《畢業(yè)論文通信信號處理的GUI界面設(shè)計(jì)》

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目： 通信信號處理的GUI界面設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 姓名 學(xué)號： 200010101 專業(yè)： 電子信息工程 指導(dǎo)教師： 辛化梅 學(xué) 院： 物理與電子科學(xué)學(xué)院 2011 年 05月 19 日 畢業(yè)論文設(shè)計(jì)內(nèi)容介紹論文設(shè)計(jì)題 目通信信號處理的GUI界面設(shè)計(jì)選題時間2021年11月完成時間2021年5月論文設(shè)計(jì)字?jǐn)?shù)7833關(guān) 鍵 詞Matlab；GUI設(shè)計(jì)；通信信號處理 ；軟件無線電論文設(shè)計(jì)題目的來源、理論和實(shí)踐意義：通常在開發(fā)一個實(shí)際的應(yīng)用程序時會盡量做到界面友好，最常使用的方法就是使用圖形用戶界面GUI。建立這樣一個界面友好、占用資源少、高性能、便于移植、可配置的GUI界面設(shè)計(jì)，能夠

2、使用戶的學(xué)習(xí)和使用更為方便容易。用戶不需知道后臺的應(yīng)用程序究竟是怎樣執(zhí)行各種命令的，而只需了解可見界面組件的使用方法；用戶也不需知道命令是怎樣執(zhí)行的，只要通過與界面交流就可以使指定的行為得到正確執(zhí)行，對輸入的通信信號進(jìn)行一系列的處理。利用Matlab設(shè)計(jì)通信信號處理的GUI界面，能夠方便直觀地對通信信號的調(diào)制和編碼、解調(diào)和譯碼等信號處理過程進(jìn)行仿真，而且能夠利用GUI界面的控件改變輸入通信信號形式以及信號處理過程中的各項(xiàng)參數(shù)，及時觀察信號處理過程中的處理波形，對于研究利用軟件無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線通信傳輸具有十分重要的參考意義。論文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)：本設(shè)計(jì)利用Matlab提供的工具箱Tool

3、box和用戶圖形界面向?qū)UIDE來設(shè)計(jì)通信信號處理系統(tǒng)的GUI界面，首先通過調(diào)用工具箱中提供的各種通信信號處理的函數(shù)對信號進(jìn)行處理，然后通過GUI的組件編程實(shí)現(xiàn)各個模塊的調(diào)用和鏈接，從而最終實(shí)現(xiàn)基于Matlab的通信信號處理的無線通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)。不僅可以對輸入的通信信號進(jìn)行編碼、調(diào)制，在接收端對信號解調(diào)、譯碼恢復(fù)源信號，而且還可以通過此模型作進(jìn)一步的預(yù)測和分析。建立界面友好、便于移植的GUI界面設(shè)計(jì)，能夠使用戶的學(xué)習(xí)和使用更為方便容易。附：論文設(shè)計(jì)本人簽名： 此處空著最后統(tǒng)一簽名 年 月 日目 錄 HYPERLINK l 中文摘要 中文摘要. 3 HYPERLINK l 英文摘要 英文摘要

4、.3 HYPERLINK l 第一章 引言.4二、HYPERLINK l 第二章基于Matlab的GUI設(shè)計(jì)方法.4一 HYPERLINK l 二一 GUI的實(shí)現(xiàn)過程.5二 HYPERLINK l 二二 基于Matlab的通信信號處理的仿真平臺的設(shè)計(jì)步驟.6三、 HYPERLINK l 第三章 無線通信系統(tǒng)仿真模型的構(gòu)建及程序流程.7 HYPERLINK l 三一 通信系統(tǒng)的根本組成.7二 HYPERLINK l 三二 通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).8 HYPERLINK l 第四章 四、 通信信號處理系統(tǒng)的GUI仿真實(shí)例.13 HYPERLINK l 四一 一模擬信號處理GUI仿真實(shí)例.13 HYP

5、ERLINK l 四二 二數(shù)字信號處理GUI仿真實(shí)例.17 HYPERLINK l 第五章 五、 結(jié)論.22 HYPERLINK l 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn).23通信信號處理的GUI界面設(shè)計(jì)姓名摘要：本文利用Matlab提供的工具箱Toolbox和用戶圖形界面向?qū)UIDE來設(shè)計(jì)通信信號處理系統(tǒng)的GUI界面。首先通過調(diào)用工具箱中提供的各種處理函數(shù)對通信信號進(jìn)行各項(xiàng)處理，然后通過GUI的組件編程實(shí)現(xiàn)各個通信系統(tǒng)模塊的調(diào)用和鏈接，從而最終實(shí)現(xiàn)基于Matlab的通信信號處理的系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)。能夠方便直觀地對通信信號的調(diào)制和編碼、解調(diào)和譯碼等信號處理過程進(jìn)行仿真：利用GUI界面的控件改變輸入通信信號形式以及

6、信號處理過程中的各項(xiàng)參數(shù)，及時觀察信號處理過程中的處理波形，對于研究利用軟件無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線通信傳輸具有十分重要的參考意義。關(guān)鍵字：Matlab；GUI設(shè)計(jì)；通信信號處理；軟件無線電中圖分類號：TN319The GUI Design of the Communication Signal ProcessingnameAbstract：This paper mainly discusses the graphics user interface (GUI) design of Communication system using Toolbox and graphics user interf

