《基于MATLAB的通信原理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)通信技術(shù)專業(yè)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于MATLAB的通信原理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)通信技術(shù)專業(yè)（24頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、基于MATLAB的通信原理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì) 摘 要 基于原始虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，本文對(duì)JMatLink Java和MATLAB數(shù)字通信虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，虛擬平臺(tái)的目標(biāo)是為了解決教學(xué)當(dāng)中出現(xiàn)的問(wèn)題，促進(jìn)軟件開(kāi)發(fā)成本的下降，促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)得到實(shí)現(xiàn)，而且實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括了服務(wù)器以及客戶端，促進(jìn)計(jì)算機(jī)性能的提升，而且使用的XML技術(shù)保存組件，MATLAB作為背景，對(duì)計(jì)算機(jī)的仿真能力進(jìn)行分析，客戶端使用的Java Applet這種程序，可以通過(guò)組件技術(shù)對(duì)設(shè)備組件進(jìn)行分析，平臺(tái)的獨(dú)立性比較好，而且軟件也同樣具有可擴(kuò)展性，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，以平臺(tái)為基礎(chǔ)提出了PCM實(shí)驗(yàn)，分析了平臺(tái)組

2、件開(kāi)發(fā)的過(guò)程以及操作機(jī)制，通過(guò)這個(gè)舉例，積極的發(fā)揮了平臺(tái)的可行性以及可操作性，實(shí)用價(jià)值比較高。 關(guān)鍵詞:虛擬試驗(yàn)平臺(tái)；MATLAB；JMatLink；Java Bean組件 Abstract On the basis of the original virtual experiment platform, this paper designs and implements the virtual experiment platform based on JMatLink integrated Java and MATLAB. The virtual platform main

3、ly solves the problem of the shortage of the existing experimental teaching resources, reduces the cost of software development based on components, and provides a virtual laboratory for teaching use. The experimental platform is divided into two parts: server and client server applications, through

4、 the use of multi threading technology is a good solution to multi user access, improve the processing performance, to save the component information by XML technology, and MATLAB as computing background to improve the system simulation ability of the client；； Java Applet program, using Bean develop

5、ment of experimental equipment component technology, software reuse is platform independent, and can be extended, and the experimental results can be displayed. Based on this platform, this paper presents a PCM experiment, and describes the development process of the platform components and the oper

6、ating mechanism of the background. Through the example, the feasibility and operability of the platform is verified, and it has good practical value. Key words: virtual test platform；； MATLAB；； JMatLink；； Java Bean component 目 錄 1引 言 1 1.1研究背景 1 1.2研究意義 1 2數(shù)字通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的需求分析和總體設(shè)計(jì) 3 2.1平臺(tái)需求

7、分析及功能劃分 3 2.2平臺(tái)體系結(jié)構(gòu) 4 2.3平臺(tái)運(yùn)行環(huán)境 5 3數(shù)字通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6 3.1 MATLAB的通信機(jī)制 6 3.2服務(wù)器端主要模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6 3.3客戶端主要模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 9 4實(shí)例-PCM實(shí)驗(yàn) 15 4.1 PCM的基本原理 15 4.2 PCM的詳細(xì)實(shí)現(xiàn) 16 4.3實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果分析 18 5總結(jié)及展望 21 參考文獻(xiàn) 22 1引 言 1.1研究背景 互聯(lián)網(wǎng)在世界的飛速發(fā)展，獲得了比較大的成功，在世界上覆蓋范圍比較大，而且信息資源比較豐富計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)槭切畔⒏咚俟返闹黧w，互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)了世界科學(xué)的發(fā)展和進(jìn)

8、步，提升科研力量的技術(shù)水平，現(xiàn)代信息社會(huì)中，科研項(xiàng)目的數(shù)量越來(lái)越多，許多項(xiàng)目需要大型合作人才才能更好的解決；由于研究活動(dòng)的成本上升，實(shí)驗(yàn)設(shè)備比較大，價(jià)格也比較高，所以需要實(shí)驗(yàn)設(shè)備共享還能夠促進(jìn)研究成本的下降，獲得信息網(wǎng)絡(luò)全球化以及通訊技術(shù)的新成果，積極地促進(jìn)研究人員之間開(kāi)展互動(dòng)，做好技術(shù)協(xié)作以及資源共享，為不同領(lǐng)域的人員提供比較好的共享方法，能夠更好地解決信息激增出現(xiàn)的各種問(wèn)題，互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生對(duì)于教育以及科學(xué)研究來(lái)說(shuō)具有重要的意義，由于新的技術(shù)創(chuàng)新，教育以及研究模式也在發(fā)生變化，遠(yuǎn)程教育就是比較典型的，互聯(lián)網(wǎng)教育作為遠(yuǎn)程教育的典型例子，為委員程教育的發(fā)展提供了新的動(dòng)力。 1.2研究意義 虛擬實(shí)

