Matlab仿真在高職通信實驗教學(xué)中的應(yīng)用

1、    matlab仿真在高職通信實驗教學(xué)中的應(yīng)用    周渝霞【摘要】    移動通信技術(shù)快速發(fā)展，2019年我國對5g牌照進行了發(fā)放。隨著5g逐漸商用，高職學(xué)院需要把5g相關(guān)內(nèi)容納入教學(xué)計劃，但是由于經(jīng)費和教學(xué)場地等各方面給限制，搭建硬件實驗條件有些不易，那么在教學(xué)中采用matlab進行仿真就顯得非常重要?！娟P(guān)鍵字】    matlab 仿真    教學(xué)    5g一、引言通信產(chǎn)業(yè)在全球高速持續(xù)地發(fā)展，第五代移動通信技術(shù)（5th generation mobile net

2、works，簡稱5g）是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，也是即4g（lte-a、wimax）、3g（umts、lte）和2g（gsm）系統(tǒng)之后的延伸。5g的性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。為了適應(yīng)當(dāng)今社會人才需求的模式，在專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展過程中，實踐教學(xué)在整個教學(xué)計劃中所占的比重越來越大。在實驗設(shè)備短缺的情況下，采用matlab仿真軟件進行實驗教學(xué)，讓學(xué)生更好的理解相關(guān)的概念，在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上更好的發(fā)揮出實驗教學(xué)的效果。二、實驗教學(xué)的總體安排實驗教學(xué)與理論教學(xué)相輔相成，使得教學(xué)效果的有效提高，我們應(yīng)從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣入手，不斷啟發(fā)學(xué)生思考，從而達到

3、牢固掌握理論知識和提高實踐能力的教學(xué)目的。通信中很多概念比較抽象，在學(xué)生學(xué)習(xí)中配合相關(guān)實驗，可以提高教學(xué)質(zhì)量。matlab的communication toolbox（通信工具箱）中提供了許多仿真函數(shù)和模塊，用于對通信系統(tǒng)進行仿真和分析，主要包括兩部分內(nèi)容：通信函數(shù)命令和simulink的communications blockset（通信模塊集）仿真模塊，既可以在matlab的工作空間中直接調(diào)用工具箱中的函數(shù)，也可以使用simulink平臺構(gòu)造自己的仿真模塊。matlab通信工具箱中的函數(shù)包含：signal sources（信號源函數(shù)）;signal analysis function（信號

4、分析函數(shù)）;source coding（信源編碼）;error control coding（差錯控制編碼函數(shù)）;lower level function for error control coding（差錯控制編碼的底層函數(shù)）;modulation/demodulation（調(diào)制/解調(diào)函數(shù)）special filters（特殊濾波器設(shè)計函數(shù)）;lower level function for specials filters（設(shè)計特殊濾波器的底層函數(shù)）;channel functions（信道函數(shù)）等。matlab仿真可以提供很多實驗項目。5g（第五代無線系統(tǒng)）是移動電信標(biāo)準(zhǔn)的下一個主要發(fā)

5、展階段，應(yīng)用范圍最終將涵蓋移動寬帶服務(wù)到下一代汽車和設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。5g將實現(xiàn)更高的移動寬帶用戶密度，并支持超可靠的設(shè)備間通信和大規(guī)模機器類通信。matlab中新增了5g toolbox，這款工具箱提供了符合標(biāo)準(zhǔn)的波形和參考設(shè)計，用于5g通信系統(tǒng)的物理層建模、仿真和驗證。三、基于matlab的仿真實例分析通信類課程涉及到數(shù)學(xué)、電路、信號等多門課程知識，學(xué)生學(xué)習(xí)難度大。將matlab仿真軟件運用到通信教學(xué)中，可簡化計算過程，把計算結(jié)果以圖的形式形象地顯示出來，同時軟件可以仿真很多通信系統(tǒng)，通過改變某些參數(shù)來觀察系統(tǒng)性能，加深學(xué)生對知識的理解。matlab在通信教學(xué)中可以設(shè)計以下仿真實例：信源編碼與

6、譯碼、模擬調(diào)制與解調(diào)、數(shù)字調(diào)解與調(diào)制、數(shù)字信號基帶傳輸、基帶傳輸?shù)恼`碼率、幅度鍵控、相移鍵控、頻移鍵控、正交幅度調(diào)制、直接序列擴頻系統(tǒng)、跳頻擴頻系統(tǒng)、采樣定理的原理仿真、pcm編碼與解碼、dpcm編碼與解碼、利用ofdm技術(shù)設(shè)計發(fā)射機、利用ofdm技術(shù)設(shè)計接收機等。5g寬帶速度的飛躍將通過毫米波 （mmwave） 頻率范圍內(nèi)的大規(guī)模mimo 通信以及更高效地利用頻譜的新無線電算法實現(xiàn)。新的設(shè)計架構(gòu)和算法將影響 5g 系統(tǒng)的各個方面：從天線到 rf 電子再到基帶算法。matlab仿真在5g實驗教學(xué)中，可以設(shè)計以下幾個實例：下行鏈路和上行鏈路信道和信號，編碼方案，傳播信道模型，鏈路級仿真能夠生成 5g 信號，仿真端到端 nr pdsch 鏈路吞吐量，執(zhí)行同步過程，包括在 pbch 波束掃描情況下的mib 解碼等。四、結(jié)論在通信專業(yè)部分實驗課程中應(yīng)用matlab仿真軟件進行實驗，既避免了實驗設(shè)備的短缺，又能完成傳統(tǒng)硬件實驗中難以進行的實驗，因此，在教學(xué)中采用matlab仿真實驗，將有利于學(xué)生的理解和提高學(xué)生的綜合分析能力等。參  考  文  獻1虛擬仿真技術(shù)在通信原理課程教學(xué)中的應(yīng)