7、ace design environment (GUIDE) provided by Matlab. On the one hand, the signals can be processed by the various communication functions in Toolbox, on the other hand, the system achieves the callback and link among each module through the GUI components programming. Eventually the simulation of comm

8、unication signals processing based on Matlab is accomplished. Signal processing procedures including modulation, encoding, demodulating and decoding, etc. Signals processing can be easily simulated by changing some parameters conveniently, and the dealing waveforms can be immediately observed. All o

9、f these are of great importance to wireless communication by software radio.Keywords：Matlab；GUI design; communication signal processing；software radio一、 引言軟件系統(tǒng)的用戶接口有兩類，即命令驅(qū)動方式的交互式問答接口和事件驅(qū)動方式的圖形用戶接口GUI。通常在開發(fā)一個實(shí)際的應(yīng)用軟件系統(tǒng)時會盡量做到界面友好，最常使用的方法就是使用圖形用戶界面GUI。在20世紀(jì)90年代，圖形用戶界面GUI有了飛速的開展，目前GUI已經(jīng)占據(jù)了主要位置，成為各類應(yīng)用軟件系

10、統(tǒng)的主要形式。圖形用戶界面Graphics User InterfaceGUI用各種圖形對象，如圖形窗口、圖軸、菜單、文本框等構(gòu)建的用戶界面，是人機(jī)交流的工具和方法。利用用戶界面，用戶可以直接與計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交流，不需了解應(yīng)用程序究竟是怎樣執(zhí)行各種命令的，而只需了解可見界面組件的使用方法，通過與界面交流就可以使指定的行為得到正確執(zhí)行。Matlab是Math Works推出的數(shù)學(xué)軟件，早期以矩陣計(jì)算為主，后來推出了句柄圖形后，Matlab的圖形界面設(shè)計(jì)功能日益完善。Matlab圖形用戶界面具有很強(qiáng)的交互性，操作方便，利用GUI搭建平臺，在這樣的一個良好的用戶界面中可以方便的進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，選擇恰

11、當(dāng)適宜的處理方式，也可以同時顯示信號，能夠使用戶更為方便容易的對通信信號進(jìn)行適時恰當(dāng)?shù)奶幚怼６?基于Matlab的GUI設(shè)計(jì)方法通常情況下，實(shí)現(xiàn)GUI設(shè)計(jì)有兩種方法：使用Matlab自身提供的圖形用戶界面設(shè)計(jì)向?qū)UIDE，或者是使用全腳本編程。利用GUIDE進(jìn)行圖形用戶界面設(shè)計(jì)，向?qū)詣由梢粋€fig文件，及一個包含fig中放置控件相應(yīng)回調(diào)函數(shù)的M腳本文件。這兩個文件理應(yīng)是相互影響的，但當(dāng)改動其中一個文件的內(nèi)容，如在fig中刪掉一個原來的控件，m腳本中對應(yīng)的該控件的回調(diào)函數(shù)卻仍存在，雖回調(diào)函數(shù)為空，但破壞了程序構(gòu)架的美感，需手動刪掉這些代碼。同時GUIDE還沒有實(shí)現(xiàn)創(chuàng)立uitoolbox

12、和所有axes的子對象的功能。利用全腳本編程實(shí)現(xiàn)，由于 Matlab自帶demo，包括按鈕、單項(xiàng)選擇按鈕、框架、復(fù)選框、文本標(biāo)簽、編輯文本框、滑動條、下拉菜單、列表框和雙位按鈕等，通過閱讀M文件程序代碼可以直觀而快速地掌握GUI設(shè)計(jì)的技巧。采用全腳本實(shí)現(xiàn)，M文件代碼可重復(fù)使用，可生成非常復(fù)雜的界面，可方便的在句柄中存取數(shù)據(jù)，可將創(chuàng)立對象代碼與動作執(zhí)行代碼很好的結(jié)合起來。當(dāng)然，最好的GUI設(shè)計(jì)方法是針對不同的情況來確定使用GUIDE還是全腳本，也可以考慮兩者的結(jié)合使用來發(fā)揮各自的優(yōu)勢。本文采用Matlab的圖形用戶界面設(shè)計(jì)向?qū)UIDE進(jìn)行通信系統(tǒng)仿真平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，對通信信號進(jìn)行實(shí)時處理。G

13、raphics User Interface Design EnvironmentGUIDE是一個專門用于GUI程序設(shè)計(jì)的快速開發(fā)環(huán)境，包括控制面板、屬性編輯器、事件過程編輯器、對齊工具和菜單編輯器五個圖形用戶界面編輯工具。用戶利用該向?qū)Э梢詫D形界面的外觀，包括所有的按鍵及圖形的位置進(jìn)行確定，然后利用Matlab的回調(diào)函數(shù)編輯器來編寫完成約定任務(wù)的函數(shù)代碼，從而方便快捷的設(shè)計(jì)出一個圖形用戶界面。GUIDE將用戶保存設(shè)計(jì)好的GUI界面保存在一個FIG資源文件中，同時還能夠生成包含GUI初始化的組建界面布局控制代碼的M文件。這個M文件為實(shí)現(xiàn)回調(diào)函數(shù)提供了一個參考框架。調(diào)用GUIDE的方法有兩種：