9、驗(yàn)室比較開(kāi)放而且比較直觀，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室就可以為學(xué)生進(jìn)行遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)，而且可以提供一種圖文以及音像教育，形成了比較先進(jìn)的傳感器測(cè)量技術(shù)，使用電腦模擬，動(dòng)畫(huà)，緩慢或快速的過(guò)程緩慢，濫用或爆炸后的模擬可能會(huì)發(fā)生有毒有害污染環(huán)境和破壞性實(shí)驗(yàn)，能夠在虛擬實(shí)驗(yàn)室中獲得社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)效益。 虛擬實(shí)驗(yàn)室更新的速度很快，能夠進(jìn)行維護(hù)以及操作。當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)在不斷的進(jìn)步，越來(lái)越多的新技術(shù)以及設(shè)備不斷的出現(xiàn)；另一個(gè)方面，高等教育的資金招生規(guī)模比較小，不能夠購(gòu)買(mǎi)高科技設(shè)備，能夠?qū)虒W(xué)進(jìn)行顯示，不能夠滿足教學(xué)和研究的需求。虛擬實(shí)驗(yàn)室可以隨時(shí)打開(kāi)，能夠更好的滿足學(xué)生的好奇心，不斷地增強(qiáng)動(dòng)手能力。 虛擬實(shí)驗(yàn)室促進(jìn)資本成本的

10、下降，極大地提升了教學(xué)研究的效果，實(shí)驗(yàn)室可以有效地減少了用品的消耗情況，避免產(chǎn)生重復(fù)購(gòu)買(mǎi)的情況，促進(jìn)教學(xué)以及研究效益的不斷提升，實(shí)驗(yàn)室操作比較方便，而且不會(huì)受到條件的影響，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)時(shí)間進(jìn)行限制，所以可以全面的進(jìn)行資源共享。 1.3研究?jī)?nèi)容 第一章介紹。主要是分析了互聯(lián)網(wǎng)虛擬實(shí)驗(yàn)室的背景，闡述了基于Java和MATLAB的虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)開(kāi)發(fā)的必要性和意義。 第二章積極的分析了通信平臺(tái)的需求情況，主要對(duì)通信原理的實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)開(kāi)展的各方面的分析，通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)平臺(tái)以及功能模塊劃分，獲得了平臺(tái)架構(gòu)，有利于環(huán)境運(yùn)行以及工具的開(kāi)發(fā)。 第三章數(shù)字通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立。本文主要分析了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)過(guò)程

11、中的情況，而且分析Java以及MATLAB各種之間的溝通情況，每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)需要和客戶端與服務(wù)器進(jìn)行分開(kāi)，然后實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用程序的集成目標(biāo)，平臺(tái)獲得了可視化界面，可以進(jìn)行后臺(tái)的處理操作。而且對(duì)于客戶端而言，用戶可以添加組件開(kāi)展各項(xiàng)檢查。 第四章介紹了“通信原理”課程的PCM實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行了分析，內(nèi)容以及原理，而且分析了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。 第5章總結(jié)。分析設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作，未來(lái)需要進(jìn)一步的完善各種開(kāi)發(fā)工作平臺(tái)。 21 2數(shù)字通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的需求分析和總體設(shè)計(jì) 2.1平臺(tái)需求分析及功能劃分 2.1.1平臺(tái)需求分析 從課程需求的角度考慮的話，《通信原理》作為課程理論的基礎(chǔ)，大

12、學(xué)本科的課程重要性是必不可少的，學(xué)生和教師要在教學(xué)中積極地發(fā)揮作用，不能夠和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行分離，實(shí)驗(yàn)的實(shí)施是以課程為基礎(chǔ)的，所以進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要參加教育科學(xué)研究的課程，這樣在某種程度上才能夠發(fā)揮更大的效果。 從實(shí)驗(yàn)的環(huán)境全面來(lái)說(shuō)，真實(shí)的環(huán)境受到工作人員，場(chǎng)地以及時(shí)間的限制，作文教學(xué)實(shí)驗(yàn)的限制因素。所以要積極地掌握真實(shí)實(shí)驗(yàn)，分析數(shù)字通信的原理，這樣才能夠滿足教學(xué)的需要，也能夠滿足用戶使用的需求，最終能夠克服物理設(shè)備產(chǎn)生的問(wèn)題。 2.1.2平臺(tái)功能劃分 在對(duì)實(shí)驗(yàn)室需求考慮的基礎(chǔ)上，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的功能進(jìn)行分析，但是主要讓實(shí)驗(yàn)室獲得較多的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這對(duì)于平臺(tái)的實(shí)施來(lái)說(shuō)意義重大，所以在

13、開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的過(guò)程中必須要獲得比較多的設(shè)備件，這樣才能獲得比較多的數(shù)量。 以互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字通信原理構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，主要是以服務(wù)器以及客戶端進(jìn)行劃分的。 在服務(wù)器層面，功能主要是通過(guò)兩個(gè)部分形成的，一個(gè)部分是設(shè)備的組件，另一個(gè)部分是獲得遠(yuǎn)程用戶的請(qǐng)求并且積極的處理，然后結(jié)果可以反映給遠(yuǎn)程用戶。由于服務(wù)器端請(qǐng)求更多的并發(fā)性，服務(wù)器端需要具有良好的后臺(tái)調(diào)度機(jī)制來(lái)處理這些請(qǐng)求。 在客戶端主要的功能包含了交互式實(shí)驗(yàn)界面，界面的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展參數(shù)調(diào)整，促進(jìn)過(guò)程的輸出，注意流程以及進(jìn)行在線提示，動(dòng)態(tài)模擬是開(kāi)發(fā)過(guò)程中必須要考慮的功能。 2.2平臺(tái)體系結(jié)構(gòu) 用戶主要使用的瀏覽器通過(guò)虛擬機(jī)支持遠(yuǎn)程服務(wù)應(yīng)用程序的

