一种虚拟仿真通信系统的平台及方法
专利名称：一种虚拟仿真通信系统的平台及方法
技术领域：
本发明涉及一种利用计算机虚拟仿真通信系统的方法，用于高校通信及相关专业 所开发的教学实验系统，属于现代通信技术教学领域。
背景技术：
现代通信技术教学领域对现代通信人才的培养多使用硬件实验箱来研究和测试 通信系统的传输，将函数信号发生器、通信实验箱、示波器和频谱分析仪配套使用，近些年 来，为了解决使用硬件带来的种种问题，现代通信领域已推出几款通信仿真软件，但对比来 看存在以下几方面问题(1)没有针对现代通信教学领域，形成完整的实验教学体系；(2)操作界面抽象，削弱了使用者的积极性；(3)操作形式复杂，增加了使用者的操作难度；(4)操作结果不直观清晰，导致使用效果不理想；针对现在高校通信专业实验教学中所使用的现代通信仿真软件普遍存在的问题， 本发明给出了一种利用计算机软件虚拟仿真通信系统的方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种利用计算件虚拟仿真通信系统的方法，实现对通 信系统在计算机上进行仿真模拟，使其能够辅助教师进行实验授课，帮助学生进行现代通 信技术实验操作。本发明的目的是这样实现的，结合附图，说明如下一种虚拟仿真通信系统的平台，包括用于存储信号处理器件的器件库、用于操作 的实验编辑区和可进行参数设置的器件属性区，它们之间通过工具栏中的工具选项进行实 验操作。所述的器件库包括8个信号处理器件组和一个器件描述区，根据信号处理器件类 型，所述的8个信号处理器件组分别为信号输入输出器、信号运算变换器、模拟/数字调制 器、模拟/数字解调器、信源/信道编码器、信源/信道译码器、扩频/解扩器和自定义器件 分组；所述的器件描述区用于对鼠标指针当前位置的器件实体进行描述。所述的自定义器件分组，用于存储自定义封装器件，使用者将由内建信号处理器 件构成的通信运行线路进行封装，设计成特定功能的信号处理器件，添加到自定义器件分 组。所述的信号处理器件按操作功能又分为直接前驱器件和直接后继器件，所述的直 接前驱器件是指在界面上和该器件输入热点直接相连的器件，直接后继器件是指在界面上 和该器件输出热点直接相连的器件。所述的器件属性区包括基本属性、器件属性和仿真参数，前两种属性为固有属性， 不可更改，仿真参数可以由用户重新设置，主要是针对实验编辑区中鼠标指针当前位置的器件的属性进行操作。所述的器件属性区还包括保存属性、重置属性和默认属性，当所述的实验编辑区 中鼠标指针当前位置的器件的仿真参数设置完成后，可对器件属性进行保存属性、重置属 性和默认属性操作；此外，器件属性区还包括器件属性描述区，对鼠标指针当前位置的器件 属性进行描述。所述的工具栏至少包括连线、校验、运行、封装四项工具。一种虚拟仿真通信系统的平台它还包括一个菜单栏，所述的菜单栏至少包括文 件、编辑、视图、仿真、属性、工具、窗口、和帮助菜单项。一种虚拟仿真通信系统的方法，至少包括以下步骤步骤1 将通信中常用的通信单元、系统虚拟成器件或模块，并将通信链路虚拟成 连接线；步骤2 根据通信系统模型搭建虚拟仿真模型；步骤3 模拟通信系统中的参数调节，对虚拟仿真模型中的虚拟器件进行参数设 置；步骤4 对虚拟仿真模型进行校验；步骤5 若校验失败，则修改虚拟仿真模型或参数，返回到步骤4 ；步骤6 若校验成功，则执行虚拟仿真模型中虚拟器件的运算模型；步骤7 最后显示虚拟仿真模型的仿真结果。所述步骤1中的形成虚拟器件的方法至少包括以下步骤步骤1)熟悉通信单元或系统的功能，抽取出功能形成后台算法，同时提供算法 参数接口 ；步骤2、定制通信单元或系统的前台显示脚本，并提供相应的基本参数；步骤幻用户提供相应的仿真参数，形成虚拟器件。所述步骤1中的形成虚拟模块的方法至少包括以下步骤步骤1)熟悉通信模块的功能，根据已有的器件功能，形成模块功能的虚拟仿真 线路；步骤2)定制通信模块的脚本，包括模块的输入输出热点、显示图片、可选的模 块原理图参数等；步骤3)制作通信模块的后台原理图；步骤4)用户提供模块参数，即选中模块的原理图，若不提供，则选择默认的原理 图，形成虚拟模块。所述步骤幻中的通信模块的后台原理图是指由虚拟器件组成的特殊的虚拟仿真 模型，可以重复使用，可以进行修改。所述步骤2中的搭建虚拟仿真模型支持同时搭建多个虚拟仿真模型，且虚拟仿真 模型包括两类一类是由虚拟器件和连接线组成的普通虚拟仿真模型；一类是由虚拟 模块和连接线组成的模块虚拟仿真模型。所述步骤4中的对虚拟仿真模型进行校验是指对仿真线路的唯一性、仿真线路的 完整性、仿真线路中是否存在环路、仿真线路中的器件参数是否具有合法性和器件I/O接口规则限制进行检查。所述的仿真线路是否是唯一的校验方法包括步骤1)将虚拟仿真模型容器中所有器件实体设置为未访问；步骤2)遍历虚拟仿真模型容器中的第一个器件实体；步骤幻该器件实体是否被访问过，若被访问过，进行步骤9)，若没有被访问，进 行步骤4)；步骤4)若器件实体没有被访问过，则将该器件实体设置为已访问；步骤幻获取该器件实体的第一个没有被访问的直接相邻器件实体；步骤6)判断获得的器件实体是否为空；步骤7)若获得的器件实体是空值时，则进行步骤12)；步骤8)若获得的器件实体不是空值时，则返回步骤3)；步骤9)若器件实体被访问过，则判断该器件实体是否是容器中的最后一个；步骤10)若器件实体不是容器中的最后一个，返回步骤3)；步骤11)若器件实体是容器中的最后一个，则进行步骤12)；步骤12)判断容器中的器件实体是否全部被访问；步骤13):若容器中的器件实体全部都被访问，则该虚拟仿真模型的唯一性是成 立的；步骤14)若容器中的器件实体没有全部都被访问，则该虚拟仿真模型的唯一性 不成立。所述的仿真线路中是否存在环路的校验方法包括步骤1)将虚拟仿真模型容器中没有直接前驱的器件实体存入入度为0的实体向 量 VtEntity 中；步骤2、获取VtEntity中最后一个器件实体，并将其从vtEntity中移除，记录访 问过器件实体数量nCoimt加1 ；步骤幻将该器件实体的所有直接后驱器件实体的入度减1 ；步骤4)将入度减1后为0的器件实体压入vtEntity中；步骤5)判断vtEnt i ty是否为空；步骤6)若vtEntity不是空值，返回步骤2)；步骤7)若vtEntity是空值，则判断nCoimt是否为虚拟仿真模型容器中器件实 体的数量；步骤8)若nCoimt的值不是虚拟仿真模型容器中器件实体的数量，则表示虚拟仿 真模型存在环路；步骤9)若nCoimt的值是虚拟仿真模型容器中器件实体的数量，则表示虚拟仿真 模型不存在环路。所述的器件实体是将器件库中的器件拖拽到实验区中所形成的，入度是指器件实 体的输入路数。所述步骤6中虚拟仿真模型的运行方法至少包括步骤1)遍历虚拟仿真模型中的所有虚拟器件，运用多线程技术将所有虚拟器件 的线程都运行起来；
