一种可视化的信号仿真实验系统及操作方法技术方案

本发明专利技术涉及信号仿真、数字通信技术领域，解决了电子信息类实验课程不能很好地发挥其加深理论理解以及指导硬件设计的技术问题，尤其涉及一种可视化的信号仿真实验系统，包括：编码模块用于产生扩频通信系统信号以及进行编码操作；调制模块用于将所述编码模块产生的扩频通信系统数字信号转换为模拟信号；程序封装模块用于将通过所述编码模块编码操作产生的程序编译封装为可执行文件。本发明专利技术达到了为普通高校学生加深对数字通信系统理论的理解和指导硬件设计提供帮助的目的，具有模块化、可视化等特性，可对于理论知识掌握程度不同的学生采用不同的实验形式，可以加深扩频通信系统的理论理解和指导硬件设计。统的理论理解和指导硬件设计。统的理论理解和指导硬件设计。

【技术实现步骤摘要】
一种可视化的信号仿真实验系统及操作方法


[0001]本专利技术涉及信号仿真、数字通信
，尤其涉及一种可视化的信号仿真实验系统及操作方法。

技术介绍

[0002]信道编码、交织、数字信号调制等技术是数字通信系统中的基本技术，也是当前电子信息类专业的基础知识点，在《通信原理》、《信息论与编码基础》等多门电子信息类基础专业课程中均有涉及。
[0003]当前国内大部分高校均开设有数字通信系统的实验课程，其本意是通过实验加深学生对于理论知识的理解，进而指导硬件设计。但通常是按照课程分开实施，通信原理实验侧重于整个通信系统的搭建，通常采用定制的封装好的实验系统，学生只能选择相应的选项，参与感不强；
[0004]编码实验则侧重于用施加干扰后的误码率等指标去分析某一种编码方式的性能优劣，缺少对于编码原理及整个数字通信系统的直观理解。并且所有的实验内容都是针对大部分学生设置，学生理论基础的差异化会造成实验课程对每个人的效果都不同。
[0005]综上，当前高校电子信息类实验课程不能很好地发挥其加深理论理解，指导硬件设计的作用。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种可视化的信号仿真实验系统及操作方法，解决了电子信息类实验课程不能很好地发挥其加深理论理解以及指导硬件设计的技术问题，达到了为普通高校学生加深对数字通信系统理论的理解和指导硬件设计提供帮助的目的，具有模块化、可视化等特性，可对于理论知识掌握程度不同的学生采用不同的实验形式，可以加深扩频通信系统的理论理解和指导硬件设计。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种可视化的信号仿真实验系统，包括：
[0008]编码模块，所述编码模块用于产生扩频通信系统信号以及进行编码操作，编码模块通过区分颜色显示编码前后信号的波形，可以直观地展示信号的变化；
[0009]调制模块，所述调制模块用于将所述编码模块产生的扩频通信系统数字信号转换为模拟信号；
[0010]程序封装模块，所述程序封装模块用于将通过所述编码模块编码操作产生的程序编译封装为可执行文件；
[0011]所述编码模块包括信源产生单元和信道编码单元，所述信源产生单元用于产生随机的数字信号作为信息码字，以进行下一步的编码计算，所述信道编码单元用于对所述信源产生单元产生的信息码字进行不同的编码计算；
[0012]所述调制模块包括数字调制单元和脉冲发射单元，所述数字调制单元用于将数字
信号转换为模拟信号，所述脉冲发射单元用于将所述数字调制单元转换的模拟信号转换为按照脉冲封装的发射波形；
[0013]所述程序封装模块包括程序组合单元和GUI单元，所述程序组合单元用于将通过所述编码模块编码操作产生的各不相同的模块化程序按照使用者需求进行顺序上的组合，所述GUI单元用于设定人机交互界面。
[0014]进一步地，所述编码模块、调制模块和程序封装模块均采用统一的码元速率及输入输出接口。
[0015]进一步地，所述编码模块和调制模块具有统一的码元速率及采样速率。
[0016]进一步地，所述编码模块和调制模块均包括GUI子单元，所述GUI子单元用于人机交互并展示扩频通信系统信号在编码模块和调制模块中的变化。
[0017]进一步地，多个所述信道编码单元之间的输入以及输出接口相互衔接，上一个信道编码单元的输出码字作为下一个信道编码单元的输入码字，所述信道编码单元包括CRC检错编码、RS编码、交织。
[0018]进一步地，所述数字调制单元的码元速率与采样速率一致，所述数字调制单元包括MSK调制、FSK调制、OFDM调制。
[0019]一种可视化的信号仿真实验系统的操作方法，包括以下步骤：
[0020]S101、编写编码模块及调制模块，应当至少包含信源产生单元及数字调制单元，建议包含信道编码单元及脉冲发射单元；
[0021]S102、通过程序组合单元将不同的信道编码单元及数字调制单元按照通信系统需求组合起来；