14、下載，根據(jù)頁(yè)面事件響應(yīng)服務(wù)器的請(qǐng)求，這種請(qǐng)求需要類文件Java； 服務(wù)器需要客戶提交XML文件，而且要對(duì)注冊(cè)文件進(jìn)行分析，然后將Java類文件返回給用戶； 當(dāng)用戶獲得了Java類文件之后，需要調(diào)用本地的初始化用戶界面，然后在界面中根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行驗(yàn)證，然后需要將系統(tǒng)的服務(wù)器發(fā)送MATLAB滿足函數(shù)功能的要求； 攔截到用戶的請(qǐng)求，通過(guò)JMatLink調(diào)用MATLAB，并通過(guò)VLS計(jì)算結(jié)果返回給用戶； 用戶獲得了服務(wù)器結(jié)果就要執(zhí)行線程操作，而且有利于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)現(xiàn)。 圖2.1數(shù)字通信原理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu) 2.3平臺(tái)運(yùn)行環(huán)境 客戶端操作環(huán)境：虛擬實(shí)驗(yàn)室主要使用J2SE語(yǔ)言開(kāi)發(fā)

15、，而且具備的語(yǔ)言獨(dú)特的平臺(tái)，當(dāng)計(jì)算機(jī)解釋JAVA，可以在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行JVM，然后在所有流行的操作系統(tǒng)下進(jìn)行運(yùn)行。如Microsoft Windows系列，如Windows 98，Windows Me，Windows NT.Windows 2000系列，Sun Solaris，Apple的Macintosh，以及Linux和Unix操作系統(tǒng)。 用戶通過(guò)兩種方法進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)室中，首先要獲得JAVA瀏覽器。但是，不同版本的Netscape和Internet Explorer支持不同版本的Java，因此使用IE和Netscape 6.0或更高版本的瀏覽器需要用戶安裝相應(yīng)版本的Java Plug-in（

16、Java Plug-in）。虛擬實(shí)驗(yàn)室使用的JDK的當(dāng)前版本是1.4。第二種方法是使用Web Start技術(shù)進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室，使用Web Start技術(shù)將自動(dòng)安裝適當(dāng)?shù)腏DK操作環(huán)境。 服務(wù)器端操作環(huán)境：Web服務(wù)器可以安裝在Windows 2000 Server或Windows NT的服務(wù)器端。要在Windows 2000 Server或Windows NT上安裝服務(wù)器，可以選擇IIS5.0或其他Web服務(wù)器。您還可以選擇另一個(gè)平臺(tái)作為Web服務(wù)器，如Linux + Apache。在這個(gè)平臺(tái)上，我們使用Tomcat 5.5相關(guān)組件，屬性等文件發(fā)布。 3數(shù)字通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

17、 3.1 MATLAB的通信機(jī)制 3.1.1 JMatLink簡(jiǎn)介 1999年，德國(guó)Stefan Mueller博士成功地建立了一種JMatLink新接口,有利于Java調(diào)用MATLAB算法庫(kù)，由于這些年在不斷的改進(jìn)，出現(xiàn)了比較成熟的軟件產(chǎn)品。 JMatLink的所有的方法都是本機(jī)方法，主要通過(guò)非語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)。 這些方法是Windows 95 / 98I NT / 2000，各種UNIX平臺(tái)可以支持一些框架而無(wú)需更改源代碼。 JMatLink被定義為繼承自java.lang.Thread的類。 3.1.2 JMatLink的內(nèi)部機(jī)制 為了實(shí)現(xiàn)Java和MATLAB的通信，JMatLi

18、nk主要使用JNI技術(shù)，因?yàn)楹退鸍NI進(jìn)行視圖是比較輕松的而且要容易，可以開(kāi)展實(shí)時(shí)的通訊，讓連接服務(wù)器的問(wèn)題得到更好的解決，主要包含了以下部分： 基礎(chǔ)設(shè)施，提供了一種新的組件，可以知道系統(tǒng)的聯(lián)合系統(tǒng)； 程序設(shè)計(jì)模型，要鼓勵(lì)分布式服務(wù)產(chǎn)品的獲得， 服務(wù)。作為聯(lián)合系統(tǒng)的一部分，為其他的成員提供功能。 3.2服務(wù)器端主要模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 3.2.1服務(wù)器管理界面 對(duì)于代理服務(wù)器管理模塊而言要進(jìn)行服務(wù)，積極地開(kāi)展日常工作配置，進(jìn)行控制以及維護(hù)以及MATLAB的開(kāi)啟和關(guān)閉等。 為了能夠完成模塊的功能，首先使用Swing技術(shù)開(kāi)發(fā)服務(wù)管理界面，為操作員的圖形界面提供一個(gè)窗口，方便使用。 管理界