步骤幻由于存在直接前驱器件的虚拟器件运算模型的执行需要一定数量输入 信号的到来，才能触发其运算模型的运行，因此刚开始它们都处于阻塞状态；步骤3)执行仿真模型中的信号源器件，因为它们没有直接前驱器件，不需要其 他器件输出信号的触发；步骤4)信号源的运算模型执行完成后，将其输出信号作为其直接后继器件的输 入信号，并触发其直接后继器件的运行线程，该直接后继器件的输入信号数量计数加1 ；步骤幻当该直接后继器件的输入信号满足一定数量后，其运行线程将被唤醒， 执行其运算模型；步骤6)判断当前执行的器件是否不存在直接后继器件，若否则返回步骤4)，若 是则进行步骤7)；步骤7)判断是否所有的不存在直接后继器件的器件运算模型都已经执行完毕， 若未执行完毕，则随机选择另一个输入信号数量已满足的器件运算模型执行，若已执行完 毕，则仿真模型运行完毕。所述步骤7中显示虚拟仿真模型的仿真结果采用弹出式信号输出窗体，结果视图 包括连续波形、离散脉冲和字符串，信号输出器窗体可对结果视图进行保存、编辑、隐藏、最 小化、最大化和关闭。本方法发明的有益效果是采用多线程事件同步机制很好地实现虚拟器件运算模 型的I/O对接，实现了整个仿真线路的仿真运行，学生可方便灵活地利用丰富的信号处理 器件设计各种实验方案，对比观测分析各点通信系统传输结果和传输性能。既能辅助老师 教学又能激发学生兴趣；既能巩固学生的理论基础知识，又能增强学生的动手创新能力。
图1为本发明虚拟仿真通信系统的平台构成图及幅度调制解调实施例
图2为本发明计算机程序实现总流程图3为本发明虚拟器件的实现流程图4为本发明虚拟模块的实现流程图5为本发明虚拟仿真模型唯一性的校验方法流程图6为本发明虚拟仿真模型是否存在环路的校验方法流程图7为本发明虚拟仿真运行流程图8为本方法发明的虚拟模块实验实例图9为图8中生成的模块原理图。
具体实施例方式以下通过实施例对本发明进行进一步的描述，结合附图，说明如下本发明提供的一种虚拟仿真通信系统的平台及方法，所实现的系统能够支持通信 原理和移动通信两大部分实验体系的实验操作，具体实验内容为信号与频谱、数字基带传 输系统、模拟信号的数字传输、模拟调制和解调、数字调制和解调、信道编码、信道与噪声、 同步原理、多址技术、扩频通信、OFDM技术、GSM时分多址技术、信源编码与数据压缩、GSM系 统数据传输、CDMA系统数据传输、TD-SCDMA系统数据传输。
一种虚拟仿真通信系统的平台，如图1所示平台提供了一个含有丰富的信号处 理器件的器件库，设计了一个操作灵活的实验编辑区，使用者可直接将器件库中所需的信 号处理器件一一拖拽到实验编辑区，然后通过器件属性区的交互式接口，对实验编辑区的 器件属性进行灵活设置，再使用工具栏中的各项工具完成实验操作，通过弹出的信号输出 窗口获得清晰直观的实验结果，并且可同时观察多个结果视图，对比分析通信系统性能。所述的器件库根据信号处理器件类型包含8个信号处理器件组，分别为信号输入 输出器、信号运算变换器、模拟/数字调制器、模拟/数字解调器、信源/信道编码器、信源 /信道译码器、扩频/解扩器和自定义器件分组。具体器件为①信号输入输出器，包括正弦/余弦波、随机信号、信号输出器、锯齿 波、线性调频扫频信号、萨函数、方波、非周期三角波、非周期方波、指数信号、阶跃信号、脉 冲序列、全1信号和全0信号；②信号运算变换器，包括信道、噪声、傅里叶变换器、加法器、 乘法器、合并器、异或器、卷积器、信号平移、尺度变换、二进制变换、误码率、干扰比特、抽 样、均勻量化、压缩、扩张、声音格式转换、指数FFT、指数采样DFT、指数采样、指数恢复、滤 波器、码型变换器、码型反变化器、反相器、选通开关、选相开关、抽样判决器、整流器、直流 分量、包络检波器和希尔伯特变换器；③模拟/数字调制器，包括幅度调制、角度调制、2ASK 调制、2FSK调制、PSK调制、4ASK调制、4FSK调制、QPSK调制、OQPSK调制、MQAM调制、OFDM调 制、GMSK调制和音频调制；④模拟/数字解调器，包括幅度解调、角度解调、2ASK解调、2FSK 解调、PSK解调、4ASK解调、4FSK解调、QPSK解调、OQPSK解调、MQAM解调、OFDM解调、GMSK 解调和音频解调；⑤信源/信道编码器，包括CRC编码、PCM编码、[7，4]循环码编码、卷积编 码、交织、GSM外编码、GSM内编码、Turbo码编码、线性分组编码；⑥信源/信道译码器，包括 CRC译码、PCM译码、[7，4]循环译码、维特比译码、反交织、GSM外译码、GSM内译码、Turbo 码译码和线性分组码译码；⑦扩频/解扩器，包括m序列、Bark码、直接序列扩频、直接序列 解扩、跳频扩频、跳频解扩。所述的自定义器件分组，用于存储自定义封装器件，使用者将由内建信号处理器 件构成的通信运行线路进行封装，设计成特定功能的信号处理器件，添加到自定义器件分组。所述的信号处理器件按操作功能又分为直接前驱器件和直接后继器件，所述的直 接前驱器件是指在界面上和该器件输入热点直接相连的器件，直接后继器件是指在界面上 和该器件输出热点直接相连的器件。所述的器件属性栏包括基本属性、器件属性和仿真参数，前两种属性为固有属性， 不可更改，仿真参数可以由用户重新设置，主要是针对实验编辑区中鼠标指针当前位置的 器件的属性进行操作。①基本属性，包括实验名称(标识)、视图坐标信息。②器件属性，包括器件名称、器件组别、最大输入器件数量等信息。③仿真参数，参与仿真运算的参数。以正弦/余弦信号发生器为例，其仿真参数有 振幅、频率、初始相位、类型、起始时间、时间间隔和终止时间。所述的所述的器件属性栏还包括保存属性、重置属性和默认属性，当所述的实验 编辑区中鼠标指针当前位置的器件的仿真参数设置完成后，可对器件属性进行保存属性、 重置属性和默认属性操作；此外，器件属性栏还包括器件属性描述区，对鼠标指针当前位置
