摘要：本文根据通信系统结构和通信原理课程教学体系安排，利用Simulink软件构建通信原理课程教学仿真系统，将通信原理课堂教学、实验教学和课程设计有机地结合在一起，把通信原理课程中涉及的基本概念、定理清晰动态地展现出来，以该系统基本通信模块为基础，可自主设计搭建通信系统，这样在简化了教学过程的同时也提高了教学效果。
关键词：通信原理；simulink；仿真
中图分类号：TN911 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）01-0211-02
一、引言
通信原理作为电子信息工程专业的核心骨干课程，在专业教学中有着极其重要的地位，其教学目的是让学生掌握通信系统的基本组成、理论原理、实现方法和系统性能，是一类理论性与实践性都比较强的课程。在教学和实验过程中，为了更好地将理论教学和实践相结合，把系统性能与参数之间关系形象的展现，可利用Simulink软件强大的仿真功能和丰富的专业工具箱，设计构建通信原理仿真模型，使得通信系统的设计和分析过程变得相对直观和便捷，有助于学生更好地理解通信系统性能。学生还可利用通信系统仿真广泛的适应性和极好的灵活性，通过对现有通信系统模型的研究，结合所学专业知识，编写相应的仿真程序，自主设计电子通信仿真系统。
二、利用simulink构建通信仿真系统
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，它提供了一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境，能够以非常直观的方框图方式形象地对通信系统进行建模，并以“实时”和动画的方式来将模型仿真结果（如波形、频谱、数据曲线等）显示出来。根据通信系统的组成和通信原理课程进度安排，利用simulink构建的通信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。基本通信模块根据通信系统构架，结合课堂理论知识点，将整体系统分成不同模块，分别介绍各个组成部分功能指标，主要用于课堂教学中基本概念、定理的演示。通信系统模块将基本模块有机组合，构建完整的通信系统，对模拟、数字通信系统进行仿真，分析系统特性参数，主要用于课堂教学和实验教学中。有一定的理论基础和简单通信仿真系统搭建经验后，学生可自主设计综合通信系统，完成相应课程设计和毕业设计。
（一）基本通信模块
基本通信模块主要是对电子通信中涉及的基础电路的仿真；通信系统中处理基本信号的产生、信道的构建、基本运算和变化、数字滤波的设计；通信系统中信源编码/译码、调制、解调模块的构建；均衡器与射频损耗、通信滤波器、差错控制编码/译码、同步与其他模块的仿真等。例如对基本信号的仿真，设置的简单信号包括正弦波、方波、锯齿波、阶跃函数和脉冲函数。以输出正弦波为例，如图1所示，输入幅值，频率等参数，点击信号显示在图中的左上部分显示正弦波波形图，点击信号移位，显示左下部分波形图。
（二）通信系统模块
以基本通信模块为基础搭建通信系统，包括数字通信系统、模拟通信系统，其调制解调主要包括ask、fsk、dpsk等数字调制解调仿真和AM、FM等模拟调制解调仿真，还包括对通信系统信道、噪声、模拟信号的数字传输系统和信道编码以及信号调制的原理、方法和过程进行详细的阐述。下面简单介绍模拟调制解调系统。以AM调制解调为例，选中AM调制解调方式，点击“设置参数”可自己设置载波频率，在此设计中没有设置该频率的上限值，单位是“Hz”，可根据情况自行设置，演示设置的载波频率为100π（Hz）。点击“打开模型”按钮，系统调用am1.mdl文件，
出现如图2所示AM调制解调模型图：
在主界面正下方，有选择按钮，其中包括源信号、载波信号、已调信号、解调后信号和恢复后的信号。设置好参数之后，在主界面正下方选择“已调信号”，点击仿真，出现如图3所示调制仿真波形图：
（三）综合仿真设计
基本概念和简单通信系统了解后，学生有能力自主设计综合仿真系统，如设计OFDM通信系统、PCM串行通信和DTMF编解码；蓝牙跳频通信系统、MIMO通信系统、IS-95前向链路通信系统、OFDM通信系统以及直接序列扩频通信系统等。通过对这些系统的设计，学生对课程的理解就能从理论到实际应用过渡，对各种通信系统比较熟悉。以DTMF编解码为例，主界面如图所示，右上方是设计的数字键盘，旁边是算法的选择，在右下方显示使用者所选择的按键，选择按键后，系统就会开始仿真，选择Geoertzel算法，选择按键7，仿真波形如图4所示：
通过分析本系统可以分析Goertzel算法和FFT的差别，对每个输入的DTMF信号只需计算8个行频/列频的功率谱，因此在计算量上FFT是Goertzel算法的1000倍。由于Goertzel算法得到的频谱点少，频点功率谱值差别较大，在对信号的提取时Goertzel算法要比FFT容易实现。
三、结论
通信仿真系统将通信原理课程中涉及的基本概念和定理以动态图像的形式表现出来，清晰动态地展现出通信系统各时间点的时域图和频域图，便于对通信系统的物理概念和运行过程的直观理解。实践证明，Simulink辅助教学可以使抽象的通信理论变的形象化。近年来，Simulink在通信工程专业中得到了广大师生的重视和广泛应用，在理论教学、课程实践环节以及理论和技术前沿的研究中发挥了重要作用。
参考文献：
[1]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.
[2]唐向宏，岳恒立，郑雪峰.MATLAB及在电子信息类课程中的应用[M].北京：电子工业出版社，2009.
[3]沈越泓，高媛媛，魏以民.通信原理[M].北京：机械工业出版社，2004.
作者简介：邓红涛，女，讲师，硕士，主要从事电子信息工程专业。
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