19、面執(zhí)行以下功能： （1）在Web服務(wù)器發(fā)布服務(wù)中，用戶在打開(kāi)接口發(fā)送呼叫之前初始化請(qǐng)求； （2）當(dāng)后臺(tái)操作接受用戶請(qǐng)求后，分析數(shù)據(jù)流后，顯示相關(guān)信息，輕松管理視圖，包括客戶端地址，哪些組件連接； （3）打開(kāi)和關(guān)閉MATLAB計(jì)算引擎； （4）其他輔助功能，包括配置，退出服務(wù)，日志顯示。 3.2.2線程池的詳細(xì)設(shè)計(jì) 很多服務(wù)器的應(yīng)用程序被設(shè)計(jì)用來(lái)處理各種短任務(wù)，主要是通過(guò)某種方法的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)入到服務(wù)器中，或者是通過(guò)數(shù)據(jù)查詢庫(kù)，不管請(qǐng)求是怎么樣的，服務(wù)器應(yīng)用程序經(jīng)常會(huì)發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求任務(wù)，請(qǐng)求的數(shù)量非常多. 建立服務(wù)器應(yīng)用程序的模型主要的目標(biāo)是為了創(chuàng)建一個(gè)新線程然后可以發(fā)出新的請(qǐng)求。一般

20、而言，這種方法對(duì)于原型設(shè)計(jì)非常有效，如果你使用了這種方法促進(jìn)服務(wù)器的應(yīng)用程序工作，那么這種方法的缺點(diǎn)是比較容易得到發(fā)現(xiàn)的，每個(gè)線程對(duì)于缺點(diǎn)是需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的線程，然后要建立線程服務(wù)器還要回線程，，系統(tǒng)的資源損耗比實(shí)際用戶花費(fèi)了更多的時(shí)間。 除了建立開(kāi)銷，線程會(huì)消耗各種資源，導(dǎo)致內(nèi)存出現(xiàn)不足的狀況，最終會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)過(guò)載，為了避免出現(xiàn)資源不足，需要使用一些方法限制各種請(qǐng)求的處理。 線程池主要使用的多個(gè)任務(wù)的線程，線程創(chuàng)建成本實(shí)現(xiàn)的任務(wù)共享，如果線程出現(xiàn)的時(shí)候，那么請(qǐng)求獲得的時(shí)候，獲得的延遲就會(huì)取消，這樣就可以進(jìn)行請(qǐng)求服務(wù)，然后可以進(jìn)行更好的響應(yīng)，對(duì)線程數(shù)目進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)請(qǐng)求的數(shù)量超過(guò)某個(gè)值的時(shí)候，

21、強(qiáng)調(diào)其他新的請(qǐng)求需要及時(shí)的被處理，才能避免資源浪費(fèi)。 3.2.3后臺(tái)調(diào)度模塊的設(shè)計(jì) 為異構(gòu)對(duì)象提供調(diào)用服務(wù)。在服務(wù)器端通過(guò)JMatLink創(chuàng)建引擎對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)象方法可以打開(kāi)，關(guān)閉MATLAB計(jì)算引擎基本調(diào)用方法；；單MATLAB計(jì)算引擎提供分布式通話服務(wù)； 任務(wù)調(diào)度和數(shù)據(jù)流分析。用戶的需求從任務(wù)隊(duì)列中做好任務(wù)分析，可以調(diào)用MATLAB算法處理吧，對(duì)數(shù)據(jù)流計(jì)算進(jìn)行分析，通過(guò)這種過(guò)程，客戶端組件就可以獲得以下的處理結(jié)果； 返回MATLAB計(jì)算的結(jié)果。 服務(wù)線程已被安排為單個(gè)任務(wù)，所以相應(yīng)的請(qǐng)求將逐個(gè)返回結(jié)果。 在VLS中，JMatLink作為Java和MATLAB之間的橋梁。 JMatL

22、ink使用Java JN技術(shù)定位和調(diào)用非Java方法（本地化方法），并將C / C ++文件編譯到JMatLink.dll中，該文件還引入了MATLAB庫(kù)函數(shù)。 您可以輕松調(diào)用MATLAB函數(shù)，以便Java可以與MATLAB進(jìn)行通信。 圖3.21 調(diào)用MATLAB請(qǐng)求的序列圖 在平臺(tái)上，主要是使用的通訊工具源代碼編碼，模擬數(shù)字調(diào)制解調(diào)器，主要通過(guò)特殊濾波開(kāi)展數(shù)據(jù)的過(guò)濾，這些功能要根據(jù)開(kāi)發(fā)過(guò)程的規(guī)則，積極的為對(duì)象提供服務(wù)，在現(xiàn)實(shí)生活中，需要解析遠(yuǎn)程客戶的組件信息，然后要配備背景定義的組件類型，當(dāng)配對(duì)完成之后，要通過(guò)引擎調(diào)用方法對(duì)執(zhí)行對(duì)象的傳遞暫停值以及執(zhí)行組建屬性。 MATLAB計(jì)算引擎。

