通信原理远程仿真系统设计与实现(附代码)

【摘要】本文提出了一种基于Matlab和Web技术的远程网络虚拟实验室的构建。该网络虚拟实验室使用了Matlab的网络服务功能，利用Matlab Web Server在WWW环境下建立“网络实验室”, 实现了用户通过Internet访问Matlab Web Server，将数据从网络浏览器上输入，提交给Matlab网络服务器上的Matlab程序进行计算。Matlab借助其强大的计算与图形展示功能，对所得数据进行用户所要求的处理，获得计算的结果或相应的图形结果，并把计算结果和图形直观的显示在浏览器上。本文还介绍了所研制的“网络实验室”的系统结构、开发技术及特色。系统的构建了远程教学的交互式的学习环境，提供了在网上进行实际的科学计算，图形、图象处理等高级应用功能。此外，文中还介绍了解决网络中传递Matlab 命令行语句和数据的方法，以及开发中的优化、安全设计等系统开发的关键技术。此系统同时具备了Web页教育及现实设备实验的优点，可以使实验现象得到直观、形象、准确的表现，能够很好的使受教育者通过Internet随时随地的访问系统，在WWW环境下进行科学实验，而不受资金、位置、师资、人员安全等问题的限制，从浏览器中直接获取试验结果。此系统完善了远程教育模式，具有良好的实用性、通用性及推广价值。
 
【关键词】远程教学  网络实验室  通信原理  Matlab

Communication Principle Remote Simulation System Design and Implementation

Major: Network Engineering  Author: Wang tao  Supervisor: Peng Xianwu
【Abstract】This text has proposed the construction of a kind of long-range fictitious laboratory of network based on Matlab and Web technology. Use the network service function of Matlab in this fictitious laboratory of network, utilize Matlab Web Server to set up " the network laboratory " under the enviroment of WWW, have realized that users visit Matlab Web Server through Internet, input the data from network browser, refer to Matlab procedure on Matlab network server and calculate. Matlab shows the function through its strong calculation and figure, carries on user's treatment required to the income data, the result or corresponding figure result calculated, and the display with ocular a result of calculation and figure is on the browser. This text returns the systematic structure in " network laboratory " developed in place of matchmaker s, develops technology and characteristic. Interactive study environment of systematic construction distance learning, having offered and carried on real scientific caculation on the net, the figure, image processing, etc. use the function advancedly. In addition, have also recommended solving and transmitting Matlab order line sentence and method of the data in t he network in the article, and design the key technology developed when the system in optimization, security of developing. This system possessed webpage education and advantage of the realistic equipment experiment at the same time, can make the experiment phenomenon get the ocular, vivid, accurate behavior, can well enable being passed Internet visit system whenever and wherever possible by the educator, carry on the scientific experiment under the enviroment of WWW, and does not receive the restriction in questions, such as fund, position, teachers, personal security,etc. obtain the result of the test directly from the browser. This system perfects the remote educational pattern, have good practicability, commonability and value to popularize.
【Keywords】 Remote Teaching  The Network Laboratory  Communication Principle

本文的组织安排
为了阐明通信原理远程仿真系统的设计中的主要问题，本论文分为六章，分别简要介绍如下：
第一章，简单介绍系统的功能、模式和相关背景知识，以及论文的章节安排。
第二章，介绍了系统总体规划与结构，开发环境与技术。
第三章，首先主要介绍系统实现所用到的技术。其中包括MATLAB的配置，服务器软件Apache的配置，以及进行通信仿真时的原理。
第四章，介绍了系统的主要功能，包括功能能的模块图及各功能模块所实现的主要功能。
第五章，主要介绍系统开发的一些关键技术,包括系统的扩充设计、优化设计以及系统安全方面的问题。
第六章，主要介绍系统特色与对系统未来的展望。
本文的最后为结论、致谢和参考书目。
 
系统方案设计
Matlab是集通用科学运算、绘图、系统建模和程序语言设计于一体的高效科学计算软件，其主要功能包括数学计算及符号计算、数据分析与可视化等，它使用方便，功能强大，在众多领域中有着非常广泛的应用。Matlab有丰富的工具箱，许多领域的专家为Matlab编写了各种工具箱，这些工具箱提供了用户在特定领域所需的专业函数，这使得用户不必花大量时间编程，就可达到事半功倍的效果。利用MATLAB 6.5工具箱中的Matlab Web Server工具，能使世界各地的用户通过Internet在浏览器上输入数据，在WWW环境中将数据发送给Matlab Web服务器，Matlab借助其强大的计算与图形展示功能与大量稳定可靠的算法库，对所得数据进行用户所要求的处理，获得计算结果或相应的图形结果并以HTML格式返回到客户端，直观的显示在用户的浏览器上。

