【MATLAB在通信工程专业中的应用】 通信工程专业难吗
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【MATLAB在通信工程专业中的应用】 通信工程专业难吗

2020-01-18 09:56:50 投稿作者: 点击:

2009.6(上旬刊

教学园地

MATLAB在通信工程专业中的应用

梅艳

中图分类号:G642

文献标识码:A

黄德昌

上海

330013)

文章编号:1672-7894(2009)16-163-01

(华东交通大学信息工程学院

摘要近年来,通信仿真技术越来越广泛地应用于通信系统的分析与设计。在“信号与系统”、“通信原理”、“数字信号处理”等课程的实验教学中使用了Matlab语言。学生在这些课程中学会使用Matlab这个功能强大的仿真软件,可以帮助学生更好地综合理解这几门主干课程的内容,发挥自己的创造性和主观能动性,有助于激励学生的创新思维。学生能够很快学会借助于仿真技术来分析和设计通信系统。

关键词Matlab仿真

实验教学

通信系统

并且可调动学生的积极性和激发学生的创造灵感,可以锻炼学生的

独立思考能力,是一种理想的实践教学软件。

2Matlab在通信工程专业实践教学中的使用

将Matlab软件引入通信工程专业实践教学中,运用Mat-lab/Simulink进行建模和仿真时,不仅可以弥补实验仪器、元器件短缺以及规格不符合要求等因素影响,而且学生可以很方便得到更多数据,如时域波形、频谱图、星座相位图、误码率等等。

实验还使学生对动态响应过程有了更深地了解,而不再是抽象的内容。仿真模块库中的各个通信模块直观易懂和改变参数容易,学生完全可以在无人指导的情况下,在计算机上自行完成通信仿真实验。在此基础上,再进行适当的真实性实验,则会达到理想的实验效果。

我校单独开设了“现代通信仿真技术”课程。在这门课程中,除了讲授Matlab/Simulink基本知识以外,还讲授各专业课程(主要包括“信号与系统”“通信原理”、“数字信号处理”、等课程)相关内容的仿真方法。学生也有足够的上机练习的机会。有许多对此感兴趣的同学平时就在自己的计算机上练习。用Matlab仿真软件进行实验,也使学生学会将若干门课程内容融会贯通。通过仿真实验使学生将“信号与系统”、“通信原理”、“数字信号处理”等多门课程的知识联接贯穿。

在通信工程毕业设计选题时,很多老师会选择Matlab仿真软件来进行课题相关技术的仿真。例如“OFDM基本原理与仿真实现”、“扩频通信系统的仿真”等课题,这些课题如果用硬件来实现,工作难度大,工作量大,系统即使设计出来,调试起来相当困难,就不太适合本科生进行毕业设计,但是如果改用软件来仿真,工作量适当减小,难度相对适中,调试方便,同时通过动态的仿真过程又更加有利于同学们了解这些通信技术的基本原理,而且增强了学习兴趣以及探索与创新的动力。Matlab仿真软件为提高通信工程专业课程的教学质量和帮助学生提高学习兴趣起到了很好的作用。

通信工程专业是一个实践性很强的专业,随着通信技术的发

展,通信工程专业的知识结构和教学手段也随之不断地进步。在通信工程专业教学中,新的教学方法和新的辅助教学手段不断出现。21世纪的通信工程专业学生,应该学会掌握使用先进的通信仿真技术来分析和设计通信系统。

目前大多数学校对通信工程专业主干课程的教学,均采用课堂教学和验证性实验相结合的教学模式,而且大部分院校都使用电子仪器或实验箱来完成实验,而大部分的电路和系统都是封闭式的。利用这种方式来完成实验,学生几乎是在老师或实验指导书的指导下机械式连线、读取实验数据,记录实验数据和波形,即使不了解电路的工作原理,只要在连线正确、实验仪器完好的情况下就能完成实验。但是,如果设备出现问题或连线稍有问题,使实验结果与理论分析不符甚至出现异常现象,很多学生会不假思索询问老师,这对锻炼学生独立思考问题的能力不利。通过实践,证明采用Matlab仿真软件这种教学辅助手段,能够变抽象为具体,变枯燥为生动,形象直观地进行教学,有助于激发学生学习兴趣,提高教学质量。

1Matlab仿真软件简介

Matlab(MatrixLaboratory,矩阵实验室)是集科学计算、图形绘制、图像处理及系统仿真等强大功能于一体的科学计算语言。自1984年由美国Mathworks公司推向市场以来,历经十几年的竞争和发展,现已成为国际公认的最优秀的科技应用软件。在国外的高等院校里,Matlab仿真软件已经成为大学生、硕士生和博士生必须掌握的一项基本技能。由于在各个领域的重要性,Matlab在教学的应用中也越来越广泛了。

Matlab简单易学,它降低了对使用者的数学基础和计算机语言知识的要求,而且编程效率极高,还可在计算机上直接输出数值结果或直观生动的图形结果,由于使用Matlab编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致,所以不像学习其他高级语言如Java,C,C++等那样难于掌握。利用matlab中模块化的图形仿真软件Simulink可以很方便的对各种通信系统进行仿真与分析,在进入Simulink仿真环境后,不需要书写代码,只需使用鼠标拖动库中的功能模块并将它们连接起来,按照实验要求修改各模块的参数。通过Simulink仿真环境建立通信系统模型,可使一些枯燥的电路变得有趣味,动态的通信系统更加形象直观。通过仿真可清晰直观地观察系统的输出,对应不同的条件,只要对模块的参数稍作修改即可,不需要再重新构建仿真模型图。结果分析表明,用Matlab仿真的方法与传统的硬件实验相比较,其仿真结果的可信度高,不受空间、时间和物质条件的限制,

3对通信工程专业课程设置、教学方法的一些思考

通信技术发展非常迅速,各种各样新型的通信技术不断涌现,Matlab仿真软件能够快速地、方便地、廉价地设计并构造出各种通信技术的模型,提供了一个强大的工作平台。通信工程专业的课程也应该与时俱进,不断进行调整和充实,加强通信系统仿真教学是其中一个重要方面。

在教学中如果能采用适当比例的学时来做仿真实验和具体的硬件实验相结合的模式,这样不仅能激发学生学习专业课程的兴趣,还提高了教学效果,帮助学生更快、更好地掌握专业课程的教学内容,加深对概念、原理的理解,进一步培养学生的综合能力和创新能力。在21世纪的今天,使用计算机的能力是衡量大学生综合素质的一个极其重要的方面。加强培养学生使用计算机进行通信系统设计的能力,对于提高学生的竞争力无疑具有重要的意义。现在各个高等院校的通信工程专业都在进行各种教学改革,更新教学内容,提高教学质量,以适应21世纪对于高素质通信工程专业技术人才的要求。而在各主干课程的教学过程中,适当增加一些系统仿真内容,对于提高教学质量以及学生应用计算机仿真的能力将大有帮助。

责任编辑李叶亚

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