14、在Matlab命令窗口中輸入guide命令，或在Matlab主菜單中點(diǎn)擊FileNewGUI，即可翻開一個可編程的窗口。對于Matlab圖形用戶界面，基于面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)過程一般包括以下兩項(xiàng)工作：GUI界面設(shè)計(jì)和GUI組件編程。一GUI的實(shí)現(xiàn)過程：1.確定對象或類根據(jù)所需處理的通信信號對通信系統(tǒng)進(jìn)行對象的提取和類確實(shí)定；確認(rèn)各對象與類之間的繼承和聚合關(guān)系，將類和對象按照層次方式組織起來，是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加清晰，系統(tǒng)模型更有條理，也使編程人員、維護(hù)人員清楚對象與類之間的內(nèi)在聯(lián)系2.圖形用戶界面的外觀設(shè)計(jì)通過Matlab GUIDE面板提供的對話框、按鈕、文本框等圖形控制對象和坐標(biāo)對象，設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)信號

15、處理的仿真平臺圖形用戶界面。在外觀設(shè)計(jì)時還需考慮通信信號處理系統(tǒng)的功能配置，即該圖形用戶界面的操作將引發(fā)何種結(jié)果。3.圖形用戶界面的功能配置根據(jù)外觀設(shè)計(jì)階段所確定的用戶界面功能需求，針對不同的圖形對象編寫能夠?qū)崿F(xiàn)該對象功能的回調(diào)函數(shù)代碼，確保圖形用戶界面完成所有預(yù)定的通信信號處理的功能。本設(shè)計(jì)旨在設(shè)計(jì)一個通用的對通信信號處理的通信系統(tǒng)仿真平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)在發(fā)送端對不同輸入信號，進(jìn)行調(diào)制，加密，編碼等一系列處理，在接收端對接收信號進(jìn)行解調(diào)，解密，前向糾錯等一系列處理，并要求該平臺操作簡單方便，具有良好的可擴(kuò)展性。本設(shè)計(jì)根據(jù)輸入到通信信號處理系統(tǒng)的通信信號形式及需要對其進(jìn)行的處理，對通信系統(tǒng)進(jìn)行分解

16、，抽象出根本運(yùn)算單元及組合關(guān)系并將其封裝成相互獨(dú)立的各個對象；通過類或?qū)ο蟮恼J(rèn)定確定類之間的繼承、概括和特化關(guān)系；然后對其屬性、所提供的方法和所需要的方法進(jìn)行描述，并按照他們之間的關(guān)系進(jìn)行組織，得到類或?qū)ο蟮膶哟谓Y(jié)構(gòu)；最后將類或?qū)ο笥锰囟ǖ膱D形或圖標(biāo)進(jìn)行表示，進(jìn)而建立相應(yīng)的通信信號處理的算法模型并使之效勞于搭建的通信系統(tǒng)的仿真平臺。二基于Matlab的通信信號處理的仿真平臺的設(shè)計(jì)步驟：1.確定GUI對象，通過設(shè)置GUIDE應(yīng)用程序的選項(xiàng)來進(jìn)行GUIDE組態(tài)在面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)分析OOA過程中，從信號處理的系統(tǒng)中抽象出面向?qū)ο缶幊蘋OP的類和對象。對話框的選項(xiàng)包括窗口重畫行為，命令行訪問、生成文件選

17、擇、生成回調(diào)函數(shù)原型、使用系統(tǒng)背景顏色配置等選項(xiàng)，通過不選或選中它們來實(shí)現(xiàn)圖形用戶界面的整體組態(tài)設(shè)計(jì)。2.使用界面設(shè)計(jì)編輯器進(jìn)行GUI界面設(shè)計(jì)Matlab界面設(shè)計(jì)編輯器組件平臺中包含所有能夠在GUI中使用的用戶界面控件，即按鈕、單項(xiàng)選擇按鈕、栓牢按鈕、復(fù)選框、編輯框、靜態(tài)文本、滾動條、組合框、列表框以及彈出式菜單等。一個GUI中可以存在一個或多個以上的GUI組件，使用時要注意保證各個組件的名稱或?qū)傩杂兴煌?，以便區(qū)分。用戶可以用屬性檢查其對各組件的屬性進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.理解應(yīng)用程序M文件中所使用的編程技術(shù)Matlab可以通過創(chuàng)立應(yīng)用程序M文件為GUI控制程序提供一個框架。該框架孕育著一種高效而鞏固

18、的編程方法，即所有代碼均包含在應(yīng)用程序M文件中，這就使得M文件只有一個入口可以初始化GUI或調(diào)用相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)以及GUI中希望使用的任意幫助子程序。對應(yīng)用程序M文件代碼進(jìn)行詳細(xì)分析，通過了解GUIDE創(chuàng)立應(yīng)用程序M文件的功能，從而實(shí)現(xiàn)GUI的規(guī)劃。4.編寫用戶GUI組件行為響應(yīng)控制即回調(diào)函數(shù)代碼控制GUI組件響應(yīng)用戶的行為是GUI的實(shí)現(xiàn)任務(wù)之一。Matlab的GUIDE可以根據(jù)用戶GUI的版面設(shè)計(jì)過程直接自動生成M文件框架，這樣就簡化了GUI應(yīng)用程序的創(chuàng)立工作，用戶可以直接用這個框架編寫自己的函數(shù)代碼。5.保存并執(zhí)行GUI激活GUI界面，確保界面符合預(yù)定的要求，設(shè)計(jì)滿意后保存GUI。運(yùn)行通信信

