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摘要：理论性强、直观性差是通信原理课程的主要特点，采用黑板教学或多媒体教学的单一模式，严重影响和制约了课程的教学效果，MATLAB仿真软件可以解决这个难题。本文试从MATLAB软件的功能和特点；应用 MATLAB仿真软件的优势；MATLAB仿真在实验教学中的举例等几个方面来阐述MATLAB仿真软件在通信技术专业课程中的运用。
关键词：MATLAB仿真软件；通信；教学
《数字通信原理》是通信技术专业一门重要的专业课，内容涉及信源编码、信道编码、数字基带传输、数字频带传输、同步等重要的数字通信技术，有着较强的系统性、理论性和实践性。学生在学习相关的理论后，都希望能有进一步的感性认识，包括对系统组成、信号波形、系统在各种可能条件下工作性能的对比等。
通信原理课程的主要特点是理论性强、直观性差，长期以来，一直采用黑板教学的单一模式，缺乏可视化的直观表现，学生难以理解，严重影响和制约了课程的教学效果。即使在多媒体教学大量普及以后，教师通常只是把课本内容搬到了屏幕上，没有从根本上解决直观性差、趣味性差的缺点。在教学过程中，学生普遍反映课堂教学难于理解和掌握，内容空泛、抽象，教学效果不理想。将仿真软件运用到通信原理教学中，可简化计算过程，把计算结果以图的形式形象地显示出来，同时仿真软件可以仿真许多通信系统，通过改变某些参数来观察通信系统的性能，加深学生对知识的理解，从而可以获得比较通信原理课程的主要特点是理论性强、直观性差、好的教学效果。
在担任“现代通信原理 的教学中，采用MATLAB对基本原理和方法进行计算机仿真，能够使复杂的计算筒单化，抽象的理论具体化、直观化，从而提高学习效率。增强学习兴趣，在一定程度上培养学生进行通信系统工程设计的能力。同时，对于受到各方面条件限制通信实验室建设不完善的学校，采用计算机仿真的方法可以在一定程度上克服没有仪器设备所带来的问题。
一、MATLAB软件的功能和特点
MATLAB的全称是MATRIX LABORATARY（矩阵实验室），它是由美国的Cleve Moler博士在New Mexico大学讲授线性代数课程时开发的，其基本的数据单元是一个维数不加限制的矩阵，在MATLAB下，矩阵的运算变得异常的容易。1984年Moler博士推出了该软件的正式版本，在后来的版本中又陆续增添了控制系统、系统辨识、信号处理及通信等十余个工具箱，使MATLAB广泛的应用于自动控制、图像信号处理、生物医学工程、语音处理、雷达工程、信号分析、优化设计等领域。它具有以下的功能和特点∶高效的数值计算及符号计算功能，能使我们从繁杂的数学运算分析中解脱出来；完备的图形处理功能，实现了计算结果和编程的可视化；功能丰富的应用工具箱，提供了大量方便实用的处理工具；友好的界面及接近数学表达式的自然化语言，便于学习和掌握。实践证明，学生可以在几十分钟的时间内学会MATLAB的基本知识，经过几个小时的使用就能初步掌握它。
二、 应用 MATLAB仿真软件的优势
1.MATLAB语言作为当前国际最流行的面向工程、数值和科学计算的高级语言，能够设计出功能强大、界面优美、稳定可靠的高质量程序。利用 MAT—U语言，可以培养学生的综合分析能力和设计能力，完成由硬件设计难以实现的综合性和创新性实验。而MATLAB环境下的SIMULINK拥有丰富的系统建模、仿真和分析的动态仿真集成环境工具箱 ，在众多仿真软件功能是最强大、最优秀、最容易使用的。由于 MATLAB功 能 的不 断 扩展 ，所以现在的MATLAB是一种包罗众多学科的功能强大的“技术计算语言”。
2.随着微电子技术和计算机软件技术的发展，计算机辅助设计方法已经开始逐渐进驻各个领域，借助计算机仿真技术 ，完成现有实验设备难以实现的复杂实验，提高了现有实验设备的利用率，更加完整地分析实验对象的系统性能指标，优化系统设计，具有直观、完整的优势。
3.可以充分发挥学生的想象力，不必担心实验失败会对相关设备造成的损坏，同时还促使学生在实验中上网查阅、学习相关资料，这无形中提高了学生的自学能力和科研创新能力，为学生创造力的发挥提供了十分广阔的空间。
4.仿真实验不需要真实环境的介入，但可以逼真的模拟出真实环境中系统的运行状态 。实验过程中也没有元件使用数量的限制和元件的损耗，可以弥补实验器材缺乏的不足，减少实验耗材，实验室维护管理将更加方便。
三、MATLAB仿真在实验教学中的举例
移动通信中主要以数字调制为基础，而数字调制中，相移键控（PSK）系统是应用最广泛的一种。它的 抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优于ASK移幅键控和FSK移频键控，因此PSK技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。我们就以通信原理实验中的PSK调制实验和二相PSK解调实验为例阐述一下对实验内容的改进。