23、 3.3客戶端主要模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 3.3.1用戶操作界面 在實(shí)現(xiàn)用戶界面時(shí)，我們使用Swing用戶界面組件技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)幾個(gè)模塊類，主窗口（MainWindow），主菜單（MainMenu），工具欄（ToolBar），實(shí)驗(yàn)設(shè)備載體（DeviceCarrier）實(shí)驗(yàn)設(shè)備連接器類（DeviceConnector），設(shè)計(jì)面板（DesignPane），屬性編輯類（PropertyEditor）用戶注冊(cè)類 （RegisterClassPane）和結(jié)果面板類（ResultPane）等，其中MainWindow類是實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主要框架，它繼承了JFrame類，整個(gè)數(shù)字通信虛擬實(shí)驗(yàn)用戶界面平臺(tái)布局。 在Ma.

24、inWindow中我們加載了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)窗口，實(shí)驗(yàn)結(jié)果窗口，工具欄和菜單欄；； ToolBar分別創(chuàng)建了五個(gè)實(shí)例對(duì)象，分別運(yùn)行，停止，創(chuàng)建，打開(kāi)并保存實(shí)驗(yàn)過(guò)程； DeviceCarrier類創(chuàng)建對(duì)象是實(shí)驗(yàn)設(shè)備單元中的流，性別和一些屬性值。它具有設(shè)備名、引線、大小、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的URL地址等屬、PropertyEditor類完成了實(shí)驗(yàn)設(shè)備屬性的編輯；設(shè)備的主要完成開(kāi)始，執(zhí)行，停止和顯示結(jié)果。 3.3.2動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)仿真效果 數(shù)字通信實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)表明，實(shí)驗(yàn)需要?jiǎng)討B(tài)和現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，可以從實(shí)驗(yàn)設(shè)備中提取單個(gè)設(shè)備，具有相應(yīng)的動(dòng)態(tài)特性。為了能夠在平臺(tái)上提供這些功能，我們從實(shí)驗(yàn)過(guò)程的數(shù)據(jù)生成和顯

25、示中顯示實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果。 ?1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)產(chǎn)生? 一，實(shí)驗(yàn)數(shù)字信號(hào)課程具有連續(xù)穩(wěn)定的特點(diǎn)，在信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)中應(yīng)與此特征保持一致；那么信號(hào)接收信號(hào)的分量動(dòng)態(tài)變化有正確的方法；最后，信號(hào)應(yīng)準(zhǔn)確符合實(shí)驗(yàn)要求。 在信號(hào)分量中，如動(dòng)態(tài)正弦，余弦，正切等信號(hào)。這些方法被封裝在相應(yīng)的組件方法中，例如產(chǎn)生正弦信號(hào)。相應(yīng)的方法是sinSignal（），為了能達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的精度，該方法返回類型定義為double型；；該循環(huán)用于動(dòng)態(tài)生成預(yù)定義的數(shù)據(jù)數(shù)組N.在實(shí)驗(yàn)組件中，dataNum的值為36，結(jié)果存在result的定長(zhǎng)數(shù)組中。?結(jié)果具有實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性而且是一個(gè)固定長(zhǎng)度的數(shù)組。 當(dāng)一個(gè)組件獲得一個(gè)線程運(yùn)行

26、時(shí)，它的方法被調(diào)用一次，一次生成一個(gè)數(shù)組的36個(gè)字節(jié)，然后傳遞給另一個(gè)組件進(jìn)行處理，直到顯示最后一個(gè)信號(hào)。 2.動(dòng)態(tài)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果 實(shí)驗(yàn)的最終顯示通過(guò)組件獲得的，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)要求不同所以出現(xiàn)了不同的組件，這些組件會(huì)定義緩沖區(qū)對(duì)組件數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，其長(zhǎng)度是dataNum的整數(shù)倍。 setSourceData2（double source）方法在組件方法體中定義，接收的數(shù)組被緩沖到buffe：array中，ScopeData數(shù)組從緩沖區(qū)數(shù)組（從頭到尾）存儲(chǔ)，后面是drawHistogram（）方法調(diào)用ScopeData數(shù)組中的數(shù)據(jù)來(lái)繪制JlnternalFrame對(duì)象。 在組件中，為了在過(guò)程中動(dòng)態(tài)顯

27、示信號(hào)變化，組件設(shè)計(jì)需要定義一個(gè)重要的屬性sleepInterval，可以更好的反應(yīng)信號(hào)的間隔情況。當(dāng)繪制時(shí)，相鄰數(shù)據(jù)之間的間隔是用戶可以設(shè)置sleepInterval的時(shí)間差。這樣，這樣就能夠發(fā)現(xiàn)顯示屏信號(hào)的動(dòng)態(tài)以前。當(dāng)后臺(tái)線程繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，顯示組件繼續(xù)從前一個(gè)組件獲取數(shù)據(jù)，并連續(xù)填充緩沖區(qū)數(shù)組，使得最后顯示的信號(hào)可以連續(xù)流動(dòng)。 3.3.3設(shè)備Bean組件的設(shè)計(jì) 在對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)備開(kāi)發(fā)的時(shí)候，主要使用Java組件對(duì)象技術(shù)，技術(shù)和組件技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，有利于程序得到更好更快的開(kāi)發(fā)，你在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)程序平臺(tái)上得到使用，而且每個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備需要根據(jù)規(guī)范進(jìn)行創(chuàng)建，而且獲得了對(duì)接口調(diào)用，實(shí)踐細(xì)節(jié)被封裝在bea