19、號處理的仿真平臺的應(yīng)用程序M文件，對其進(jìn)行反復(fù)的調(diào)試，使界面及用戶空間符合系統(tǒng)預(yù)定的功能。三、 無線通信系統(tǒng)仿真模型的構(gòu)建及程序流程一通信系統(tǒng)的根本組成通信的目的就是傳輸信息。通信系統(tǒng)的作用就是將信號從信源發(fā)送到一個或多個目的地。 因此，按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。 1模擬通信系統(tǒng)模型信源發(fā)出的原始電信號是基帶信號，基帶的含義是指信號的頻譜從零頻附近開始，如語音信號 3003400Hz，由于這種信號具有頻率很低的頻譜分量，一般不宜直接傳輸，這就需要把基帶信號變換成其頻帶適合在信道中傳輸?shù)男盘?，并在接收端進(jìn)行反變換。完成這種變換和反變換

20、的通常是調(diào)制器和解調(diào)器。經(jīng)過調(diào)制以后的信號稱為已調(diào)信號。已調(diào)信號有三個根本特征：一是攜帶有信息，二是適合在信道中傳輸，三是信號的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠(yuǎn)離零頻，因而已調(diào)信號又稱頻帶信號。信息源調(diào)制器信道噪聲源解調(diào)器受信者發(fā)送端接受端圖3-1 模擬通信系統(tǒng)模型2數(shù)字通信系統(tǒng)的模型 數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)，如圖 3-2 所示。數(shù)字通信涉及的技術(shù)問題很多，其中主要有信源編碼/譯碼、信道編碼/譯碼、數(shù)字調(diào)制/解調(diào)、數(shù)字復(fù)接、同步以及加密等。信息源信源編碼器信道編碼器數(shù)字調(diào)制器信道數(shù)字解調(diào)器信道譯碼器信源譯碼器受信者噪聲源圖3-2 數(shù)字通信系統(tǒng)模型1信源編碼與譯碼 信源編碼的

21、作用之一是設(shè)法減少碼元數(shù)目和降低碼元速率，即通常所說的數(shù)據(jù)壓縮。作用之二是，當(dāng)信息源給出的是模擬語音信號時，信源編碼器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以實(shí)現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化傳輸。 2信道編碼與譯碼 數(shù)字信號在信道傳輸時，由于噪聲、衰落以及人為干擾等，將會引起過失。為了減小過失，信道編碼器對傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)那么參加保護(hù)成分監(jiān)督元，接收端的信道譯碼器按一定規(guī)那么進(jìn)行解碼，從解碼過程中發(fā)現(xiàn)錯誤或糾正錯誤，從而提高通信系統(tǒng)抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)可靠通信。3加密與解密 在需要實(shí)現(xiàn)保密通信的場合，人為將被傳輸?shù)臄?shù)字序列擾亂，即加上密碼，這種處理過程叫加密。在接收端利用與發(fā)送端相同的密碼復(fù)制品對收到的數(shù)字序列進(jìn)行解密

22、，恢復(fù)原來信息。 4數(shù)字調(diào)制與解調(diào) 數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)念l帶信號。5同步與數(shù)字復(fù)接 同步是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠工作的不可缺少的前提條件。同步是使收發(fā)兩端的信號在時間上保持步調(diào)一致。 數(shù)字復(fù)接就是依據(jù)時分復(fù)用根本原理把假設(shè)干個低速數(shù)字信號合并成一個高速的數(shù)字信號，以擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率。 二通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)利用Matlab自身提供的工具箱Toolbox中各種通信信號處理的函數(shù)對信號進(jìn)行處理，然后通過GUI的組件編程實(shí)現(xiàn)各個模塊的調(diào)用和鏈接，從而最終實(shí)現(xiàn)基于Matlab的通信信號處理系統(tǒng)仿真平臺的設(shè)計(jì)。所構(gòu)建的通信系統(tǒng)仿真

23、平臺界面如圖3-3所示 ，該仿真平臺能夠在多種信源及多種調(diào)制方式下進(jìn)行信號傳輸?shù)姆抡?，還給出各種調(diào)制方式下的基帶信號、已調(diào)信號的波形及已調(diào)信號的頻譜等，最后，對通過加性高斯白噪聲信道的通信信號數(shù)據(jù)流進(jìn)行各種逆向操作處理解調(diào)、譯碼等恢復(fù)出源信號。構(gòu)建出一個界面友好、操作方便、具有良好可擴(kuò)展性的通信信號處理系統(tǒng)的仿真平臺。 圖3-3 通信系統(tǒng)仿真平臺界面1.通信信號處理的仿真系統(tǒng)的模型：1通信信號發(fā)送端。提供兩種信號發(fā)送方式，即兩種通信信號用戶界面子類，模擬信號發(fā)送端和數(shù)字信號發(fā)送端。模擬信號發(fā)送端：模擬信號發(fā)送端包括四個模塊：一是信號輸入模塊。對于輸入到系統(tǒng)中的基帶信號，既能以工作空間中存在的變

