在课堂中运用MATLAB软件以提高教学效率

1、在课堂中运用MATLAB件以提高教学效率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

2、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寸基本原理 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

3、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件的功能和特点MATLAB勺全称是 MATRIX_ABORATARY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 MATLABF，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泛的应用于自动控制、 图像信号处理、 生物医学工程

4、、 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吾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

5、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种包罗众多学科的功能强大的“技术计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

6、. 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、MATLA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 A

7、SK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)=刀ang ( t nTs) COS t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MA

8、TLAB寸整个实验内容进行仿真。MATLA仿真实验的步骤：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。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； 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； 运行仿真模型并输出各个测量点的结果； 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 MATLA仿真实验方法，即在传统实 验的基础上，还安排了 MATLAE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!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MATL