10的器件属性进行描述。①保存属性保存参数列表中的信息为器件属性，程序启动后将为器件加载此参 数。②重置属性重置属性列表中的信息，重置信息与程序启动后自动加载的信息相 同。③默认属性还原出厂设置属性，程序启动后将加载出厂设置信息。器件属性描述区解释说明选中属性项，与选中项联动显示。所述的工具栏至少包括连线、校验、运行、封装四项工具。所述的工具栏还包括新建、打开、保存、另存为、复制、粘贴、删除、查找、指针、全 选、清除工具。它还包括一个菜单栏。所述的菜单栏至少包括文件、编辑、视图、仿真、属性、工具、窗口、和帮助菜单项。任何提供信号输出的器件实体均可在其输出热点上额外接入信号输出器件实体。 每一个信号输出器实体均与唯一信号输出窗口关联，窗口有两种状态显示与隐藏。实验编辑区可同时弹出多个信号输出窗口，信号输出窗口置于最上层。信号输出 窗口具有标题栏，标题显示与之关联的信号输出器仿真参数标题，标题栏按钮功能从左至 右依次为保存波形、编辑波形、隐藏波形、最小化、最大化和关闭。在所述的虚拟仿真通信系统的平台上进行实验的操作步骤为从器件库拖拽所需信号处理器件到实验编辑区；用连接线将直接后继器件的输出热点连接到下一个直接前驱器件的输入热点，直 到最后连接到直接前驱器件的输入热点上，完成虚拟仿真线路连接；模拟通信系统中的参数调节，对虚拟仿真线路中的虚拟器件进行参数设置；点击工具栏的校验按钮，进行虚拟仿真线路校验；若校验失败，则根据提示信息对虚拟仿真线路进行修改，若校验成功，点击工具栏 的运行按钮，进行虚拟仿真线路运行。利用信号输出器窗体观测信号波形。实施例1以幅度调制解调实验为例，如图1，虚拟通信实验箱标题栏显示“虚拟通信实验 箱-幅度调制”；从器件库的器件组的信号输入输出器中，拖拽正弦/余弦波到实验编辑区， 从模拟/数字调制器中拖拽幅度调制器到实验编辑区，从模拟/数字解调器中拖拽幅度解 调器到实验编辑区，从信号输入输出器中拖拽3个信号输出器到实验编辑区；使用工具栏中的连线功能，用连接线将正弦/余弦波器件的输出热点，连接到幅 度调制器件的输入热点，将幅度调制器的输出热点，连接到幅度解调器的输入热点，将正弦 /余弦波器件的输出热点、幅度调制器件的输出热点和幅度解调器件的输出热点分别连接 到信号输出器的输入热点；使用工具栏中的校验功能，对连接好的仿真线路进行唯一性、完整性、环路、参数 合法性和I/O接口规则限制校验；若校验不成功，则根据提示信息进行修改，若校验成功， 对器件属性的仿真参数进行合理设置，对设置好的属性还可进行保存属性、重置属性和默认属性操作；使用工具栏中的运行功能，运行仿真线路，这时由信号输出器弹出信号输出器 窗体，实验结果波形显示在波形显示区，可对实验结果波形进行保存波形、编辑波形、隐藏 波形、最小化、最大化和关闭波形操作；保存实验编辑区，设置实验编辑区名称；对于实验编辑区视图可通过菜单栏进行 设置。从器件库拖拽器件时，可参照器件描述进行操作，在器件属性中进行仿真参数设置 时，可参照属性描述进行合理设置；状态栏联动显示当前的操作状态。通过鼠标同时选中幅度调制器和幅度解调器，使用工具栏中的封装功能，封装成 一个信号处理器件，添加到器件组的自定义器件分组中。实施例2本实例主要是介绍利用软件通信实验箱虚拟器件模拟硬件实验箱来实现AM调制 和解调。如图8，将[信号源]模块的信号输出点“模拟信号源1”连接到[PAM/AM]模块的 信号输入点“AM-IN”;将[信号源]模块的信号输出点“模拟信号源2”连接到[PAM/AM]模 块的载波输入点“AM-载波”；将[PAM/AM]模块的调制信号输出点“AM-0UT”连接到[频谱 分析]模块的信号输入点“信号-IN”;在[PAM/AM]模块的“AM-0UT”热点出，鼠标右键选择 “连接示波器”；点击界面右下角的生成原理图按钮，生成由虚拟器件组成的模块原理图，如 图9，显示在实验区；使用工具栏中校验、运行功能，最终观察模拟结果。
权利要求
1.一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于包括用于存储信号处理器件的器件库 (1)、用于操作的实验编辑区(2)和可进行参数设置的器件属性区(3)，它们之间通过工具 栏中的工具选项进行实验操作。
2.根据权利要求1所述的一种虚拟通信实验箱操作平台，其特征在于所述的器件库 (1)包括8个信号处理器件组和一个器件描述区( ，根据信号处理器件类型，所述的8个 信号处理器件组分别为信号输入输出器、信号运算变换器、模拟/数字调制器、模拟/数字 解调器、信源/信道编码器、信源/信道译码器、扩频/解扩器和自定义器件分组；所述的器 件描述区(5)用于对鼠标指针当前位置的器件实体进行描述。
3.根据权利要求2所述的一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于所述的自定义 器件分组，用于存储自定义封装器件，使用者将由内建信号处理器件构成的通信运行线路 进行封装，设计成特定功能的信号处理器件，添加到自定义器件分组。
4.根据权利要求2所述的一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于所述的信号处 理器件按操作功能又分为直接前驱器件和直接后继器件，所述的直接前驱器件是指在界面 上和该器件输入热点直接相连的器件，直接后继器件是指在界面上和该器件输出热点直接 相连的器件。
5.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于所述的器件属 性区( 包括基本属性、器件属性和仿真参数，前两种属性为固有属性，不可更改，仿真参 数可以由用户重新设置，主要是针对实验编辑区中鼠标指针当前位置的器件的属性进行操 作。
6.根据权利要求5所述的一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于所述的器件属 性区( 还包括保存属性、重置属性和默认属性，当所述的实验编辑区中鼠标指针当前位 置的器件的仿真参数设置完成后，可对器件属性进行保存属性、重置属性和默认属性操作； 此外，器件属性区C3)还包括器件属性描述区(6)，对鼠标指针当前位置的器件属性进行描 述。
7.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于所述的工具栏 (4)至少包括连线、校验、运行、封装四项工具。
8.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于它还包括一个 菜单栏(7)，所述的菜单栏(7)至少包括文件、编辑、视图、仿真、属性、工具、窗口、和帮助菜 单项。
9.一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于至少包括以下步骤步骤1 将通信中常用的通信单元、系统虚拟成器件或模块，并将通信链路虚拟成连接线.一入 ，步骤2 根据通信系统模型搭建虚拟仿真模型；步骤3 模拟通信系统中的参数调节，对虚拟仿真模型中的虚拟器件进行参数设置；步骤4 对虚拟仿真模型进行校验；步骤5 若校验失败，则修改虚拟仿真模型或参数，返回到步骤4 ；步骤6 若校验成功，则执行虚拟仿真模型中虚拟器件的运算模型；步骤7 最后显示虚拟仿真模型的仿真结果。
10.根据权利要求9所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述步骤1中的形成虚拟器件的方法至少包括以下步骤步骤1)熟悉通信单元或系统的功能，抽取出功能形成后台算法，同时提供算法参数 接口 ；步骤幻定制通信单元或系统的前台显示脚本，并提供相应的基本参数； 步骤幻用户提供相应的仿真参数，形成虚拟器件。