24、量作為輸入，也可以選擇保存過的各種典型通信信號作為輸入。二是調(diào)制信號參數(shù)設(shè)置，包括載波信號頻率設(shè)置及常用模擬調(diào)制方式的選擇如AMDSB-SC,AMDSB-TC,AMSSB,FM，PM等。三是發(fā)送端的控制面板，可以進(jìn)行采樣頻率等的設(shè)定。四是基帶信號、已調(diào)信號及其頻譜的圖像顯示。以上四個模塊能夠方便簡單的修改通信信號處理過程中的各項(xiàng)參數(shù)，觀察數(shù)據(jù)模板中選定的輸入變量，并對其進(jìn)行時域和頻域分析，另具有調(diào)制回放功能，此處是預(yù)先存儲了處理過程中的一局部二維圖形，后像放電影一樣將它們按次序重放出來，使用戶更深入的了解了調(diào)制處理過程。圖3-4為模擬信號發(fā)送端圖形用戶界面。圖3-4 模擬信號發(fā)送端圖形用戶界面

25、要求采樣頻率要大于兩倍的載波頻率，否那么出現(xiàn)“error?。翰蓸宇l率不夠高，出現(xiàn)混疊，需Fc*2=Fs出錯提示對話框，如圖3-5所示：圖3-5 出錯提示框數(shù)字信號發(fā)送端：數(shù)字信號發(fā)送端包括四個模塊：一是信號輸入模塊，輸入到通信系統(tǒng)的模擬信號既可以是工作空間中存在的變量，也可以是保存過的各種典型通信信號，二是信源編碼，對于輸入的模擬信號進(jìn)行采樣、量化、編碼常用64Kb/s脈沖調(diào)制PCM得到數(shù)字基帶信號；信道編碼，包括具有前向糾錯功能的7，4漢明碼、15，8循環(huán)碼等。三是數(shù)字信號傳輸模式的選擇：數(shù)字基帶傳輸、數(shù)字帶通傳輸ASK,PSK,QASK,FSK,MSK,QAM等。第四個模塊為信號圖像顯示模

26、塊，對輸入到通信信號處理系統(tǒng)中的模擬信號，顯示其時域頻域波形，及信源編碼后的PCM碼流波形。圖3-6為數(shù)字信號發(fā)送端圖形用戶界面。圖 3-6數(shù)字信號發(fā)送端圖形用戶界面2信道，本設(shè)計(jì)采用加性高斯白噪聲信道AWGN，通過彈出的輸入對話框設(shè)定信噪比。以后可進(jìn)行功能擴(kuò)展采用信道估計(jì)算法，通過彈出式菜單激活典型的自適應(yīng)導(dǎo)引估計(jì)算法的GUI子類和盲信道估計(jì)算法GUI子類，3通信信號接收端。對于發(fā)送端發(fā)送的通信信號的類型不同，接收端采取不同的接收方式。模擬信號接收端，采用三大模塊：一是解調(diào)控制面板，有五個按鈕控件，分別執(zhí)行信號的接收、解調(diào)、解調(diào)過程回放、基帶信號時域波形比照和已調(diào)信號時域波形比照。二是接收信

27、號的信息顯示，可以顯示接收的信號的調(diào)制方式，原基帶信號的頻率，載波頻率，采樣頻率等信息。三是信號圖像顯示。繼承了發(fā)送端信號圖像同步顯示和回放的優(yōu)點(diǎn)，并且可以通過點(diǎn)擊信號比照按鈕，使用戶直觀的觀察通信系統(tǒng)中基帶信號和已調(diào)信號的時域波形比照，圖3-7 為模擬信號接收端圖形用戶界面：圖3-7 模擬信號接收端圖形用戶界面數(shù)字信號接收端，繼承了模擬信號接收端的各項(xiàng)功能。它可對接收的信號進(jìn)行解調(diào)、譯碼等逆向處理操作，可實(shí)現(xiàn)不同調(diào)制解調(diào)方式下通信信號處理系統(tǒng)的分析和仿真。圖3-8 為數(shù)字信號接收端圖形用戶界面:圖3-8 數(shù)字信號接收端圖形用戶界面2.通信信號處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的程序流程圖如圖3-9：圖3-9 通信

28、信號處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的程序流程圖四、 通信信號處理系統(tǒng)的GUI仿真實(shí)例本章給出了基于本通信信號處理系統(tǒng)的GUI仿真實(shí)例。通信系統(tǒng)仿真平臺運(yùn)行流程如圖4-1所示：圖4-1 通信信號處理系統(tǒng)仿真平臺運(yùn)行流程模擬信號處理GUI仿真實(shí)例進(jìn)入通信信號處理系統(tǒng)界面后，通過選擇菜單進(jìn)入“模擬信號發(fā)送端，設(shè)定系統(tǒng)的輸入信號為常用正弦信號，輸入信號頻率為20Hz，進(jìn)行模擬AMDSB-SC調(diào)制，載波頻率為200Hz，采樣頻率為3000Hz，點(diǎn)擊“開始通信按鈕，得到如圖4-2所示的AMDSB-SC調(diào)制波形的仿真結(jié)果，在右側(cè)的信號圖像界面中依次顯示基帶信號波形，已調(diào)信號的時域波形和頻譜特征曲線。圖4-2 正弦波的AMDS

