------------------------------------------------------------------------------17
3.3数字调制------------------------------------------------------------------------------------------------------18
3.3.1 二进制数字幅度调制-----------------------------------------------------------------------------19
3.3.2 二进制数字频率调制-----------------------------------------------------------------------------20 3.3.3 二进制数字相位调制-----------------------------------------------------------------------------22
3.6眼图------------------------------------------------------------------------------------------------------------30
3.7生成可实施文件---------------------------------------------------------------------------------------------32
3.8本仿真平台特点---------------------------------------------------------------------------------------------33

4结论-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------34

参考文件-------------------------------------------------------------------------------------------------------------36

摘要

伴随通信原理成为通信类专业中最关键一门基础课程,它教学和研究也变得尤为关键,计算机仿真则成为关键手段之一。

关键介绍了利用MATLAB软件设计通信原理仿真平台基础原理及功效,

给出了基于MATLAB通信原理仿真平台GUI设计。该平台针对通信原理教学及试验要求,利用设计向导GUI提供设计工具,开发出了多个仿真界面,仿真出通信原理多个教学试验内容。该平台界面设计简单,结构一体化, 含有很强演示性,且可视性强, 操作简单方便,

以图形及动态仿真演示了通信原理中部分抽象内容及波形,能为老师和学生提供简单但高效率教学辅助。

关键字:通信原理;MATLAB; 仿真平台; GUI设计

ABSTRACT

Withcommunication principle becomes the most important of basic coursesin communication kind of professional, Teaching and Researching hasbecame more and more important, and the computer simulation hasbecame one of the important means.

According to the communication principles of curriculum developmentand teaching

needs, the article focusing the basic principles and functions of thecommunication

theorysimulation platform using MATLAB software design, and using theMATLAB software provides a graphical user interface that gives a GUIbased on MATLAB simulation platform of communication theory design.The platform aim at experiments and teaching requirements ofcommunication principle, use design wizard GUI provide design tool,developed a number of multiple simulation interface, and simulatedmore examples in communication teaching experiment content. Thisplatform interface is simple in design, structure integration, with astrong demonstration, and the visibility is strong, easy to operate,graphics and dynamic simulation to demonstrate the principle of thecommunication of the abstract content and waveform, can be providedfor teachers and students simple but efficient teaching aids .

design
Key words: Communication principle, MATLAB, Simulationplatform, GUI

引言

伴随现代科学技术发展,传统教学媒体如黑板、教科书、

甚至多媒体工具因为其承载信息种类和能力全部十分有限,

通信原理课程抽象性使得同学和老师也感觉枯燥、难以了解。

利用计算机进行辅助教学这种教学手段已经进入课堂教学领域。

MATLAB是现在国际上流行进行科学研究、工程计算软件。

在通信领域MATLAB更是优势显著,因为通信领域中有很多问题是研究系统性能,

传统方法只有构建一个试验系统,采取多种方法进行测量,才能得到所需数据,

这么不仅需要花费大量资金用于试验系统构建,而且系统构建周期长,

而MATLAB出现使得通信系统仿真能够利用计算机模拟实现,
系 统 参数 困 难 。

而且在结构观察和数据存放方面,也比传统方法愈加优越,

所以 MATLAB在通 信仿 真领 域得到 越多 越多应 用。

同时它也是通信原理学习一个卓越平台,MATLAB软件开放性和功效极强矩阵运算,

使得通信原理学习不管是理论还是实践全部变得不再枯燥无味。

而利用MATLAB软件设计GUI图形用户界面,其形象界面和波形具体展现,

更是为这一实践提供了良好试验平台。

通信原理课程内容丰富、理论性强、包含知识面广、信息量大,

而且比较抽象、习题多、难度大,是含有一定深度和学习难度课程。

本文针对学生感到难学,老师难教现实状况,结合MATLAB,

设 计出 基 于MATLAB通 信 原 理仿 真 平 台 ,

为通 信原 理 课 程 提 供 了 一 个 有 效辅 助 教 学 手段 ,

对提升通信原理教学和学习效率起到很大作用,有利于同学们了解和接收。在数字基带信号、模拟信号、数字信号、抽样量化等部分,为学生提供了很好图像波形,锻炼其分析和处理问题能力,并在功效上为其后期开发网络化教学、远程教学打下了基础。

1设计工具介绍

1.1 MATLAB介绍

MATLAB是美国Mathworks企业推出一套高性能数值计算可视化软件,
它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体,在系统建模和仿真、科学和工程绘图和应用程序开发等方面有着广泛应用。MATLAB以著名线性代数软件包LINPAK和特征值计算软件包EISPACK子程序为基

所以MATLAB已经由简单矩阵计算分析软件发展成为通用性极高、带有多个实用工具运算操作平台,并很快成为应用学科计算机辅助分析、设计、仿真、数学乃至科技文字处理不可缺乏基础软件。

1.1.1 MATLAB语言发展历程和影响

Math works企业推出MATLAB从1984年问世,到1993年推出MATLAB4.0版本,
以后离别了DOS版。4.x版继承和发展了其原有数值计算和图形可视能力,含有更强可操作性。