28、n中，用戶可以添加新的實(shí)驗(yàn)組件，在bean中實(shí)現(xiàn)的方法分別提供的屬性讀取以及改變，促進(jìn)儀器組件屬性的設(shè)置以及讀取，主要使用的各種組件技術(shù)，用戶可以對(duì)設(shè)備自行選擇，對(duì)參數(shù)值進(jìn)行設(shè)計(jì)，bean組建模型可以對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。 一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于特定設(shè)備為了功能得到實(shí)現(xiàn)，我們需要根據(jù)組建方法進(jìn)行訪問(wèn)，施工方法以及相同的那個(gè)平臺(tái)，他主要負(fù)責(zé)變量的組件初始化工作，當(dāng)系統(tǒng)后臺(tái)程序運(yùn)行的過(guò)程中，系統(tǒng)用戶會(huì)設(shè)置默認(rèn)值，；設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)基于其屬性的訪問(wèn)方法訪問(wèn)和修改其組件的屬性值。以下是set和get組件屬性的值。 3.3.4實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行流程 在客戶端，用戶在登錄操作界面中定制了實(shí)驗(yàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)后，實(shí)驗(yàn)設(shè)備根據(jù)實(shí)驗(yàn)

29、過(guò)程進(jìn)行排隊(duì)。所有組件根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)排列在節(jié)點(diǎn)隊(duì)列中。當(dāng)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始并且實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)，節(jié)點(diǎn)隊(duì)列中的元素會(huì)在系統(tǒng)分線程中運(yùn)行，使用到服務(wù)器端，提交接收處理結(jié)果，當(dāng)處理結(jié)果完成后線程就會(huì)開(kāi)始工作，每個(gè)縣城都要對(duì)數(shù)據(jù)接受及輸出，而且結(jié)果會(huì)保留相關(guān)的結(jié)果，是輸入數(shù)據(jù)的輸入線程，為了促進(jìn)后臺(tái)更好的運(yùn)行，開(kāi)發(fā)了核心類Resultpane。 哪個(gè)是對(duì)的？ 有沒(méi)有標(biāo)點(diǎn)符號(hào)？要確定類，主要負(fù)責(zé)對(duì)用戶的實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，形成了比較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，調(diào)用的對(duì)象功能，不能夠隨時(shí)終止實(shí)驗(yàn)，需要恢復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和操作過(guò)程，顯示出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果并且恢復(fù)了操作。該類中的runExperiment方法用于運(yùn)行用戶在實(shí)驗(yàn)室面板中定制的實(shí)驗(yàn)流程。

30、 3.3.5客戶端組建添加的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 對(duì)于基于互聯(lián)網(wǎng)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，豐富的實(shí)驗(yàn)組件至關(guān)重要。開(kāi)發(fā)商試圖通過(guò)考慮平臺(tái)的各個(gè)方面擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)設(shè)備組件。然而，對(duì)于某些特定或特殊的用戶組件，擴(kuò)展組件可能不會(huì)出現(xiàn)在需要的組件中，有些不能夠完成實(shí)驗(yàn)；另外一些研究人員在使用這個(gè)平臺(tái)的時(shí)候，想在Platform上開(kāi)發(fā)一類實(shí)驗(yàn)設(shè)備組件來(lái)測(cè)試組件的正確和模擬性能。因此，客戶端需要允許用戶在本地添加組件。 為了更好的讓用戶對(duì)平臺(tái)組件進(jìn)行測(cè)試，專門(mén)為用戶開(kāi)發(fā)了相關(guān)的功能模塊，這種技術(shù)開(kāi)發(fā)規(guī)范以及新的平臺(tái)組件模型為基礎(chǔ)，用戶可以根據(jù)組件進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)以及平臺(tái)的設(shè)計(jì)，而且根據(jù)的平臺(tái)設(shè)計(jì)流程，擴(kuò)展平臺(tái)組件。用戶提交這

31、些組件可以與現(xiàn)有的平臺(tái)組件一起使用，以通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果驗(yàn)證和檢測(cè)用戶提交的組件。 圖3-12顯示了在用戶選擇要加載的bean的類路徑之后，URLC1assLoader類完成了代碼的加載。 Introspector類獲取加載的bean的內(nèi)部信息，并返回BeanInfo的對(duì)象。 該對(duì)象包含bean的屬性和方法描述，并將信息發(fā)送到RegisteredClassPane對(duì)象。 RegisteredC} lassPane對(duì)象向用戶組件注冊(cè)列表添加一個(gè)新組件，該組件將新組件添加到組件列表中。 此時(shí)，用戶可以選擇平臺(tái)上的組件，添加到測(cè)試和驗(yàn)證。 圖3.2用戶添加自定義組件的協(xié)作圖 Applet數(shù)字