11.根据权利要求9所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述步骤1中 的形成虚拟模块的方法至少包括以下步骤步骤1)熟悉通信模块的功能，根据已有的器件功能，形成模块功能的虚拟仿真线路； 步骤2)定制通信模块的脚本，包括模块的输入输出热点、显示图片、可选的模块原 理图参数等；步骤3)制作通信模块的后台原理图；步骤4)用户提供模块参数，即选中模块的原理图，若不提供，则选择默认的原理图， 形成虚拟模块。
12.根据权利要求11所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述步骤3) 中的通信模块的后台原理图是指由虚拟器件组成的特殊的虚拟仿真模型，可以重复使用， 可以进行修改。
13.根据权利要求9所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述步骤2中 的搭建虚拟仿真模型支持同时搭建多个虚拟仿真模型，且虚拟仿真模型包括两类一类是 由虚拟器件和连接线组成的普通虚拟仿真模型；一类是由虚拟模块和连接线组成的模块虚 拟仿真模型。
14.根据权利要求9所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述步骤4中 的对虚拟仿真模型进行校验是指对仿真线路的唯一性、仿真线路的完整性、仿真线路中是 否存在环路、仿真线路中的器件参数是否具有合法性和器件I/O接口规则限制进行检查。
15.根据权利要求、14所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述的仿真 线路是否是唯一的校验方法包括步骤1)将虚拟仿真模型容器中所有器件实体设置为未访问； 步骤幻遍历虚拟仿真模型容器中的第一个器件实体；步骤幻该器件实体是否被访问过，若被访问过，进行步骤9)，若没有被访问，进行步 骤4)；步骤4)若器件实体没有被访问过，则将该器件实体设置为已访问；步骤幻获取该器件实体的第一个没有被访问的直接相邻器件实体；步骤6)判断获得的器件实体是否为空；步骤7)若获得的器件实体是空值时，则进行步骤12)；步骤8)若获得的器件实体不是空值时，则返回步骤3)；步骤9)若器件实体被访问过，则判断该器件实体是否是容器中的最后一个；步骤10)若器件实体不是容器中的最后一个，返回步骤3)；步骤11)若器件实体是容器中的最后一个，则进行步骤12)；步骤12)判断容器中的器件实体是否全部被访问；步骤13)若容器中的器件实体全部都被访问，则该虚拟仿真模型的唯一性是成立的；步骤14)若容器中的器件实体没有全部都被访问，则该虚拟仿真模型的唯一性不成立。
16.根据权利要求14所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述的仿真 线路中是否存在环路的校验方法包括步骤1)将虚拟仿真模型容器中没有直接前驱的器件实体存入入度为0的实体向量 VtEntity 中；步骤幻获取VtEntity中最后一个器件实体，并将其从VtEntity中移除，记录访问过 器件实体数量nCount加1 ；步骤幻将该器件实体的所有直接后驱器件实体的入度减1 ； 步骤4)将入度减1后为0的器件实体压入VtEntity中； 步骤5)判断VtEntity是否为空； 步骤6)若VtEntity不是空值，返回步骤2)；步骤7)若VtEntity是空值，则判断nCoimt是否为虚拟仿真模型容器中器件实体的数量；步骤8) =SnCoimt的值不是虚拟仿真模型容器中器件实体的数量，则表示虚拟仿真模 型存在环路；步骤9) =SnCoimt的值是虚拟仿真模型容器中器件实体的数量，则表示虚拟仿真模型 不存在环路。
17.根据权利要求16所述的一种利用计算机虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于 所述的器件实体是将器件库中的器件拖拽到实验区中所形成的，入度是指器件实体的输入 路数。
18.根据权利要求9所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述步骤6中 虚拟仿真模型的运行方法至少包括步骤1)遍历虚拟仿真模型中的所有虚拟器件，运用多线程技术将所有虚拟器件的线 程都运行起来；步骤幻由于存在直接前驱器件的虚拟器件运算模型的执行需要一定数量输入信号 的到来，才能触发其运算模型的运行，因此刚开始它们都处于阻塞状态；步骤3)执行仿真模型中的信号源器件，因为它们没有直接前驱器件，不需要其他器 件输出信号的触发；步骤4)信号源的运算模型执行完成后，将其输出信号作为其直接后继器件的输入信 号，并触发其直接后继器件的运行线程，该直接后继器件的输入信号数量计数加1 ；步骤幻当该直接后继器件的输入信号满足一定数量后，其运行线程将被唤醒，执行 其运算模型；步骤6)判断当前执行的器件是否不存在直接后继器件，若否则返回步骤4)，若是则 进行步骤7)；步骤7)判断是否所有的不存在直接后继器件的器件运算模型都已经执行完毕，若未 执行完毕，则随机选择另一个输入信号数量已满足的器件运算模型执行，若已执行完毕，则 仿真模型运行完毕。
19.根据权利要求9所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述步骤7中显示虚拟仿真模型的仿真结果采用弹出式信号输出窗体，结果视图包括连续波形、离散脉 冲和字符串，信号输出器窗体可对结果视图进行保存、编辑、隐藏、最小化、最大化和关闭。
全文摘要
本发明属于现代通信技术教学领域。一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于包括用于存储信号处理器件的器件库(1)、用于操作的实验编辑区(2)和可进行参数设置的器件属性区(3)，它们之间通过工具栏(4)中的工具选项进行实验操作。一种虚拟仿真通信系统的方法，涉及将通信中常用的通信单元、系统虚拟成器件或模块，并将通信链路虚拟成连接线，根据通信系统模型搭建虚拟仿真模型；然后模拟通信系统中的参数调节，对虚拟仿真模型中的虚拟器件进行参数设置，最后对虚拟仿真模型进行校验，最后显示虚拟仿真模型的仿真结果。本发明实现的系统能够将硬件通信实验箱在计算机上进行模拟仿真，学生可方便灵活地利用丰富的信号处理器件设计各种实验方案。
文档编号G09B9/00GK102097018SQ20111000120
公开日2011年6月15日 申请日期2011年1月6日 优先权日2011年1月6日
发明者尚中飞, 张洪海, 曹岩, 柯明明, 潘立华, 王金环, 王陈章, 蒋一川 申请人:吉林中软吉大信息技术有限公司