在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控（2PSK）信号。2PSK信号的数学表达式为：e0（t）=[∑ang（t—nTs）]COSωt
在通信原理实验中，2PSK调制实验采用直接调相法来实现。2PSK解调实验是采用同相正交环解调电路来实现的。学生通过实验可以掌握2PSK调制解调电路的工作原理及工作过程。我们可以先让学生在实验箱中进行实验，然后让他们运用MATLAB对整个实验内容进行仿真。
MATLAB仿真实验的步骤：①根据通信系统模型，做整体系统设计，确定仿真选用的模块及连接框图。②利用SIMULINK功能模块、调用M函数或编写s函数等建立通信系统仿真模型；③设置仿真参数，如数值算法、仿真时间、步长、相对误差、绝对误差等；④运行仿真模型并输出各个测量点的结果；⑤分析仿真结果并与实验中的理想结果相比较。按照以上步骤得到2PSK的仿真模型。
为了验证 MATLAB 仿真在实验中的作用，我们对同年级的两个班进行了试验：甲班学生仍然使用传统的硬件实验设备进行实验；乙班学生使用了本文的MATLAB仿真实验方法 ，即在传统实验的基础上，还安排了MATLAB仿真实验。学期末，针对通信原理课程实验内容，设计了一套测试试卷，在相同的考试条件下，对甲、乙两班进行考试。通过统计考试成绩，乙班的均考试成绩明显高于甲班。
四、结论
将MATLAB运用到通信原理教学中，可以深入浅出地分析各类信号的特性以及各类参数对通信系统性能的影响，实现了教学和实验验证同步进行。实践证明：在《数字通信原理》的教学过程中引入由MATLAB制作的演示软件，能够帮助学生更好的学习该课程，提高学习兴趣，取得较好的教学效果。除此之外，还可以为其他课程的教学提供一个很好的借鉴作用。制作MATLAB演示软件不仅适合于《数字通信原理》这一门课程，还适合其他通信类课程的教学，比如 《数字信号处理》、《信号与系统》等课程。
总之，在中职学校通信类课程的教学实践中，这样的教学方式能激发学生的学习兴趣，扩展学生的思维空间，取得良好的教学效果。弥补通信类课程实践学时少、实验建设费用高的不足，是理论教学与实验教学的有力工具。（作者单位：广东省汕尾市海丰县中等职业技术学校）
参考文献
[1]孙屹，《MATLAB通信仿真开发手册》[M]，国防工业出版社，2004年版。
[2]杜思深，《现代通信原理》[M]，清华大学出版社，2004年版。
[3]张志涌，《掌握和精通MATLAB》[M]，北京航空航天大学出版社，1997年版。
关键词：MATLAB仿真软件；通信；教学
《数字通信原理》是通信技术专业一门重要的专业课，内容涉及信源编码、信道编码、数字基带传输、数字频带传输、同步等重要的数字通信技术，有着较强的系统性、理论性和实践性。学生在学习相关的理论后，都希望能有进一步的感性认识，包括对系统组成、信号波形、系统在各种可能条件下工作性能的对比等。
通信原理课程的主要特点是理论性强、直观性差，长期以来，一直采用黑板教学的单一模式，缺乏可视化的直观表现，学生难以理解，严重影响和制约了课程的教学效果。即使在多媒体教学大量普及以后，教师通常只是把课本内容搬到了屏幕上，没有从根本上解决直观性差、趣味性差的缺点。在教学过程中，学生普遍反映课堂教学难于理解和掌握，内容空泛、抽象，教学效果不理想。将仿真软件运用到通信原理教学中，可简化计算过程，把计算结果以图的形式形象地显示出来，同时仿真软件可以仿真许多通信系统，通过改变某些参数来观察通信系统的性能，加深学生对知识的理解，从而可以获得比较通信原理课程的主要特点是理论性强、直观性差、好的教学效果。
在担任“现代通信原理 的教学中，采用MATLAB对基本原理和方法进行计算机仿真，能够使复杂的计算筒单化，抽象的理论具体化、直观化，从而提高学习效率。增强学习兴趣，在一定程度上培养学生进行通信系统工程设计的能力。同时，对于受到各方面条件限制通信实验室建设不完善的学校，采用计算机仿真的方法可以在一定程度上克服没有仪器设备所带来的问题。
一、MATLAB软件的功能和特点
MATLAB的全称是MATRIX LABORATARY（矩阵实验室），它是由美国的Cleve Moler博士在New Mexico大学讲授线性代数课程时开发的，其基本的数据单元是一个维数不加限制的矩阵，在MATLAB下，矩阵的运算变得异常的容易。1984年Moler博士推出了该软件的正式版本，在后来的版本中又陆续增添了控制系统、系统辨识、信号处理及通信等十余个工具箱，使MATLAB广泛的应用于自动控制、图像信号处理、生物医学工程、语音处理、雷达工程、信号分析、优化设计等领域。它具有以下的功能和特点∶高效的数值计算及符号计算功能，能使我们从繁杂的数学运算分析中解脱出来；完备的图形处理功能，实现了计算结果和编程的可视化；功能丰富的应用工具箱，提供了大量方便实用的处理工具；友好的界面及接近数学表达式的自然化语言，便于学习和掌握。实践证明，学生可以在几十分钟的时间内学会MATLAB的基本知识，经过几个小时的使用就能初步掌握它。
