虚拟仿真在通信原理实验中的应用

吕庆梅

【摘要】采用虚拟仿真将突破传统实验箱实验的局限性，打破了以往固定模式的实验方式，实验的灵活性和可扩展性进一步加强，本文介绍了基于SystemView和Simulink的两种仿真实验，设计了两种数字调制与解调系统，实验模型与理论模型相对应，既可以加强学生对通信系统的整体理解，又弥补了验证性实验的不足，极大的提高了学生的学习兴趣。

【关键词】通信原理 虚拟仿真 SystemView Simulink

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）01-0224-01

1.引言

在以培养应用型人才为目标的国内外高校中，通信原理课程的教学简化了数学推导，对原理、公式推导的思路予以阐述，注重结论的物理意义和理解，采用系统模型、系统的观点，为了加强学生对整体系统的理解，都会加入实践教学加深学生对课程的学习和理解，传统的实验教学一般是以实验箱为主的验证性实验为主，在设计性和创新方面受到了很大的限制，而实验箱与通信系统仿真相结合的方式，通过实验箱完成验证性实验，在掌握基础实验后，通过仿真软件完成综合性和设计性。可进一步提高学生的综合应用能力，而且，仿真实验不受实验地点和条件的限制，可大大增加学生的自主学习能力。

本文将重点介绍几种常用的仿真软件，改变以往采用实验箱的单一模式的实验，通过仿真减少在现实实验箱中诸多不确定因素，极大的提高实验准确性，同时为学生提供了一个便捷的实验平台。

2.基于SystemView 的通信系统仿真

SystemView软件用模块小部件进行相对应的仿真，在掌握原理的基础上，对每个小部件内部参数进行设置，即可实现仿真，以DPSK调制解调仿真为例，只要在SystemView模块库里选择相应的虚拟部件，并对选择的虚拟部件配置合适的参数，然后按照原理图将各个模块连接起来，即可进行仿真，并可在每个模块后面连接观察设备，观察输出结果，修改参数配置，直到仿真成功，通过在库中选择虚拟模块和对其参数进行配置，再到连接及观察各个点后面的输出结果，可加深学生对整个系统的认识，提高其设计能力。

图1是对DPSK调制解调的仿真模型图， DPSK在调制前，需进行码变换，在解调端，采用的是差分相关解调法，所以，在解调端，不需进行码反变换，直接输出解调信号。通过观察个点的输出波形，学生将清楚的掌握整个DPSK调制解调的全过程，图2是DPSK各个点输出信号波形图，依此为：DPSK调制信号，解调信号。

3.基于Simlink的通信系统仿真

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，通过对Simulink 工具箱的学习和使用，利用其丰富的模块以及对通信原理知识的掌握，利用simulink可实现对通信系统的仿真，其仿真系统可分为三部分：基本通信模块的设计、通信系统的搭建、综合仿真系统。不仅可加深学生对整体通信系统的认识，还可以弥补传统实验箱的不足，可灵活的利用控件完成各种模型的仿真。以FSK调制解调为例，其仿真框图如图3所示，

在上图的基础上，对一些模块进行简单的配置，即可实现仿真，其部分仿真结果输出如图3所示。从图4可以看出，在模型中加入了高斯白噪声，使模拟环境更加和模型环境接近，同时，也可以添加其他观察设备，如频谱分析仪，或者设置信噪比，分析信号的信噪比对输出的影响，这些方面是实验箱无法达到的，可大大弥补实验箱带来的不足，使学生更全面的掌握通信系统知识。

4.结束

在通信原理实验中，加入了虚拟仿真内容，使实验内容更加丰富，在实验设计和操作上更加灵活多样，摆脱了实验箱操作的固定模式，使学生更加灵活的设计仿真模型，调动了他们学习的积极性，同时，使用虚拟仿真软件，摆脱了实验场地的限制，不受仪器操纵失误等因素影响，实验更加便捷可靠，可观察到实验箱所观察不到的一些现象。可提高学生的系统设计能力，更好的掌握理论知识，弥补了实验箱的不足。

参考文献：

[1]樊昌信.通信原理[M].第7版.北京：国防工业出版社，2012.

[2]邵玉斌.MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真实例分析[M].北京：清华大学出版社，2008.

[3]邵玉斌.SystemView 在通信原理实验教学中的应用[J].北京：实验技术与管理，2011（8）：267-268.

[4]孫屹.SystemViewt通信仿真开发手册[M]北京国防工业出版社，2004.