技术领域：
本发明涉及一种利用计算机虚拟仿真通信系统的方法，用于高校通信及相关专业 所开发的教学实验系统，属于现代通信技术教学领域。
背景技术：
现代通信技术教学领域对现代通信人才的培养多使用硬件实验箱来研究和测试 通信系统的传输，将函数信号发生器、通信实验箱、示波器和频谱分析仪配套使用，近些年 来，为了解决使用硬件带来的种种问题，现代通信领域已推出几款通信仿真软件，但对比来 看存在以下几方面问题(1)没有针对现代通信教学领域，形成完整的实验教学体系；(2)操作界面抽象，削弱了使用者的积极性；(3)操作形式复杂，增加了使用者的操作难度；(4)操作结果不直观清晰，导致使用效果不理想；针对现在高校通信专业实验教学中所使用的现代通信仿真软件普遍存在的问题， 本发明给出了一种利用计算机软件虚拟仿真通信系统的方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种利用计算件虚拟仿真通信系统的方法，实现对通 信系统在计算机上进行仿真模拟，使其能够辅助教师进行实验授课，帮助学生进行现代通 信技术实验操作。本发明的目的是这样实现的，结合附图，说明如下一种虚拟仿真通信系统的平台，包括用于存储信号处理器件的器件库、用于操作 的实验编辑区和可进行参数设置的器件属性区，它们之间通过工具栏中的工具选项进行实 验操作。所述的器件库包括8个信号处理器件组和一个器件描述区，根据信号处理器件类 型，所述的8个信号处理器件组分别为信号输入输出器、信号运算变换器、模拟/数字调制 器、模拟/数字解调器、信源/信道编码器、信源/信道译码器、扩频/解扩器和自定义器件 分组；所述的器件描述区用于对鼠标指针当前位置的器件实体进行描述。所述的自定义器件分组，用于存储自定义封装器件，使用者将由内建信号处理器 件构成的通信运行线路进行封装，设计成特定功能的信号处理器件，添加到自定义器件分 组。所述的信号处理器件按操作功能又分为直接前驱器件和直接后继器件，所述的直 接前驱器件是指在界面上和该器件输入热点直接相连的器件，直接后继器件是指在界面上 和该器件输出热点直接相连的器件。所述的器件属性区包括基本属性、器件属性和仿真参数，前两种属性为固有属性， 不可更改，仿真参数可以由用户重新设置，主要是针对实验编辑区中鼠标指针当前位置的器件的属性进行操作。所述的器件属性区还包括保存属性、重置属性和默认属性，当所述的实验编辑区 中鼠标指针当前位置的器件的仿真参数设置完成后，可对器件属性进行保存属性、重置属 性和默认属性操作；此外，器件属性区还包括器件属性描述区，对鼠标指针当前位置的器件 属性进行描述。所述的工具栏至少包括连线、校验、运行、封装四项工具。一种虚拟仿真通信系统的平台它还包括一个菜单栏，所述的菜单栏至少包括文 件、编辑、视图、仿真、属性、工具、窗口、和帮助菜单项。一种虚拟仿真通信系统的方法，至少包括以下步骤步骤1 将通信中常用的通信单元、系统虚拟成器件或模块，并将通信链路虚拟成 连接线；步骤2 根据通信系统模型搭建虚拟仿真模型；步骤3 模拟通信系统中的参数调节，对虚拟仿真模型中的虚拟器件进行参数设 置；步骤4 对虚拟仿真模型进行校验；步骤5 若校验失败，则修改虚拟仿真模型或参数，返回到步骤4 ；步骤6 若校验成功，则执行虚拟仿真模型中虚拟器件的运算模型；步骤7 最后显示虚拟仿真模型的仿真结果。所述步骤1中的形成虚拟器件的方法至少包括以下步骤步骤1)熟悉通信单元或系统的功能，抽取出功能形成后台算法，同时提供算法 参数接口 ；步骤2、定制通信单元或系统的前台显示脚本，并提供相应的基本参数；步骤幻用户提供相应的仿真参数，形成虚拟器件。所述步骤1中的形成虚拟模块的方法至少包括以下步骤步骤1)熟悉通信模块的功能，根据已有的器件功能，形成模块功能的虚拟仿真 线路；步骤2)定制通信模块的脚本，包括模块的输入输出热点、显示图片、可选的模 块原理图参数等；步骤3)制作通信模块的后台原理图；步骤4)用户提供模块参数，即选中模块的原理图，若不提供，则选择默认的原理 图，形成虚拟模块。所述步骤幻中的通信模块的后台原理图是指由虚拟器件组成的特殊的虚拟仿真 模型，可以重复使用，可以进行修改。所述步骤2中的搭建虚拟仿真模型支持同时搭建多个虚拟仿真模型，且虚拟仿真 模型包括两类一类是由虚拟器件和连接线组成的普通虚拟仿真模型；一类是由虚拟 模块和连接线组成的模块虚拟仿真模型。所述步骤4中的对虚拟仿真模型进行校验是指对仿真线路的唯一性、仿真线路的 完整性、仿真线路中是否存在环路、仿真线路中的器件参数是否具有合法性和器件I/O接口规则限制进行检查。所述的仿真线路是否是唯一的校验方法包括步骤1)将虚拟仿真模型容器中所有器件实体设置为未访问；步骤2)遍历虚拟仿真模型容器中的第一个器件实体；步骤幻该器件实体是否被访问过，若被访问过，进行步骤9)，若没有被访问，进 行步骤4)；步骤4)若器件实体没有被访问过，则将该器件实体设置为已访问；步骤幻获取该器件实体的第一个没有被访问的直接相邻器件实体；步骤6)判断获得的器件实体是否为空；步骤7)若获得的器件实体是空值时，则进行步骤12)；步骤8)若获得的器件实体不是空值时，则返回步骤3)；步骤9)若器件实体被访问过，则判断该器件实体是否是容器中的最后一个；步骤10)若器件实体不是容器中的最后一个，返回步骤3)；步骤11)若器件实体是容器中的最后一个，则进行步骤12)；步骤12)判断容器中的器件实体是否全部被访问；步骤13):若容器中的器件实体全部都被访问，则该虚拟仿真模型的唯一性是成 立的；步骤14)若容器中的器件实体没有全部都被访问，则该虚拟仿真模型的唯一性 不成立。所述的仿真线路中是否存在环路的校验方法包括步骤1)将虚拟仿真模型容器中没有直接前驱的器件实体存入入度为0的实体向 量 VtEntity 中；步骤2、获取VtEntity中最后一个器件实体，并将其从vtEntity中移除，记录访 问过器件实体数量nCoimt加1 ；步骤幻将该器件实体的所有直接后驱器件实体的入度减1 ；步骤4)将入度减1后为0的器件实体压入vtEntity中；步骤5)判断vtEnt i ty是否为空；步骤6)若vtEntity不是空值，返回步骤2)；步骤7)若vtEntity是空值，则判断nCoimt是否为虚拟仿真模型容器中器件实 体的数量；步骤8)若nCoimt的值不是虚拟仿真模型容器中器件实体的数量，则表示虚拟仿 真模型存在环路；步骤9)若nCoimt的值是虚拟仿真模型容器中器件实体的数量，则表示虚拟仿真 模型不存在环路。所述的器件实体是将器件库中的器件拖拽到实验区中所形成的，入度是指器件实 体的输入路数。所述步骤6中虚拟仿真模型的运行方法至少包括步骤1)遍历虚拟仿真模型中的所有虚拟器件，运用多线程技术将所有虚拟器件 的线程都运行起来；
