基于e-ＬabＳim的通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)

吳仕勛 許登元 何立蘭

摘 要： 本文針對(duì)基于MATLAB通信系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，分析了e-LabSim虛擬仿真平臺(tái)的特點(diǎn)，并以BPSK為例基于e-LabSim仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)了通信仿真系統(tǒng)，根據(jù)需要學(xué)生可以開發(fā)系統(tǒng)中任一個(gè)模塊，以提升通信系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：通信系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 仿真實(shí)驗(yàn)

一、通信系統(tǒng)仿真存在的問題

仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以實(shí)現(xiàn)的教學(xué)效果，尤其對(duì)于那些涉及高?；驑O端環(huán)境、不可及或不可逆的操作，以及需要高成本、高消耗的大型或綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，因而仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式越來越得到高校的重視。其中MATLAB的通信系統(tǒng)仿真已經(jīng)變得非常成熟。[1]

但是基于MATLAB的通信系統(tǒng)仿真存在不足，不如：MATLAB在實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)中使用較少，因此學(xué)生不喜歡MATLAB，同時(shí)MATLAB的仿真系統(tǒng)往往是在一臺(tái)單機(jī)上同時(shí)仿真發(fā)送端和接收端，學(xué)生感受不到通信“系統(tǒng)級(jí)”概念。[2]

C/C++是通信類產(chǎn)品開發(fā)常用的語(yǔ)言，但C/C++缺乏像MATLAB的通信模塊，為了降低C/C++通信系統(tǒng)仿真的開發(fā)難度，我們利用了武漢凌特的e-labSim仿真平臺(tái)，該仿真平臺(tái)是按照武漢凌特的通信原理實(shí)驗(yàn)箱硬件的設(shè)計(jì)思路開發(fā)的，可以為我們提供幾乎與硬件實(shí)驗(yàn)一樣的實(shí)驗(yàn)效果，同時(shí)利用該平臺(tái)可以為我們提供我們需要的通信模塊，包括虛擬信號(hào)源、虛擬示波器、同步等，不同模塊之間只需要在平臺(tái)上連線即可，我們的注意力放在我們關(guān)注的模塊上，比如BPSK調(diào)制與解調(diào)模塊等。[3]

二、基于e-labsim的BPSK實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

下面以BPSK為例介紹，仿照硬件實(shí)驗(yàn)，基于e-labsim的BPSK實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)如圖1所示：

仿真系統(tǒng)分為發(fā)送端、信道和接收端，其中發(fā)送端包括信號(hào)源和調(diào)制模塊，接收端包括解調(diào)模塊、同步模塊。

在驗(yàn)證性試驗(yàn)中，基于e-labsim的一臺(tái)電腦上同時(shí)完成發(fā)送端和接收端?；鶐盘?hào)的1電平和0電平信號(hào)分別與256KHz載波及256KHz反相載波相乘，疊加后得到BPSK調(diào)制輸出;已調(diào)信號(hào)送入到載波提取單元得到同步載波;已調(diào)信號(hào)與相干載波相乘后，經(jīng)過低通濾波和門限判決后，解調(diào)輸出原始基帶信號(hào)。

為了更真實(shí)地讓學(xué)生感知到發(fā)送端、信道和接收端的存在，我們利用實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)搭建仿真環(huán)境，將發(fā)動(dòng)端放在計(jì)算機(jī)A上，將信道放在計(jì)算機(jī)B上，接收端放在計(jì)算機(jī)C上運(yùn)行，利用C/C++可以根據(jù)我們的想法隨意更改，比如：可以在計(jì)算機(jī)A上更改發(fā)送的數(shù)據(jù)、載波頻率等，在計(jì)算機(jī)B上更改信道模型，計(jì)算機(jī)C上自己編寫相干載波提取模塊等。

結(jié)語(yǔ)

通過這種方式，即可以讓學(xué)生迅速完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，同時(shí)根據(jù)學(xué)生的能力，利用VC編程編寫部分模塊，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與開發(fā)能力。[4]

參考文獻(xiàn)

[1]唐振華，常侃，張振榮.基于課程與實(shí)踐一體化的電子通信虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].教育界，2017.15

[2]武漢凌特電子技術(shù)公司，e-labsim技術(shù)文檔，http：//www.labtech.cn/.

[3]許秀云，張玉梁.依托現(xiàn)代信息技術(shù)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30 （05 ） ：130- 132.

[4]劉星宇，賀偉.計(jì)算機(jī)通信仿真實(shí)踐課程的思考與探索[C].International Conference on Education and sports Education（ESE2011），2011.04 廣州.