32、簽名的實(shí)現(xiàn)主要包括如下一些步驟: （1）將客戶端需要用到的各種Applet class文件打成far包，即newlab aar；； （2）在網(wǎng)頁(yè)中嵌入Applet，即在平臺(tái)上Entry.html文件中內(nèi)嵌: 的代碼段；； （3）生成證書(shū)及簽名（使用keytool和j arsigner命令），將產(chǎn)生一個(gè)newlab.store的密鑰庫(kù)文件和一個(gè)ne

33、wlab.cert的證書(shū)文件，同時(shí)對(duì)上面已打包的文件進(jìn)行簽名；； （4）新建一個(gè)策略文件applet.policy，其內(nèi)容如下: keystore"http:Il192.168.1.66:80801virtual 1abIDCPlnewlab.store""JKS"；；grant signedBy"newlab" {permission java.io.FilePermission"ALL FILES"，"read"；；}；； （5）修改{java.home}Ijrellib/security目錄下的j ava.security的內(nèi)容，在其中添加上面創(chuàng)建好的applet

34、.policy文件。 通過(guò)Applet數(shù)字簽名，用戶有了訪問(wèn)本地資源的權(quán)限，可以在平臺(tái)上添加自己的設(shè)備Bean組件到平臺(tái)上來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證和測(cè)試。 4實(shí)例-PCM實(shí)驗(yàn) 4.1 PCM的基本原理 在通信原理實(shí)驗(yàn)中，PCM脈碼調(diào)制實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用比較重要，PCM通訊系統(tǒng)如圖4.1，原理包括了以下三個(gè)過(guò)程： （1）取樣。模擬信號(hào)被轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散采樣脈沖序列。其模擬信號(hào)帶寬是周期掃描頻率的2倍以上，使時(shí)間連續(xù)信號(hào)進(jìn)入時(shí)間離散信號(hào)。模擬信號(hào)還包括了原始信號(hào)中的各種信息，所以原始模擬信號(hào)可以不斷的恢復(fù)。 （2）量化。離散時(shí)間連續(xù)幅度采樣信號(hào)被轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間離散振幅數(shù)字信號(hào)。量化分為均勻量化和不

35、均勻量化。 均勻量化是在采樣信號(hào)的范圍內(nèi)均勻地劃分量化電平的量化方法。所得到的量化噪聲是均勻的，與采樣點(diǎn)處的信號(hào)幅度無(wú)關(guān)。因此，當(dāng)信噪比低時(shí)，干擾信噪比高，干擾小，信號(hào)弱，會(huì)產(chǎn)生均勻的量化。當(dāng)信噪比小時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大信號(hào)，當(dāng)信噪比不足時(shí)。 （3）編碼。量化采樣值由一定數(shù)量位的一組脈沖表示。 圖4.1 PCM通信系統(tǒng)方框圖 非均勻量化是基于信號(hào)的不同部分來(lái)確定量化間隔的量化方法。 具體方法的不均勻量化是壓縮擴(kuò)展方法，即發(fā)送方采樣信號(hào)到第一壓縮過(guò)程然后量化，他是解決小信號(hào)均勻量化固定均勻選擇量化間隔的非線性量化 方法，在小信號(hào)密度層中，量化間隔小，而在大信號(hào)稀疏，定量間隔。 根據(jù)CCITT

36、的建議，通常有兩種實(shí)現(xiàn)非均勻量化的方法：一種是北美和日本的15段多線近似（u = 2SS）壓擴(kuò)； 另一個(gè)是歐洲和中國(guó)的13折線近似法（A = 87.56）。 4.2 PCM的詳細(xì)實(shí)現(xiàn) 以代碼PCM代碼為例分析它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。在客戶端中，非均勻A律PCM編碼器組件用pcmcodeA方法編寫(xiě)，具體實(shí)現(xiàn)如下，完成對(duì)MATLAB請(qǐng)求的遠(yuǎn)程調(diào)用的主要方法，并且處理結(jié)果進(jìn)行解析。 4.3實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果分析 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，服務(wù)器端的管理人員要登錄到管理界面中，啟動(dòng)MATLAB，然后實(shí)現(xiàn)初始化之后就可以進(jìn)行請(qǐng)求處理，用戶根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求開(kāi)展實(shí)驗(yàn)工作，具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下： 用戶通過(guò)瀏覽器下載嵌入式Appl

37、et頁(yè)面，將Applet頁(yè)面嵌入JSP頁(yè)面，如圖3-14所示。根據(jù)事件響應(yīng)頁(yè)面，訪問(wèn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)所需的類文件，運(yùn)行用戶界面窗口； 自定義實(shí)驗(yàn)過(guò)程。在均勻量化的情況下，PCM編碼實(shí)驗(yàn)所需的組件包括：“數(shù)字信號(hào)發(fā)生器”，“覆蓋”，“統(tǒng)一PCM量化器”和“信號(hào)示波器”，PCM編碼不均勻量化過(guò)程分為A律和林律，根據(jù)用戶需要選擇實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)例子中，我們選擇了“一種不均勻量化器的方法”進(jìn)行PCM實(shí)驗(yàn)； 實(shí)驗(yàn)設(shè)備組件的參數(shù)情況，在實(shí)驗(yàn)面板區(qū)域要增加這些設(shè)備，，用戶要根據(jù)實(shí)際需求做好列表屬性值的修改； 單擊“運(yùn)行”按鈕，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地檢測(cè)到后臺(tái)設(shè)備的組件，主要是通過(guò)自定義的方式獲得的，在系統(tǒng)的后臺(tái)需要對(duì)這些組