步骤幻由于存在直接前驱器件的虚拟器件运算模型的执行需要一定数量输入 信号的到来，才能触发其运算模型的运行，因此刚开始它们都处于阻塞状态；步骤3)执行仿真模型中的信号源器件，因为它们没有直接前驱器件，不需要其 他器件输出信号的触发；步骤4)信号源的运算模型执行完成后，将其输出信号作为其直接后继器件的输 入信号，并触发其直接后继器件的运行线程，该直接后继器件的输入信号数量计数加1 ；步骤幻当该直接后继器件的输入信号满足一定数量后，其运行线程将被唤醒， 执行其运算模型；步骤6)判断当前执行的器件是否不存在直接后继器件，若否则返回步骤4)，若 是则进行步骤7)；步骤7)判断是否所有的不存在直接后继器件的器件运算模型都已经执行完毕， 若未执行完毕，则随机选择另一个输入信号数量已满足的器件运算模型执行，若已执行完 毕，则仿真模型运行完毕。所述步骤7中显示虚拟仿真模型的仿真结果采用弹出式信号输出窗体，结果视图 包括连续波形、离散脉冲和字符串，信号输出器窗体可对结果视图进行保存、编辑、隐藏、最 小化、最大化和关闭。本方法发明的有益效果是采用多线程事件同步机制很好地实现虚拟器件运算模 型的I/O对接，实现了整个仿真线路的仿真运行，学生可方便灵活地利用丰富的信号处理 器件设计各种实验方案，对比观测分析各点通信系统传输结果和传输性能。既能辅助老师 教学又能激发学生兴趣；既能巩固学生的理论基础知识，又能增强学生的动手创新能力。
图1为本发明虚拟仿真通信系统的平台构成图及幅度调制解调实施例
图2为本发明计算机程序实现总流程图3为本发明虚拟器件的实现流程图4为本发明虚拟模块的实现流程图5为本发明虚拟仿真模型唯一性的校验方法流程图6为本发明虚拟仿真模型是否存在环路的校验方法流程图7为本发明虚拟仿真运行流程图8为本方法发明的虚拟模块实验实例图9为图8中生成的模块原理图。
具体实施例方式以下通过实施例对本发明进行进一步的描述，结合附图，说明如下本发明提供的一种虚拟仿真通信系统的平台及方法，所实现的系统能够支持通信 原理和移动通信两大部分实验体系的实验操作，具体实验内容为信号与频谱、数字基带传 输系统、模拟信号的数字传输、模拟调制和解调、数字调制和解调、信道编码、信道与噪声、 同步原理、多址技术、扩频通信、OFDM技术、GSM时分多址技术、信源编码与数据压缩、GSM系 统数据传输、CDMA系统数据传输、TD-SCDMA系统数据传输。
一种虚拟仿真通信系统的平台，如图1所示平台提供了一个含有丰富的信号处 理器件的器件库，设计了一个操作灵活的实验编辑区，使用者可直接将器件库中所需的信 号处理器件一一拖拽到实验编辑区，然后通过器件属性区的交互式接口，对实验编辑区的 器件属性进行灵活设置，再使用工具栏中的各项工具完成实验操作，通过弹出的信号输出 窗口获得清晰直观的实验结果，并且可同时观察多个结果视图，对比分析通信系统性能。所述的器件库根据信号处理器件类型包含8个信号处理器件组，分别为信号输入 输出器、信号运算变换器、模拟/数字调制器、模拟/数字解调器、信源/信道编码器、信源 /信道译码器、扩频/解扩器和自定义器件分组。具体器件为①信号输入输出器，包括正弦/余弦波、随机信号、信号输出器、锯齿 波、线性调频扫频信号、萨函数、方波、非周期三角波、非周期方波、指数信号、阶跃信号、脉 冲序列、全1信号和全0信号；②信号运算变换器，包括信道、噪声、傅里叶变换器、加法器、 乘法器、合并器、异或器、卷积器、信号平移、尺度变换、二进制变换、误码率、干扰比特、抽 样、均勻量化、压缩、扩张、声音格式转换、指数FFT、指数采样DFT、指数采样、指数恢复、滤 波器、码型变换器、码型反变化器、反相器、选通开关、选相开关、抽样判决器、整流器、直流 分量、包络检波器和希尔伯特变换器；③模拟/数字调制器，包括幅度调制、角度调制、2ASK 调制、2FSK调制、PSK调制、4ASK调制、4FSK调制、QPSK调制、OQPSK调制、MQAM调制、OFDM调 制、GMSK调制和音频调制；④模拟/数字解调器，包括幅度解调、角度解调、2ASK解调、2FSK 解调、PSK解调、4ASK解调、4FSK解调、QPSK解调、OQPSK解调、MQAM解调、OFDM解调、GMSK 解调和音频解调；⑤信源/信道编码器，包括CRC编码、PCM编码、[7，4]循环码编码、卷积编 码、交织、GSM外编码、GSM内编码、Turbo码编码、线性分组编码；⑥信源/信道译码器，包括 CRC译码、PCM译码、[7，4]循环译码、维特比译码、反交织、GSM外译码、GSM内译码、Turbo 码译码和线性分组码译码；⑦扩频/解扩器，包括m序列、Bark码、直接序列扩频、直接序列 解扩、跳频扩频、跳频解扩。所述的自定义器件分组，用于存储自定义封装器件，使用者将由内建信号处理器 件构成的通信运行线路进行封装，设计成特定功能的信号处理器件，添加到自定义器件分组。所述的信号处理器件按操作功能又分为直接前驱器件和直接后继器件，所述的直 接前驱器件是指在界面上和该器件输入热点直接相连的器件，直接后继器件是指在界面上 和该器件输出热点直接相连的器件。所述的器件属性栏包括基本属性、器件属性和仿真参数，前两种属性为固有属性， 不可更改，仿真参数可以由用户重新设置，主要是针对实验编辑区中鼠标指针当前位置的 器件的属性进行操作。①基本属性，包括实验名称(标识)、视图坐标信息。②器件属性，包括器件名称、器件组别、最大输入器件数量等信息。③仿真参数，参与仿真运算的参数。以正弦/余弦信号发生器为例，其仿真参数有 振幅、频率、初始相位、类型、起始时间、时间间隔和终止时间。所述的所述的器件属性栏还包括保存属性、重置属性和默认属性，当所述的实验 编辑区中鼠标指针当前位置的器件的仿真参数设置完成后，可对器件属性进行保存属性、 重置属性和默认属性操作；此外，器件属性栏还包括器件属性描述区，对鼠标指针当前位置