29、B-SC調(diào)制的仿真結(jié)果圖4-3 語音信號AMDSB-SC調(diào)制的仿真結(jié)果設(shè)定輸入信號為已存在的語音信號，點(diǎn)擊“翻開按鈕,在彈出的瀏覽對話框中選擇需處理的語音文件，文件地址返回到左側(cè)的靜態(tài)文本框中，點(diǎn)擊“信號輸入，語音信號波形顯示在右側(cè)“信號圖像中，選擇AMDSB-SC調(diào)制，載波頻率為10000Hz，采樣頻率為30000Hz，點(diǎn)擊“開始通信按鈕，得到如圖4-3的語音信號AMDSB-SC調(diào)制的仿真結(jié)果。假設(shè)采樣頻率過低，小于兩倍的載波頻率，出現(xiàn)錯誤提示框，如圖4-4所示圖4-4 出錯提示框“error！信號通過加性高斯白噪聲信道后，在模擬信號接收端進(jìn)行解調(diào)，可得解調(diào)信號的波形。圖4-5 對應(yīng)的是圖4

30、-2信號通過加性高斯白噪聲信道解調(diào)后得到的仿真結(jié)果，圖4-6 對應(yīng)的是圖4-3信號通過加性高斯白噪聲信道解調(diào)后得到的仿真結(jié)果。圖4-5 圖4-2信號通過加性高斯白噪聲信道解調(diào)后得到的仿真結(jié)果圖4-6 圖4-3信號通過加性高斯白噪聲信道解調(diào)后得到的仿真結(jié)果二數(shù)字信號處理GUI仿真實(shí)例進(jìn)入通信信號處理系統(tǒng)界面后，通過選擇菜單進(jìn)入“數(shù)字信號發(fā)送端，設(shè)定系統(tǒng)的輸入信號為常用信號正弦波，輸入信號頻率為100Hz，采樣頻率為8000Hz，點(diǎn)擊“信號輸入，讀取基帶信號。選擇信源編碼方式為64Kb/s的PCM編碼，信道編碼方式為7，4漢明碼，進(jìn)行數(shù)字頻帶信號傳輸，調(diào)制方式為16FSK，調(diào)制符號頻率為700Hz

31、，采樣頻率為7000Hz，按下“開始通信按鈕，通過高斯白噪聲信道AWGN進(jìn)行傳輸，彈出“信噪比輸入對話框，設(shè)定信噪比為30，點(diǎn)擊“OK進(jìn)行數(shù)字信號的發(fā)送，如圖4-7所示。在右側(cè)的信號圖像界面中依次顯示模擬基帶信號，輸入信號頻域波形，PCM編碼后的PCM碼流波形。圖4-7 數(shù)字信號發(fā)送端發(fā)送常用信號設(shè)定系統(tǒng)的輸入信號為已存在的音頻文件，點(diǎn)擊“翻開按鈕,在彈出的瀏覽對話框中選擇需處理的語音文件，文件地址返回到左側(cè)的靜態(tài)文本框中，點(diǎn)擊“信號輸入，讀取音頻。依次進(jìn)行PCM編碼和15，8循環(huán)碼信道編碼，選擇頻帶16MSK調(diào)制，按下“開始通信按鈕，通過高斯白噪聲信道AWGN進(jìn)行傳輸，彈出“信噪比輸入對話框

32、，設(shè)定信噪比為20，點(diǎn)擊“OK進(jìn)行數(shù)字信號的發(fā)送，如圖4-8所示。圖4-8 數(shù)字信號發(fā)送端發(fā)送雙聲道語音信號點(diǎn)擊“信號接收，可以在“數(shù)字信號傳輸參數(shù)顯示中顯示發(fā)送的信號的各種信息，點(diǎn)擊“解調(diào)，“解碼，右側(cè)“信號圖像中依次顯示解調(diào)后的PCM碼流波形，解調(diào)得到的模擬信號時域波形及其頻譜特性，圖4-9對應(yīng)的是圖4-7信號通過AWGN后解調(diào)解碼的仿真結(jié)果，圖4-9 圖4-7信號通過AWGN后解調(diào)解碼的仿真結(jié)果點(diǎn)擊“時域圖形比照，顯示發(fā)送接收信號的時域函數(shù)波形比照，如圖4-10所示：圖4-10常用信號原始信號與接收信號波形比擬點(diǎn)擊“PCM碼流圖形比照，顯示發(fā)送接收信號PCM碼流波形比照，如圖4-11所示

33、： 圖4-11 常用信號原始PCM碼流與接收PCM碼流波形比照圖4-12對應(yīng)的是圖4-8 雙聲道語音信號通過AWGN后解調(diào)解碼的仿真結(jié)果，圖4-12 圖4-8雙聲道語音信號通過AWGN后解調(diào)解碼的仿真結(jié)果點(diǎn)擊“時域圖形比照，顯示發(fā)送接收信號的時域函數(shù)波形比照，如圖4-13所示：圖4-13 雙聲道語音信號原始信號與接收信號波形比擬點(diǎn)擊“PCM碼流圖形比照，顯示發(fā)送接收信號PCM碼流波形比照，如圖4-14所示： 圖4-14 雙聲道語音信號原始PCM碼流與接收PCM碼流波形比照假設(shè)輸入信號選擇為單聲道語音信號，選擇PCM編碼，15，8循環(huán)編碼，數(shù)字基帶傳輸，經(jīng)AWGN后進(jìn)行解碼。比照時域波形和PCM

