《通信原理》中数字基带信号的计算机仿真

深圳职业技术学院学报　２００６年第３期　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　ＮＯ．３，２００６　《通信原理》中数字基带信号的计算机仿真　朱海凌　（深圳职业技术学院电子与信息工程学院，广东深圳５１８０５５）　摘要：借助于ＭＡＴＬＡＢ软件，对　通信原理》中的数字基带信号进行计算机仿真，用软件的方式实现　实验的设计。仿真中数字信号采用随机ｍ序列，根据不同的码型仿真出波形图，为学生的课程学习提供了很好　的Ｘ－具和平台。　关键字：数字基带信号；码型；仿真；ＭＡＴＬＡＢ　中图分类号：ＴＮ９１１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—０３１８（２００６）０３　００２１—０２　随着通信系统的规模和复杂度不断增加，传　统的设计方法已经不能适应发展的需要，通信系　统的模拟仿真技术越来越受到重视。传统的通信　仿真技术主要分为手工分析与电路试验２种，可以　得到与真实环境十分接近的结果，但耗时长，方　有不同的特点，他们有不同的特点，有的低频成份　多，有的高频成份多，有的具有直流分量，有的占　有带宽等［２］，所有这些在波形处理时会对一些学生　产生模糊的概念，针对高职类的学生要求，他们如　何理解、辨别、掌握这些信号波形的特点，同时可　以让学生在仿真实验过程中对通信原理的各种概念　加深理解。另外，此仿真实验只需在计算机的虚拟　实验室即可，不受实验场地、环境的限制。　软件的功能主要有：　法比较繁杂，而通信系统的计算机模拟仿真技术　是介于上述２种方法的一种系统设计方法Ｉｌ　Ｊ，它可　以让用户在很短的时间内建立整个通信系统模　型，并对其进行模拟仿真。　通信原理计算机仿真实验，是对数字基带传　输系统的仿真。仿真工具是ＭＡＴＬＡＢ程序设计语　言。ＭＡＴＬＡＢ是一种先进的高技术程序设计语　言，主要用于数值计算及可视化图形处理。特点　１）实现各种常用码型的数字基带信号仿真；　２）能产生随机的数字信号序列，具有普遍性；　３）能绘制直观、清晰、准确、可靠的数字基带　信号仿真图形；　是将数值分析、矩阵计算、图形、图像处理和仿　真等诸多强大功能集成在一个极易使用的交互式　环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有　４）要对相应的码型的特点进行相应的描述。　仿真结构流程图如图１所示。　效数值计算的众多学科提供了一种高效率的编程　工具。运用ＭＡＴＬＡＢ，可以对数字基带传输系统　进行较为全面地研究。为了使高职类学生学好这　门课程，我们进行了试点，通过毕业设计的方式　针对通信原理的很多内容进行了仿真。　１　数字基带信号仿真实验系统设计　数字基带信号有二元码和三元码，有归零码　和非归零码等，有的具有直流分量，在波形上具　收藕日期：２００６　０３　１４　图１仿真结构图　通信原理中，数字基带信号有多种码型表示，　它们在传输过程中有随机性，为让这种波形描述具　有普遍性，用ｍ序列伪随机码来作为码型的仿真数　作者简介：朱海凌（１９６５一），女，江苏徐州人，讲师，硕士，主要研究领域为移动通信技术。　维普资讯 http://www.cqvip.com

２２　深圳职业技术学院学报　第５卷　字序列　。利用ＭＡＴＬＡＢ软件仿真出每一种码　型，让学生通过仿真软件的使用，加深对码和波　形的理解。　２仿真结果　如图ｌ，我们用随机序列作为数字信号来仿　真基带信号的码型，按Ｒａｎｄ键，产生随机数字　序列１０１０ｌ　１００１０１　ｌｌ　１００ｌ　１０１，在下拉框中选择需　要仿真的码型ｄｒｚ双极性归零码，Ｒｕｎ后显示数　字基带信号的波形图，如图２，３所示。它是一组　半占空比的波形图有正电平和负电平，波形显示　直观、灵活方便，加之码型介绍让学生更加感性　了解不同码型的特点，特别是复杂码型如ＨＤＢ　码、曼彻斯特码等的波形图＿ｊ　Ｊ。　ＭＡＴＬＡＢ软件仿真实验对学生理解通信原　理的基本概念有很大的帮助，它能将数字信号、　高低电平、码型、波形之间的关系联系起来，能　配合硬件的实验通过示波器观察到波形图便于理　解基本概念；其次在具体编程的过程中，让学生　图３仿真实例　从数学的角度来分析数学公式与波形图之间的关　系，将理论和实践联系到一起；再次，它可以从　参考文献：　一种波形方式的编码转换到另一种数学编程方　ｌ　１　ｊ　Ｊｅｒｕｃｈｉｍ　Ｍ　Ｃ，Ｂａｌａｂａｎ　Ｐ，Ｓｈａｎｍｕｇａｎ　Ｋ　Ｓ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　式，拓展了知识面，开阔了视野。　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ［Ｍ］．Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：Ｐｌｅｎｕｍ，　计算机仿真实验的主要目的之一，是希望学　１９９２．　生学会用软件仿真的方法来分析通信系统中的问　［２］　樊昌信．通信原理［伽．北京：国防＿［业出版社，２００１．　［３］刘敏，魏玲．ＭＡＴＬＡＢ通信仿真与应用［Ｍ］．国防工　题，对层次较高、接收能力较强的学生起到拓展　业出版社，２００２．　视野提高钻研能力的作用；另一方面，希望利用　［４］　韩利竹，王华．ＭＡＴＬＡＢ电子仿真与应用［Ｍ］．国防工　已仿真好的软件来验证理论知识。　业出版社，２００３．　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｉｇｉｔａｌ—Ｂ　ａｓｅｄ　Ｓｉｇｎａｌ　ＺＨＵ　Ｈａｉｌｉｎｇ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　５１８０５５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＭＡＴＬＡＢ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｄｅａｌｓ　ｗｉｔｈ　ｆｉｌｌ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｂａｓｅｄ—ｓｉｇｎａｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｏｆ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｃｏｄｅ　ｍｏｄｅｓ，　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｗａｖｅ　ｇｒａｐｈｉｃｓ　ａｒｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａ　ｒａｎｄｏｍ　ｍ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ，ｗｈｉｃｈ　ｏｆｆｅｒｓ　ａ　ｇｏｏｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｔｏｏｌ　ｆｏｒ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ　ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｕｒｓｅ　ｏｆ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｂａｓｅｄ　ｓｉｇｎａｌ；ｃｏｄｅ　ｔｙｐｅ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ＭＡＴＬＡＢ　（责任编辑：王璐）