10的器件属性进行描述。①保存属性保存参数列表中的信息为器件属性，程序启动后将为器件加载此参 数。②重置属性重置属性列表中的信息，重置信息与程序启动后自动加载的信息相 同。③默认属性还原出厂设置属性，程序启动后将加载出厂设置信息。器件属性描述区解释说明选中属性项，与选中项联动显示。所述的工具栏至少包括连线、校验、运行、封装四项工具。所述的工具栏还包括新建、打开、保存、另存为、复制、粘贴、删除、查找、指针、全 选、清除工具。它还包括一个菜单栏。所述的菜单栏至少包括文件、编辑、视图、仿真、属性、工具、窗口、和帮助菜单项。任何提供信号输出的器件实体均可在其输出热点上额外接入信号输出器件实体。 每一个信号输出器实体均与唯一信号输出窗口关联，窗口有两种状态显示与隐藏。实验编辑区可同时弹出多个信号输出窗口，信号输出窗口置于最上层。信号输出 窗口具有标题栏，标题显示与之关联的信号输出器仿真参数标题，标题栏按钮功能从左至 右依次为保存波形、编辑波形、隐藏波形、最小化、最大化和关闭。在所述的虚拟仿真通信系统的平台上进行实验的操作步骤为从器件库拖拽所需信号处理器件到实验编辑区；用连接线将直接后继器件的输出热点连接到下一个直接前驱器件的输入热点，直 到最后连接到直接前驱器件的输入热点上，完成虚拟仿真线路连接；模拟通信系统中的参数调节，对虚拟仿真线路中的虚拟器件进行参数设置；点击工具栏的校验按钮，进行虚拟仿真线路校验；若校验失败，则根据提示信息对虚拟仿真线路进行修改，若校验成功，点击工具栏 的运行按钮，进行虚拟仿真线路运行。利用信号输出器窗体观测信号波形。实施例1以幅度调制解调实验为例，如图1，虚拟通信实验箱标题栏显示“虚拟通信实验 箱-幅度调制”；从器件库的器件组的信号输入输出器中，拖拽正弦/余弦波到实验编辑区， 从模拟/数字调制器中拖拽幅度调制器到实验编辑区，从模拟/数字解调器中拖拽幅度解 调器到实验编辑区，从信号输入输出器中拖拽3个信号输出器到实验编辑区；使用工具栏中的连线功能，用连接线将正弦/余弦波器件的输出热点，连接到幅 度调制器件的输入热点，将幅度调制器的输出热点，连接到幅度解调器的输入热点，将正弦 /余弦波器件的输出热点、幅度调制器件的输出热点和幅度解调器件的输出热点分别连接 到信号输出器的输入热点；使用工具栏中的校验功能，对连接好的仿真线路进行唯一性、完整性、环路、参数 合法性和I/O接口规则限制校验；若校验不成功，则根据提示信息进行修改，若校验成功， 对器件属性的仿真参数进行合理设置，对设置好的属性还可进行保存属性、重置属性和默认属性操作；使用工具栏中的运行功能，运行仿真线路，这时由信号输出器弹出信号输出器 窗体，实验结果波形显示在波形显示区，可对实验结果波形进行保存波形、编辑波形、隐藏 波形、最小化、最大化和关闭波形操作；保存实验编辑区，设置实验编辑区名称；对于实验编辑区视图可通过菜单栏进行 设置。从器件库拖拽器件时，可参照器件描述进行操作，在器件属性中进行仿真参数设置 时，可参照属性描述进行合理设置；状态栏联动显示当前的操作状态。通过鼠标同时选中幅度调制器和幅度解调器，使用工具栏中的封装功能，封装成 一个信号处理器件，添加到器件组的自定义器件分组中。实施例2本实例主要是介绍利用软件通信实验箱虚拟器件模拟硬件实验箱来实现AM调制 和解调。如图8，将[信号源]模块的信号输出点“模拟信号源1”连接到[PAM/AM]模块的 信号输入点“AM-IN”;将[信号源]模块的信号输出点“模拟信号源2”连接到[PAM/AM]模 块的载波输入点“AM-载波”；将[PAM/AM]模块的调制信号输出点“AM-0UT”连接到[频谱 分析]模块的信号输入点“信号-IN”;在[PAM/AM]模块的“AM-0UT”热点出，鼠标右键选择 “连接示波器”；点击界面右下角的生成原理图按钮，生成由虚拟器件组成的模块原理图，如 图9，显示在实验区；使用工具栏中校验、运行功能，最终观察模拟结果。
权利要求
1.一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于包括用于存储信号处理器件的器件库 (1)、用于操作的实验编辑区(2)和可进行参数设置的器件属性区(3)，它们之间通过工具 栏中的工具选项进行实验操作。
2.根据权利要求1所述的一种虚拟通信实验箱操作平台，其特征在于所述的器件库 (1)包括8个信号处理器件组和一个器件描述区( ，根据信号处理器件类型，所述的8个 信号处理器件组分别为信号输入输出器、信号运算变换器、模拟/数字调制器、模拟/数字 解调器、信源/信道编码器、信源/信道译码器、扩频/解扩器和自定义器件分组；所述的器 件描述区(5)用于对鼠标指针当前位置的器件实体进行描述。
3.根据权利要求2所述的一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于所述的自定义 器件分组，用于存储自定义封装器件，使用者将由内建信号处理器件构成的通信运行线路 进行封装，设计成特定功能的信号处理器件，添加到自定义器件分组。
4.根据权利要求2所述的一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于所述的信号处 理器件按操作功能又分为直接前驱器件和直接后继器件，所述的直接前驱器件是指在界面 上和该器件输入热点直接相连的器件，直接后继器件是指在界面上和该器件输出热点直接 相连的器件。
5.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于所述的器件属 性区( 包括基本属性、器件属性和仿真参数，前两种属性为固有属性，不可更改，仿真参 数可以由用户重新设置，主要是针对实验编辑区中鼠标指针当前位置的器件的属性进行操 作。
6.根据权利要求5所述的一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于所述的器件属 性区( 还包括保存属性、重置属性和默认属性，当所述的实验编辑区中鼠标指针当前位 置的器件的仿真参数设置完成后，可对器件属性进行保存属性、重置属性和默认属性操作； 此外，器件属性区C3)还包括器件属性描述区(6)，对鼠标指针当前位置的器件属性进行描 述。
7.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于所述的工具栏 (4)至少包括连线、校验、运行、封装四项工具。
8.根据权利要求1所述的一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于它还包括一个 菜单栏(7)，所述的菜单栏(7)至少包括文件、编辑、视图、仿真、属性、工具、窗口、和帮助菜 单项。
9.一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于至少包括以下步骤步骤1 将通信中常用的通信单元、系统虚拟成器件或模块，并将通信链路虚拟成连接线.一入 ，步骤2 根据通信系统模型搭建虚拟仿真模型；步骤3 模拟通信系统中的参数调节，对虚拟仿真模型中的虚拟器件进行参数设置；步骤4 对虚拟仿真模型进行校验；步骤5 若校验失败，则修改虚拟仿真模型或参数，返回到步骤4 ；步骤6 若校验成功，则执行虚拟仿真模型中虚拟器件的运算模型；步骤7 最后显示虚拟仿真模型的仿真结果。
10.根据权利要求9所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述步骤1中的形成虚拟器件的方法至少包括以下步骤步骤1)熟悉通信单元或系统的功能，抽取出功能形成后台算法，同时提供算法参数 接口 ；步骤幻定制通信单元或系统的前台显示脚本，并提供相应的基本参数； 步骤幻用户提供相应的仿真参数，形成虚拟器件。
