MATLAB在通信原理课程教学中的应用

摘要： MATLAB具有强大的功能和实用性，文章结合实例阐述了将其应用于《通信原理》教学中，不仅能解决传统教学中存在的弊端，提供教学效率和质量，还可激发学生的学习兴趣，培养学生的动手能力和创新能力。

Abstract： MATLAB possesses powerful functions and high practicality， so the paper introduces that its practical application in Communication Principles teaching not only has resolved the shortcoming of traditional teaching， improved teaching effect and quality， but also inspires the interest of students， cultivates their practical capability and innovation capability.

关键词： 通信原理；MATLAB；教学

Key words： communication principle；MATLAB；teaching

中图分类号：TN911.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）08-0222-02

0 引言

《通信原理》是电子信息工程、通信工程等专业学生的一门重要的专业课，该课程内容丰富，概念抽象，理论性强，难度大。《通信原理》课程本身的性质决定了教学侧重通信原理和通信理论。同学们需要通过大量验证性和设计性实验来进一步加深对所学知识的掌握。MATLAB是一种功能强大的工具软件，它集成计算、应用仿真、数据可视化功能和程序设计功能。因此，将MATLAB应用于《通信原理》教学和实验中，实现动态系统仿真设计与分析，通过改变某些参数来观察通信系统的性能，加深学生对所学知识的理解，开阔学生的思路和视野，激发学生学习的兴趣和热情[1，2]。

1 MATLB的特点

MATLAB是一种交互式的、以矩阵为基础的软件开发环境，它用于科学和工程的计算与可视化[3]。MATLAB的编程功能简单，并且很容易扩展和创造新的命令与函数。MATLAB具有强大的Simulink动态仿真环境，可以实现可视化建模和多工作环境间文件互用和数据交换。Simulink为用户提供了用方框图进行建模的图形接口，它与传统的仿真软件包用差分方程和微分方程建模相比，更直观、方便和灵活。用户可以在MATLAB和Simulink两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。另外，MATLAB的图形界面功能GUI（Graphical User Interface）能为仿真系统生成一个人机交互界面，便于仿真系统的操作。因此，MATLAB在通信系统仿真中得到了广泛应用。

2 MATLAB在通信原理教学中的应用实例

在《通信原理》的教学中，引入仿真实验环节，不但使抽象的原理容易理解，而且激发了学生的学习兴趣。本文结合最小频移键控（Minimum Shift Keying， MSK）仿真实例，来阐述MATLAB在《通信原理》教学中的应用。

2.1 MSK技术 实际通信系统中的多数信道是带通型的，如移动通信、卫星通信均是在所规定信道频带内传输频带信号，它们所涉及的数字信号的正弦波调制的基本理论也是数字通信系统中的重要内容之一。目前的GSM手机用的就是改进的MSK调制GMSK。GMSK是在MSK调制器之前加一个高斯低通滤波器，使基带脉冲信号经过高斯低通滤波器后成为高斯脉冲，再对其进行MSK调制。

传统的课堂教学对MSK技术只是停留在静态的理论分析上。MATLAB软件的辅助分析能有效地加深学生对基本概念和电路原理的理解掌握。下面详细阐述基于MATLAB软件的MSK的仿真过程。

2.2 基于MATLAB的MSK系统仿真 为了使学生能从动态上更直观的掌握MSK技术，用MATLAB中的Simulink建立仿真模型，得到仿真结果，并对仿真结果进行分析，便能很容易将书本上的理论知识掌握理解，产生事半功倍的效果。

2.2.1 MSK调制系统建模 我们采用二进制MSK调制，Simulink仿真模型如图1所示。选用Bernoulli Binary Generator（贝努利二进制序列发生器）模块作为系统信号源来产生输入信号。为了观察MSK调制系统的抗干扰性能，本文设置了AWGN Channel模块作为系统传输信道。

2.2.2 仿真结果 主要模块参数设置如下：信号源的Sample time设为1/2，观察40个码元，调制解调模块中的Symbol periods也相应设成1/2。

图2为时域波形。解调后的时域波形和源信号相比，除了有5个码元的延迟外，其信号波形与源信号波形是一致的，这说明2-MSK调制性能较好。图3为频域波形，MSK信号的频谱比较紧凑，在主瓣之外，频谱旁瓣的下降非常迅速。这说明MSK信号的功率主要包含在主瓣之内。

MATLAB软件仿真用于通信原理教学和实验方便灵活，既可以在课堂上也可以在学生宿舍进行，且在仿真器上可以任意作参数调整，体现了仿真实验的灵活性；拓展了学生的思维，有利于引导学生进行更复杂的系统分析，提高学生实际解决问题的能力。

3 结束语

把MATLAB引入教学后，理论与实践进行了很好的结合，帮助学生理解和掌握课程中的基本原理和基本分析方法。软件仿真与理论教学相结合，激发了学生的学习兴趣，显著地提高了教学效果。

参考文献：

[1]杨静，朱春华，王珂.《通信原理》课程教学方案思考与探讨[J].科技信息，2012（28）.

[2]骆文，刘霞.通信原理课程教学改革的探讨[J].高等函授学报，2012（1）：51-53.

[3]李建新等.现代通信系统分析与仿真——MATLAB通信工具箱[M].西安：西安电子科技大学出版社，2000.