34、碼流波形如圖4-15，4-16所示圖4-15 單聲道語音信號原始信號與接收信號波形比擬圖4-16 單聲道語音信號原始PCM碼流與接收的PCM碼流波形比照五、 結(jié)論本設(shè)計(jì)基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)，提出了一種用于通信信號處理系統(tǒng)的仿真圖形用戶界面設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)技術(shù)，并搭建了相應(yīng)的通信系統(tǒng)仿真平臺。利用GUI來實(shí)現(xiàn)通信信號處理仿真系統(tǒng)，界面簡單友好，參數(shù)設(shè)置靈活，并且在仿真過程中能隨時看到信號處理的文字和圖形描述，便于更好的實(shí)時處理和進(jìn)一步的預(yù)測和分析，使用戶能很快的掌握該平臺的功能和使用方法，便于學(xué)習(xí)和使用；同時開發(fā)的通信系統(tǒng)仿真平臺具有良好的開放性，可以不斷的完善和擴(kuò)充，便于研究工作的延續(xù)。結(jié)構(gòu)開放和全

35、面可編程的軟件無線電技術(shù)，利用軟件模塊代替?zhèn)鹘y(tǒng)通信信號處理系統(tǒng)中的硬件結(jié)構(gòu)，在很大程度上克服了傳統(tǒng)通信系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不通用及系統(tǒng)不穩(wěn)定的局限性，對于更好地實(shí)現(xiàn)無線通信傳輸具有重要意義。參考文獻(xiàn)：1 The MathWorks Matlab build GUI 圖形用戶界面設(shè)計(jì)手冊. 2 Ahmed Abdalla, The MathWorks. GUI Building for Test & Measurement Applications.3 施曉紅，周佳精通GUI圖形界面編程Matlab北京：北京大學(xué)出版社，2003.1.4 陳垚光等精通MATLAB GUI設(shè)計(jì).北京：電子工業(yè)出版社，

36、.5 張葛祥，李娜MATLAB仿真技術(shù)與應(yīng)用北京：清華大學(xué)出版社，.6 郭文彬，桑林通信原理-基于Matlab的計(jì)算機(jī)仿真北京：北京郵電大學(xué)出版社，.7 樊昌信，曹麗娜通信原理第六版北京：國防工業(yè)出版社，.8 陳永春從Matlab/Simulink模型到代碼實(shí)現(xiàn)北京：清華大學(xué)出版社，.9 鄧華Matlab通信仿真及應(yīng)用實(shí)例詳解北京：人民郵電出版社，2003.9.10 張志涌，楊祖櫻Matlab教程北京：北京航天航空大學(xué)出版社，.11 張秋紅，李玉忍用Matlab制作圖形用戶界面電腦開發(fā)與應(yīng)用，2003.316:11-14.12 馬曉東，沈軍，司偉健基于 Matlab圖形用戶界面的信號分選仿真系

37、統(tǒng)應(yīng)用科技，2007.12(34):17-20.13 丁旭東，周靜，李炳建基于Matlab GUI的鉆井工具姿態(tài)采集處理系統(tǒng)電子測試，2021.6(6):5-8.指導(dǎo)教師意見包括選題的意義，資料收集或?qū)嶒?yàn)方法、數(shù)據(jù)處理等方面的能力，論證或?qū)嶒?yàn)是否合理，主要觀點(diǎn)或結(jié)果是否正確，有何獨(dú)到的見解或新的方法，根底理論、專業(yè)知識的掌握程度及寫作水平等，并就該論文是否到達(dá)本科畢業(yè)論文水平做出評價(jià)該論文所研究的內(nèi)容屬于通信前沿領(lǐng)域，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。論文通過資料收集、理論分析和計(jì)算機(jī)模擬，完成了通信信號處理GUI界面設(shè)計(jì)，并在此根底上成功模擬了典型的通信信號處理過程。在理論分析和計(jì)算機(jī)模擬方面有

38、獨(dú)立的工作和見解。該論文工作說明作者較好地掌握了本專業(yè)根底理論和專業(yè)知識，研究解決問題能力和寫作水平也有很大提高。 該論文到達(dá)優(yōu)秀本科畢業(yè)論文水平。成績： 優(yōu) 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日注：成績按優(yōu)、良、中、合格、不合格五級分制計(jì)。評閱人意見包括選題的意義，資料收集或?qū)嶒?yàn)方法、數(shù)據(jù)處理等方面的能力，論證或?qū)嶒?yàn)是否合理，主要觀點(diǎn)或結(jié)果是否正確，有何獨(dú)到的見解或新的方法，根底理論、專業(yè)知識的掌握程度及寫作水平等，并就該論文是否到達(dá)本科畢業(yè)論文水平做出評價(jià)論文利用Matlab提供的工具箱toolbox和用戶界面向?qū)UIDE研究了通信系統(tǒng)中的信號的編碼、調(diào)制、譯碼、解調(diào)等信號處理，研究內(nèi)容系統(tǒng)、觀點(diǎn)