二、 应用 MATLAB仿真软件的优势
1.MATLAB语言作为当前国际最流行的面向工程、数值和科学计算的高级语言，能够设计出功能强大、界面优美、稳定可靠的高质量程序。利用 MAT—U语言，可以培养学生的综合分析能力和设计能力，完成由硬件设计难以实现的综合性和创新性实验。而MATLAB环境下的SIMULINK拥有丰富的系统建模、仿真和分析的动态仿真集成环境工具箱 ，在众多仿真软件功能是最强大、最优秀、最容易使用的。由于 MATLAB功 能 的不 断 扩展 ，所以现在的MATLAB是一种包罗众多学科的功能强大的“技术计算语言”。
2.随着微电子技术和计算机软件技术的发展，计算机辅助设计方法已经开始逐渐进驻各个领域，借助计算机仿真技术 ，完成现有实验设备难以实现的复杂实验，提高了现有实验设备的利用率，更加完整地分析实验对象的系统性能指标，优化系统设计，具有直观、完整的优势。
3.可以充分发挥学生的想象力，不必担心实验失败会对相关设备造成的损坏，同时还促使学生在实验中上网查阅、学习相关资料，这无形中提高了学生的自学能力和科研创新能力，为学生创造力的发挥提供了十分广阔的空间。
4.仿真实验不需要真实环境的介入，但可以逼真的模拟出真实环境中系统的运行状态 。实验过程中也没有元件使用数量的限制和元件的损耗，可以弥补实验器材缺乏的不足，减少实验耗材，实验室维护管理将更加方便。
三、MATLAB仿真在实验教学中的举例
移动通信中主要以数字调制为基础，而数字调制中，相移键控（PSK）系统是应用最广泛的一种。它的 抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优于ASK移幅键控和FSK移频键控，因此PSK技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。我们就以通信原理实验中的PSK调制实验和二相PSK解调实验为例阐述一下对实验内容的改进。
在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控（2PSK）信号。2PSK信号的数学表达式为：e0（t）=[∑ang（t—nTs）]COSωt
在通信原理实验中，2PSK调制实验采用直接调相法来实现。2PSK解调实验是采用同相正交环解调电路来实现的。学生通过实验可以掌握2PSK调制解调电路的工作原理及工作过程。我们可以先让学生在实验箱中进行实验，然后让他们运用MATLAB对整个实验内容进行仿真。
MATLAB仿真实验的步骤：①根据通信系统模型，做整体系统设计，确定仿真选用的模块及连接框图。②利用SIMULINK功能模块、调用M函数或编写s函数等建立通信系统仿真模型；③设置仿真参数，如数值算法、仿真时间、步长、相对误差、绝对误差等；④运行仿真模型并输出各个测量点的结果；⑤分析仿真结果并与实验中的理想结果相比较。按照以上步骤得到2PSK的仿真模型。
为了验证 MATLAB 仿真在实验中的作用，我们对同年级的两个班进行了试验：甲班学生仍然使用传统的硬件实验设备进行实验；乙班学生使用了本文的MATLAB仿真实验方法 ，即在传统实验的基础上，还安排了MATLAB仿真实验。学期末，针对通信原理课程实验内容，设计了一套测试试卷，在相同的考试条件下，对甲、乙两班进行考试。通过统计考试成绩，乙班的均考试成绩明显高于甲班。
四、结论
将MATLAB运用到通信原理教学中，可以深入浅出地分析各类信号的特性以及各类参数对通信系统性能的影响，实现了教学和实验验证同步进行。实践证明：在《数字通信原理》的教学过程中引入由MATLAB制作的演示软件，能够帮助学生更好的学习该课程，提高学习兴趣，取得较好的教学效果。除此之外，还可以为其他课程的教学提供一个很好的借鉴作用。制作MATLAB演示软件不仅适合于《数字通信原理》这一门课程，还适合其他通信类课程的教学，比如 《数字信号处理》、《信号与系统》等课程。
总之，在中职学校通信类课程的教学实践中，这样的教学方式能激发学生的学习兴趣，扩展学生的思维空间，取得良好的教学效果。弥补通信类课程实践学时少、实验建设费用高的不足，是理论教学与实验教学的有力工具。（作者单位：广东省汕尾市海丰县中等职业技术学校）
参考文献
[1]孙屹，《MATLAB通信仿真开发手册》[M]，国防工业出版社，2004年版。
[2]杜思深，《现代通信原理》[M]，清华大学出版社，2004年版。
[3]张志涌，《掌握和精通MATLAB》[M]，北京航空航天大学出版社，1997年版。