[0022]S103、优化GUI单元设计的图形交互界面，将编码前后的数字信号区分颜色显示，以及显示调制信号的波形；
[0023]S104、通过Matlab Runtime编译各个单元并打包为一个可执行文件；
[0024]S105、下发可执行文件及源代码给参与实验的学生；
[0025]S106、打开可执行文件并按照图形交互界面指示进行操作。
[0026]借由上述技术方案，本专利技术提供了一种可视化的信号仿真实验系统及操作方法，至少具备以下有益效果：
[0027]1、本专利技术具有模块化、可视化等特性，可为普通高校学生加深对数字通信系统理论的理解和指导硬件设计提供帮助。
[0028]2、本专利技术通过Matlab Runtime封装成可执行文件，在没有安装Matlab的计算机上也可以运行。系统中各模块均采用统一的码元速率及输入输出接口，可对各模块进行灵活组合以满足不同的仿真需求。编码模块区分颜色显示编码前后信号的波形，可以直观地展示信号的变化。
[0029]3、本专利技术所提供的仿真实验系统，打包完成的可执行文件不需要依赖Matlab即可运行，且源代码开放给学生，可以通过修改程序或者编写新的模块进行二次开发。
[0030]4、本专利技术所提供的仿真实验系统可对于理论知识掌握程度不同的学生采用不同的实验形式：
[0031]针对理论基础比较薄弱的学生，以图形交互界面的实验仿真为主，主要观察信号的变化，理解各种编码技术及调制技术的意义；
[0032]针对理论基础比较扎实，编程能力比较突出的学生，则可以开放源代码，让学生自己动手修改代码中的参数，甚至可以自行编写一个模块添加到仿真系统中，为之后的学生提供参考。
[0033]5、本专利技术所提供的仿真实验系统通过各个模块的波形显示界面展示了信号经过不同处理之后的变化，可以加深扩频通信系统的理论理解和指导硬件设计。
附图说明
[0034]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0035]图1为本专利技术可视化的信号仿真实验系统的原理框图；
[0036]图2为本专利技术编码模块的单元组成架构框图；
[0037]图3为本专利技术调制模块的单元组成架构框图；
[0038]图4为本专利技术程序封装模块的单元组成架构框图；
[0039]图5为本专利技术可视化的信号仿真实验系统的操作方法流程图；
[0040]图6为本专利技术可视化的信号仿真实验程序打包界面示意图；
[0041]图7为本专利技术RS编码模块的程序设计流程图；
[0042]图8为本专利技术封装完成的可执行文件；
[0043]图9为本专利技术信号仿真实验程序的主界面截图；
[0044]图10为本专利技术RS编码前后信号的波形图；
[0045]图11为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可视化的信号仿真实验系统，其特征在于，包括：编码模块(100)，所述编码模块(100)用于产生扩频通信系统信号以及进行编码操作；调制模块(200)，所述调制模块(200)用于将所述编码模块(100)产生的扩频通信系统数字信号转换为模拟信号；程序封装模块(300)，所述程序封装模块(300)用于将通过所述编码模块(100)编码操作产生的程序编译封装为可执行文件；所述编码模块(100)包括信源产生单元(101)和信道编码单元(102)，所述信源产生单元(101)用于产生随机的数字信号作为信息码字，所述信道编码单元(102)用于对所述信源产生单元(101)产生的信息码字进行不同的编码计算；所述调制模块(200)包括数字调制单元(201)和脉冲发射单元(202)，所述数字调制单元(201)用于将数字信号转换为模拟信号，所述脉冲发射单元(202)用于将所述数字调制单元(201)转换的模拟信号转换为按照脉冲封装的发射波形；所述程序封装模块(300)包括程序组合单元(301)和GUI单元(302)，所述程序组合单元(301)用于将通过所述编码模块(100)编码操作产生的各不相同的模块化程序按照使用者需求进行顺序上的组合，所述GUI单元(302)用于设定人机交互界面。2.根据权利要求1所述的可视化的信号仿真实验系统，其特征在于：所述编码模块(100)、调制模块(200)和程序封装模块(300)均采用统一的码元速率及输入输出接口。3.根据权利要求1或2所述的可视化的信号仿真实验系统，其特征在于：所述编...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱然刚，吴彦华，张昊，李小帅，马庆力，刘辉，陈向林，陈润宇，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：