11.根据权利要求9所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述步骤1中 的形成虚拟模块的方法至少包括以下步骤步骤1)熟悉通信模块的功能，根据已有的器件功能，形成模块功能的虚拟仿真线路； 步骤2)定制通信模块的脚本，包括模块的输入输出热点、显示图片、可选的模块原 理图参数等；步骤3)制作通信模块的后台原理图；步骤4)用户提供模块参数，即选中模块的原理图，若不提供，则选择默认的原理图， 形成虚拟模块。
12.根据权利要求11所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述步骤3) 中的通信模块的后台原理图是指由虚拟器件组成的特殊的虚拟仿真模型，可以重复使用， 可以进行修改。
13.根据权利要求9所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述步骤2中 的搭建虚拟仿真模型支持同时搭建多个虚拟仿真模型，且虚拟仿真模型包括两类一类是 由虚拟器件和连接线组成的普通虚拟仿真模型；一类是由虚拟模块和连接线组成的模块虚 拟仿真模型。
14.根据权利要求9所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述步骤4中 的对虚拟仿真模型进行校验是指对仿真线路的唯一性、仿真线路的完整性、仿真线路中是 否存在环路、仿真线路中的器件参数是否具有合法性和器件I/O接口规则限制进行检查。
15.根据权利要求、14所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述的仿真 线路是否是唯一的校验方法包括步骤1)将虚拟仿真模型容器中所有器件实体设置为未访问； 步骤幻遍历虚拟仿真模型容器中的第一个器件实体；步骤幻该器件实体是否被访问过，若被访问过，进行步骤9)，若没有被访问，进行步 骤4)；步骤4)若器件实体没有被访问过，则将该器件实体设置为已访问；步骤幻获取该器件实体的第一个没有被访问的直接相邻器件实体；步骤6)判断获得的器件实体是否为空；步骤7)若获得的器件实体是空值时，则进行步骤12)；步骤8)若获得的器件实体不是空值时，则返回步骤3)；步骤9)若器件实体被访问过，则判断该器件实体是否是容器中的最后一个；步骤10)若器件实体不是容器中的最后一个，返回步骤3)；步骤11)若器件实体是容器中的最后一个，则进行步骤12)；步骤12)判断容器中的器件实体是否全部被访问；步骤13)若容器中的器件实体全部都被访问，则该虚拟仿真模型的唯一性是成立的；步骤14)若容器中的器件实体没有全部都被访问，则该虚拟仿真模型的唯一性不成立。
16.根据权利要求14所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述的仿真 线路中是否存在环路的校验方法包括步骤1)将虚拟仿真模型容器中没有直接前驱的器件实体存入入度为0的实体向量 VtEntity 中；步骤幻获取VtEntity中最后一个器件实体，并将其从VtEntity中移除，记录访问过 器件实体数量nCount加1 ；步骤幻将该器件实体的所有直接后驱器件实体的入度减1 ； 步骤4)将入度减1后为0的器件实体压入VtEntity中； 步骤5)判断VtEntity是否为空； 步骤6)若VtEntity不是空值，返回步骤2)；步骤7)若VtEntity是空值，则判断nCoimt是否为虚拟仿真模型容器中器件实体的数量；步骤8) =SnCoimt的值不是虚拟仿真模型容器中器件实体的数量，则表示虚拟仿真模 型存在环路；步骤9) =SnCoimt的值是虚拟仿真模型容器中器件实体的数量，则表示虚拟仿真模型 不存在环路。
17.根据权利要求16所述的一种利用计算机虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于 所述的器件实体是将器件库中的器件拖拽到实验区中所形成的，入度是指器件实体的输入 路数。
18.根据权利要求9所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述步骤6中 虚拟仿真模型的运行方法至少包括步骤1)遍历虚拟仿真模型中的所有虚拟器件，运用多线程技术将所有虚拟器件的线 程都运行起来；步骤幻由于存在直接前驱器件的虚拟器件运算模型的执行需要一定数量输入信号 的到来，才能触发其运算模型的运行，因此刚开始它们都处于阻塞状态；步骤3)执行仿真模型中的信号源器件，因为它们没有直接前驱器件，不需要其他器 件输出信号的触发；步骤4)信号源的运算模型执行完成后，将其输出信号作为其直接后继器件的输入信 号，并触发其直接后继器件的运行线程，该直接后继器件的输入信号数量计数加1 ；步骤幻当该直接后继器件的输入信号满足一定数量后，其运行线程将被唤醒，执行 其运算模型；步骤6)判断当前执行的器件是否不存在直接后继器件，若否则返回步骤4)，若是则 进行步骤7)；步骤7)判断是否所有的不存在直接后继器件的器件运算模型都已经执行完毕，若未 执行完毕，则随机选择另一个输入信号数量已满足的器件运算模型执行，若已执行完毕，则 仿真模型运行完毕。
19.根据权利要求9所述的一种虚拟仿真通信系统的方法，其特征在于所述步骤7中显示虚拟仿真模型的仿真结果采用弹出式信号输出窗体，结果视图包括连续波形、离散脉 冲和字符串，信号输出器窗体可对结果视图进行保存、编辑、隐藏、最小化、最大化和关闭。
全文摘要
本发明属于现代通信技术教学领域。一种虚拟仿真通信系统的平台，其特征在于包括用于存储信号处理器件的器件库(1)、用于操作的实验编辑区(2)和可进行参数设置的器件属性区(3)，它们之间通过工具栏(4)中的工具选项进行实验操作。一种虚拟仿真通信系统的方法，涉及将通信中常用的通信单元、系统虚拟成器件或模块，并将通信链路虚拟成连接线，根据通信系统模型搭建虚拟仿真模型；然后模拟通信系统中的参数调节，对虚拟仿真模型中的虚拟器件进行参数设置，最后对虚拟仿真模型进行校验，最后显示虚拟仿真模型的仿真结果。本发明实现的系统能够将硬件通信实验箱在计算机上进行模拟仿真，学生可方便灵活地利用丰富的信号处理器件设计各种实验方案。
文档编号G09B9/00GK102097018SQ20111000120
公开日2011年6月15日 申请日期2011年1月6日 优先权日2011年1月6日
发明者尚中飞, 张洪海, 曹岩, 柯明明, 潘立华, 王金环, 王陈章, 蒋一川 申请人:吉林中软吉大信息技术有限公司
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