本系统是在Matlab Web Server基础上进行二次开发，充分利用Matlab Web Server提供的功能，结合HTML语言、Dreamweaver以及Matlab的各种工具箱完成。使用本系统时，首先用户在客户端虚拟实验室页面根据相关内容提示写入数据参数，提交后数据被传至服务器，HTTP后台服务程序对接收到的程序数据进行处理。Matweb接收到信息后传给Matlab Web Server，Matlab Web Server 则根据传来的信息调用相关的M文件并运行该Matlab应用程序，最后，将运行结果按相反的路径传回客户端并调用相应的HTML模板文件生成实验处理结果页面。
在虚拟实验的种类上，本系统将实验分成典型实验和自定义实验。典型实验提供一个虚拟实验操作平台、多种可供选择的控制算法以及与控制算法相应的参数设定文本框。用户可以根据自己的实验要求来选择和设定，观看实验效果，获取实验结果数据。自定义实验，系统只提供一个虚拟实验操作平台，而控制算法由用户自行设计并手动提交到服务器中，由服务器将其与系统自带的函数、工具、数学模型相结合，再来进行数学实验。
Matlab Web Server提供了一系列为实现客户／服务器运算模式的功能函数，在本数学实验系统中应用的有：为生成的图像文件命名的sprintf函数、生成图片文件的wsprintjepg函数、定期删除目录下生成文件的wscleanup函数及根据HTML模板和输出数据生成返回网页的htmlrep函数等。正是有这些功能强大的函数支持，本系统才可以很方便地构建完成。
MATLAB WEB服务器可以同使用WEB浏览器的用户进行动态地交互，用户向服务器发送数据，服务器进行计算分析，把结果（数据或图片）返回到客房的浏览器上显示。

系统特色
本通信原理远程仿真系统面向高校通信原理实验课程，数值计算方法课程设计，利用网页丰富的表现形式提供详尽的教学内容。本系统充分结合了通信原理教学和工具软件，使得提供真实的软件使用环境成为可能。即使在用户的电脑没安装Matlab 的情况下也可以在远程通过网络和浏览器真实地进行交互式的学习，有利于降低教学费用。特别地，在内容上，既包含了主要的通信原理远程仿真实验，还引导学生深入学习通信原理在其它学科的应用。











目 录
摘  要
前  言…………………………………………..……………………………………………….1
1 概述…. …………. …………………………………………………………………………....2
1.1 系统简介 2
1.2 本系统的同类工作国内外状况简介 2
1.3 系统的开发背景介绍 2
1.4 系统的目的意义 3
1.5 本文的组织安排 3
2 系统结构 ……………………………………………………………………………………...4
2.1 系统方案设计 4
2.2 系统硬件结构 5
2.3 系统软件结构 5
2.4  Matlab下的Web应用 6
2.5 基于Matlab的Web应用程序的工作模式 7
2.5.1  B/S 模式 7
2.5.2  B/S与C/S模式比较 8
2.6 系统开发环境 9
2.6.1 操作系统 9
2.6.2 HTTP服务器软件 9
2.6.3 网页设计软件 10
2.6.4 开发软件 10
3 系统实现.. …………………………………………………………………………………...12
3.1 Matlab Web Server的系统需求和安装 12
3.2 Matlab Web Server的工作原理 12
3.3 Matlab Web Server和Apache Web Server配置 13
3.3.1 网络服务器的配置 13
3.3.2 配置Apache Web Server 13
3.3.3 Apache Web Server配置步骤 17
3.3.4 配置Matlab Web Server的系统配置文件 20
3.3.5 配置应用程序信息 20
3.4 Matlab Web服务器应用程序开发 20
3.4.1 Matlab程序和HTML文件的交互过程 21
3.4.2 建立一个向Matlab提交数据的HTML输入文档 21
3.4.3 建立一个显示Matlab计算结果的HTML输出文档 22
3.4.4 建立一个处理输入数据和计算结果的M文件 23
3.4.5 图片的输出问题 24
4 系统实现功能 ……………………………………………………………………………….25
4.1 总体功能模块图 …………………………………………………………………………………………25
4.2 各功能模块实现功能及关键代码 ………………………………………………………………………25
4.2.1 AM频率调制 ……………………………………………………………………………………..25
4.2.2 DSB抑制载波双边带调幅 ……………………………………………………………………….28
4.2.3 SSB单边带调幅 ………………………………………………………………………………….30
4.2.4 FM频率调制 ……………………………………………………………………………………...33
4.2.5 PM相位调制…………………………………………………………………………….…..……35
4.3 各功能的特点…………………………………………………………………………………..………..38
4.4 关于调频，调幅，调相………………………………………………………………..………..…38
5 系统开发的关键技术 ……………………………………………………………………….40
5.1 系统的优化设计 40
5.1.1 设计通用输出文件 40
5.1.2 设计通用输入文件 40
5.2 系统的安全设计 41
(毕业设计)
5.2.1 服务程序安全 42
5.2.2 指定运行端口 42
6 总  结 ……………………………………………………………………………………….43
6.1 系统特色 43
6.2 展望 43
结束语 …………………………………………………………………………………………45
致  谢 …………………………………………………………………………………………46
参考文献 ………………………………………………………………………………………47