1991年仲春,MATLAB5.0版问世,紧接着是5.1、5.2,和1999年春5.3版。

它尤其加强了以前欠缺大规模数据处理能力,填补了之前不足。

而多年MATLAB推出7.0版本,相较于以前版本,有了很大改善和增补,在开发环境、

程序设计、数值处理和数据可视化方面提供了很多新功效和更为有效处理方法,

至今仍然没有一部分计算机软件可和MATLAB相媲美。

在国际学术界,MATLAB已经被公认为正确、可靠科学计算标准软件。

在很多国际一流学术刊物上,全部能够看到MATLAB应用。

中国近几年也对MATLAB有了很多研究。

1.1.2 MATLAB语言特点

软件性能有了很大改善,增加了很多新功效和有效操作方法。 MATLAB自其问世以来,就以数值计算称雄。而现在最常见MATLAB7.0版本,

代码开发:支持函数嵌套、有条件中止点,能够使用匿名函数定义单行函数。

数

值

处

理

:

在

最

新

版

本

中

,

单

精

度

算

法

、

线性代数能够方便用户处理更大单精度数据,0DE能够求解泛函数,

操作隐式差分等式和求解多项式边界值问题。

数

据

可

视

化

:

提

供

新

绘

图

界

面

窗

口

,

用户能够不输入M函数代码而直接在界面窗口中交互性地创建并编辑图形,

同时能够直接从图形窗口中创建对应M代码文件。

文件I/O和外部应用程序接口:支持读入更大文本文件,支持压缩格式MAT文件,
用户能够动态加载、删除或重载Java,支持COM用户接口等。

1.1.3 MATLAB工作环境

所谓工作环境是指:帮助系统、工作内存管理、指令和函数管理、

搜索路径管理、操作系统、程序调试和性能剖析工具等。

工作环境特点

1）大量引入图形用户界面

2）引入了全方位帮助系统

3）M文件编辑、调试集成环境

4）Notebook新安装方法

1.2 MATLAB在通信原理教学中应用

MATLAB函数和命令几乎能够实现C或FORTRAN语言全部功效,
1.2.1 MATLAB应用现实状况

MATLAB提供了对应接口,许可相互调用,所以MATLAB含有很好开放性。

MATLAB高效编程还表现在各类学科教授在各自领域用MATLAB编写很多正确、

工具箱实际上是对MATLAB进行扩展应用一系列MATLAB函数（成为M文件）,

供用户方便地使用,诸如信号处理、图像处理、控制系统、

所以MATLAB逐步成为设计数值分析各类学科教学和科学研究必不可少工具。

现在,国外很多工科类高校全部将MATLBA作为必修课,

试验室通常全部配置装有MATLAB计算机供学生学习和研究使用。

而中国工科类教学还未能充足利用MATLAB强大功效,

现有MATLAB书籍大部分作为计算机应用工具书出现,

未能和具体学科教材有机地结合起来。

1.2.2 MATLAB在《通信原理》教学中应用

通信原理课程是本科电子类、通信类专业关键基础课程之一,

不过通信原理原理、概念抽象,理论性强,学生单凭老师上课讲解难以掌握,

尤其是课程中很多章节内容,需要作图才能了解相关概念和原理,

不然难以形成明确处理问题思绪。

现在,通信工程专业低年级学生已经开设计算机应用教程,

使得学生能够掌握使用MATLAB这类工程计算机软件基础技术,

包含基础数学计算、矩阵处理、计算结果可视化和符号运算等。

老师 在推进MATLAB教 学应用 中也 起着 关键租 用。

老

只有经过科研才能深刻了解MATLAB强大功效及其在工程中应用, 师 经过应 用 升 本 身 水 平 ,

《通信原理》是电子通信类相关专业一门关键专业基础课程,

是本科生后续课程和硕士课程基础,它在专业课程体系中占相关键地位,

该课程关键任务是经过对通信原理理论知识学习,培养学生对通信原理中数字、

模拟等系统分析和设计能力等。课程特点是:内容丰富、理论性强、

包含知识面广、信息量大,而且比较抽象,是含有一定深度和学习难度课程。

所以课堂教学必需建立一套包含理论讲授、计算机辅助教学、

时间教学在内全方位课程教学新体系,充足调动老师和学生两方面主动性,

利用多种教学方法和手段,全方面提升课程教学质量。

通

信

原

理

需

要

将

所

学

理

论

应

用

到

实

践

中

去

,

所以有必需一开始让学生以简单MATLAB语言学习用计算机处理信号,其次,

MATLAB强大可视化数据处理功效也能够填补通信原理理论课程讲课时不足。

比如,通信理论课程中常常出现多种抽象图形,想象图形就得花费不少时间,

假如采取MATLAB语言,只需几条简单指令立即就能得到。增加MATLAB语言内容,

能够促进通信原理理论教学,提升学生爱好,增强学生自己动手分析、设计系统能力,

而且老师在课堂上能够直观演示,使抽象理论变成生动图形界面,

有利于培养出知识面广、动手能力强、综合素质高学生。

2）可行性

MATLAB语言可在现在多种类型计算机上运行,安装简易。

MATLAB语言比通常高级语言实施效率低,而其编程效率和可读性、