38、件進(jìn)行啟動(dòng)； 數(shù)字信號(hào)發(fā)生器“根據(jù)設(shè)定的參數(shù)生成36字節(jié)的數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到”O(jiān)verlayer“，”O(jiān)verlayer“將疊加結(jié)果發(fā)送到”均勻量化器“，”A律非均勻量化器“信號(hào)示波器資產(chǎn)（1號(hào)）信號(hào)示波器組件（No.1）將在結(jié)果面板上顯示疊加信號(hào)，這個(gè)時(shí)候，另外兩個(gè)組件需要通過(guò)MATLAB調(diào)用庫(kù)函數(shù)，不要發(fā)送呼叫請(qǐng)求，，處理服務(wù)器將結(jié)果返回到數(shù)字信號(hào)示波器組件（No.2）和數(shù)字示波器組件，然后就可以處理三個(gè)示波器組件，面板的顯示信號(hào)可以疊加，均勻量化； 重復(fù)步驟（5），直到用戶點(diǎn)擊停止按鈕。 通過(guò)上述步驟，我們將在ResultPane面板中看到3個(gè)輸出框圖，如圖3-16所示，信號(hào)系統(tǒng)穩(wěn)定

39、的狀態(tài)并且是動(dòng)態(tài)顯示的，左方圖的信號(hào)圖不夠均勻化，中間圖形是一種原始信號(hào)圖，右側(cè)圖形是進(jìn)行均勻采樣的結(jié)果。 在本實(shí)驗(yàn)中，我們可以從信號(hào)中得到信號(hào)結(jié)果，用戶對(duì)PCM原理有更多的理解和掌握，對(duì)于教學(xué)，也是一個(gè)有意補(bǔ)充的，這在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)發(fā)揮了遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)重要的配套作用。 在數(shù)字原理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，包括了PCM實(shí)驗(yàn)，而且進(jìn)行了濾波以及信號(hào)頻譜分析，調(diào)制解調(diào)，數(shù)字基帶信號(hào)的傳輸?shù)葘?shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都有用戶實(shí)現(xiàn)組件，。 濾波器實(shí)驗(yàn)：在本實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了兩種類型的濾波器，即FIR和Butterworth濾波器。低通，帶通，高通和帶阻濾波器被開(kāi)發(fā)用于不同的濾波要求。該信號(hào)頻譜分析實(shí)驗(yàn)：快速傅立葉頻譜轉(zhuǎn)換器，快

40、速傅里葉相變換器等。 數(shù)字通帶調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)：數(shù)字通帶調(diào)制器，數(shù)字通帶解調(diào)器等。 數(shù)字基帶信號(hào)傳輸：模式轉(zhuǎn)換器，模式顯示等。 除了上述關(guān)于主要組件的各種實(shí)驗(yàn)之外，還開(kāi)發(fā)了具有不同顯示器組件的實(shí)驗(yàn)，包括數(shù)字示波器，信號(hào)示波器等。 5總結(jié)及展望 在數(shù)字通信原理的基礎(chǔ)上，本文提出了基于Java和MATLAB的數(shù)字通信原理虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并詳細(xì)介紹了平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。用戶請(qǐng)求進(jìn)行遠(yuǎn)程用戶訪問(wèn)和處理已被完整描述。該平臺(tái)滿足遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)需求，視覺(jué)用戶界面允許用戶與平臺(tái)之間的互動(dòng)良好，利用Java語(yǔ)言平臺(tái)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立性，以Java Bean為核心的基于組件的開(kāi)發(fā)模式來(lái)解決系統(tǒng)軟件的重用和互操作性問(wèn)題。同時(shí)

41、，利用MATLAB作為計(jì)算引擎，提高平臺(tái)的仿真性能，簡(jiǎn)化了平臺(tái)組件的開(kāi)發(fā)，縮短了組件開(kāi)發(fā)周期。用戶參與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，數(shù)字通信理論課程將有更深刻的理解和把握，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和研究起著催化作用，具有實(shí)際價(jià)值。 由于時(shí)間和人員的限制，基于Java和MATLAB集成數(shù)字通信原理的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已經(jīng)按計(jì)劃完成了一些基本功能，但仍有很多方面的工作要完善。為了更好地滿足電腦遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，使用戶更加深入了解和掌握數(shù)字通信的原理，虛擬實(shí)驗(yàn)室有一些后續(xù)工作可以進(jìn)行。 參考文獻(xiàn) [1]王麗麗,謝艷輝,劉姝延,臧睦君.“通信原理”精品課程建設(shè)的探索與思考[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào).2017(01) [2]唐萬(wàn)偉

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