用户故事

约翰霍普金斯大学用Simulink建立无线通信虚拟实验室万博1manbetx

挑战

为研究生提供有关无线通讯技术的实际操作介绍

解决方案

利用MATLAB和Simuli万博1manbetxnk建立虚拟实验室,模拟真实世界的通信系统

结果

  • 的虚拟实验室
  • 学生的热情高
  • 更深的理解

“我告诉我们的学生,‘当你们在这里结束时,你们会非常熟悉MATLAB和Simulink,这是这门课的副产品,你们会回来感谢我们的。万博1manbetx’的确如此。”

李·爱德华兹博士,约翰·霍普金斯大学
802.11b 万博1manbetxSimulink仿真,具有逼真的干扰效果。

为研究生提供无线通信实践经验的最有效途径是什么?作为约翰霍普金斯大学(JHU)专业人员工程与应用科学项目的电气与计算机工程(ECE)项目主席,Lee Edwards博士找到了这个问题的一个简单答案。

通过使用Si万博1manbetxmulink, Edwards博士和讲师robin Roddewig在“无线技术入门”课程中提供了实际的实践经验,使研究生能够学习无线应用背后的理论。

Roddewig解释说:“基于Simulin万博1manbetxk的课程有助于我们展示我们所教授的概念。”“万博1manbetxSimulink使我们能够实现我们对这门课程的愿景:在虚拟实验室中教授学生,他们可以用所学的理论和原理进行实践和实验。”

挑战

虽然爱德华兹博士希望这门课程强调实践学习,但他认识到传统硬件实验室环境中固有的一些缺点。除了购买、维护和配置仪器(如示波器、频谱分析仪和信号源)的成本外,传统的实验室设置对从事全职工作的学生也很不方便。

爱德华兹博士补充道:“通常当你建立演示实验室时,它们是固定的,可以预测的。我们想要的是让学生们发展出足够的理解和兴趣来自主探索。”

ECE项目想要一个可视化的软件模拟环境,学生可以在无线通信以及所有项目的课程中使用,并最终用于工业。

解决方案

十年前,爱德华兹博士标准化了MATLAB在JHU教授无线通信。此后不久,Simulink就成为了万博1manbetx本课程的主要仿真环境。如今,MATLAB和Simulink万博1manbetx在每个学期的40门课程中都有使用。

在“无线技术导论”中,学生开发一个无线通信系统模型。本课程首先涵盖所有通信系统的基本原理。尽管许多学生都熟悉MathWorks工具,但本课程假设学生不具备任何先验知识。通过快速傅里叶变换进行频谱分析,学生很快就能熟练使用MATLAB和Simulink。万博1manbetx

爱德华兹博士指出:“学生很自然地就能吸收Simulink, S万博1manbetximulink的图形化特性使其非常适合于课堂,因为学生可以对无线环境进行逼真的模拟,并用框图描述他们正在做的事情。”

然后学生学习各种模拟和数字调制方案。使用Simu万博1manbetxlink,他们对振幅、频率和相位调制进行建模和模拟,以更深入地了解所涉及的波形和频谱。

接下来,本课程探索信道描述和建模,再次使用Simulink演示瑞利衰落和相干带宽等信道特性等基本概念。万博1manbetx学生还使用MATLAB绘制和可视化三维场分布。

在对调制器和解调器建模之后,学生们对无线收发器本身建模和模拟,添加诸如载波恢复、锁相环路和模数转换等功能。

然后,学生们使用Simulink模拟噪声和通万博1manbetx道扰动,并可视化它们的影响。

至此,学生已经建立了一个详细的二元相移键控模型,包括噪声和信道效应以及载波恢复方面。他们用这个模型来模拟IEEE 802.11标准的一些直接序列扩频。

在学习完GSM (Global System for Mobile Communications)的原理后,学生在Simulink中完成了一个完整的802.11模型,该模型包含了扩频与解扩、调制与解调以及信道建模。万博1manbetx

罗德威格和爱德华兹博士目前正在考虑将这门课程放到网上。R万博1manbetxoddewig说:“Simulink在在线课程中效果很好,因为它能让学生按照自己的节奏独立学习。”

结果

  • 的虚拟实验室.R万博1manbetxoddewig说:“Simulink让我们拥有了一个虚拟实验室,可以在普通通信实验室中找到所有的东西,包括范围、频谱分析仪和信号源。“学生们可以用Simulink做任何事情,他们不用去实验室就可以试验自己的万博1manbetx想法。这就是为什么这门课程这么长时间以来如此受欢迎的原因之一。”

  • 学生的热情高.“有了Sim万博1manbetxulink,你可以看到波形以及信号处理和滤波的方式。如果我只能用方程式来教这些东西,学生们就不会那么兴奋了,”Roddewig报告说。

  • 更深的理解.“我们的学生可以轻松地检查和学习我们提供给他们的任何组件。从教育的角度来看,这是至关重要的。”爱德华兹博士解释道。“他们没有使用黑匣子。他们可以看到模型的内部结构以及模型是如何构建的,这对教授他们理论非常有帮助。”

约翰霍普金斯大学是世界上提供校园范围内的MATLAB和Simulink访问的1300所大学之一。万博1manbetx通过校园范围许可,研究人员、教师和学生可以访问最新版本的产品的公共配置,以便在教室、家中、实验室或实地使用。s manbetx 845

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