39、正確，說明作者較好地掌握了本專業(yè)的根本理論和專業(yè)知識。該論文到達(dá)優(yōu)秀本科畢業(yè)論文水平，同意辯論。 成績： 優(yōu) 評閱人簽名： 年 月 日注：成績按優(yōu)、良、中、合格、不合格五級分制計(jì)。辯論委員會意見應(yīng)根據(jù)論文內(nèi)容和辯論情況，并參考指導(dǎo)教師意見、評閱人意見對論文的綜合水平做出具體評價(jià)論文內(nèi)容較豐富，概念準(zhǔn)確，分析合理，寫作標(biāo)準(zhǔn)，完成了通信信號處理GUI界面設(shè)計(jì)，并在此根底上成功模擬了典型的通信信號處理過程，取得了一些新的結(jié)果，到達(dá)了本科畢業(yè)論文水平。作者在辯論過程中表達(dá)清楚，邏輯性強(qiáng)，能夠較好地答復(fù)辯論委員會提出的問題。該論文到達(dá)了本科畢業(yè)論文的根本要求。論文辯論通過。成績： 優(yōu) 辯論委員會主任簽名

40、： 年 月 日學(xué)院學(xué)位分委員會意見 成績： 學(xué)位分委員會主任簽名： 公章 年 月 日注：成績按優(yōu)、良、中、合格、不合格五級分制計(jì)。山東師范大學(xué)本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)題目審批表學(xué)院：物理與電子科學(xué)學(xué)院(章) 系別/教研室：電子系 時間：2010年11月25日課題情況題目名稱通信信號處理的GUI界面設(shè)計(jì)課題性質(zhì)A根底研究 B根底應(yīng)用研究 C應(yīng)用研究教師姓名辛化梅職稱副教授學(xué)位博士課題來源 B.生產(chǎn) C.教學(xué) D. 學(xué)生自擬 E. 其它成果類別主要研究內(nèi)容與研究目標(biāo)利用Matlab提供的工具箱Toolbox和用戶圖形界面向?qū)UIDE來設(shè)計(jì)通信信號處理系統(tǒng)的GUI界面，一方面通過調(diào)用工具箱中提供的各種通信

41、信號處理的函數(shù)對信號進(jìn)行處理，另一方面通過GUI的組件編程實(shí)現(xiàn)各個模塊的調(diào)用和鏈接，從而實(shí)現(xiàn)基于Matlab的通信信號處理的無線通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)。不僅可以對輸入的通信信號進(jìn)行編碼、調(diào)制，在接收端對信號解調(diào)、譯碼恢復(fù)源信號，而且還可以通過此模型作進(jìn)一步的預(yù)測和分析。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 選題學(xué)生簽名： 年 月 日系所或教研室審題意見選題符合培養(yǎng)目標(biāo)，難易適當(dāng)，同意開題。負(fù)責(zé)人簽名: 年 月 日學(xué)院審批意見學(xué)院學(xué)位分委員會主任簽名: 年 月 日山東師范大學(xué)本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)開題報(bào)告論文題目： 通信信號處理的GUI界面設(shè)計(jì)學(xué)院名稱： 物理與電子科學(xué)學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 學(xué)生姓名： 姓名

42、 學(xué) 號： 20001010 指導(dǎo)教師： 辛化梅 2011年 1月 21日一、選題的性質(zhì) 根底應(yīng)用研究選題的目的和意義利用Matlab設(shè)計(jì)通信信號處理的GUI界面，能夠方便直觀地對通信信號的調(diào)制和編碼、解調(diào)和譯碼等信號處理過程進(jìn)行仿真，而且能夠利用GUI界面的控件改變通信信號以及信號處理過程中的參數(shù)，對于研究利用軟件無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線通信傳輸具有十分重要的參考意義。三、與本課題相關(guān)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，預(yù)計(jì)可能有所創(chuàng)新的方面GUI人機(jī)交互圖形化用戶界面設(shè)計(jì)，縱觀國際相關(guān)產(chǎn)業(yè)在圖形化用戶界面設(shè)計(jì)方面的開展現(xiàn)狀，許多國際知名公司都專門從事 GUI 的研究與設(shè)計(jì)，現(xiàn)在GUI的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)涉及廣泛， 通訊

43、移動、電腦操作、車載系統(tǒng)、智能家電、信號處理等。基于MATLAB的GUI設(shè)計(jì)方法集中表達(dá)為兩種：用戶既可以自己編寫包含GUI所有發(fā)布命令的M文件；用戶也可以利用MATLAB為用戶開發(fā)圖形界面提供了一個方便高效的集成環(huán)境-Matlab圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境GUIDE來實(shí)現(xiàn)。本文利用Matlab提供的工具箱Toolbox和用戶圖形界面向?qū)UIDE來設(shè)計(jì)通信信號處理系統(tǒng)的GUI界面。一方面通過調(diào)用工具箱中提供的各種通信信號處理的函數(shù)對信號進(jìn)行處理，另一方面通過GUI的組件編程實(shí)現(xiàn)各個模塊的調(diào)用和鏈接，從而最終實(shí)現(xiàn)基于Matlab的通信信號處理的系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)。能夠方便直觀地對通信信號的調(diào)制和編碼、解調(diào)和譯碼等信號處理過程進(jìn)行仿真，而且能夠利用GUI界面的控件改變通信信號以及信號處理過程中的參數(shù)，觀察信號處理過程中的處理波形，對于研究利用軟件無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線通信傳輸具有十分重要的參考意義。四、課題研究的可行性