時間:2023-03-29 09:22:50
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[論文摘要]寬帶通信技術和數字視頻處理技術的迅速發展,為視訊通信業務面向公眾廣泛運營已經準備好技術條件。結合當前通信領域和計算機領域的出現的技術,對如何實現遠程視頻通信進行研究。
隨著人們對視頻和音頻信息的需求愈來愈強烈,追求遠距離的視音頻的同步交互成為新的時尚。近些年來,依托計算機技術、通信技術和網絡條件的發展,集音頻、視頻、圖像、文字、數據為一體的多媒體信息,使越來越多的人開始通過互聯網進行各方面通訊,縮短了時區和地域的距離。
一、視頻通信概述
視頻通信實質上是多媒體技術、計算機網絡技術與現代通信技術相結合的產物。它通過多媒體技術和網絡通信技術的支持,為不同地域的人們提供了類似與面對面的交流方式,為身處異地的人們提供了一個相互討論問題并可協同工作的環境,它集計算機的交互性、通信的分布性,以及電視的真實性為一體,具有明顯的優越性。
二、視頻通信的組成
(一)組成
一個視頻通信系統包括節點機和通信網絡兩部分。典型的會議節點機主要由音/視頻獲取設備、回放設備、媒體編解碼器、通信接口卡和會議功能模塊構成。網絡部分主要指支持實時多點傳輸的網關和信道。完整的視頻會議系統的邏輯結構模型由六大模塊構成:(1)人際交互模塊,即視頻會議系統的人機界面。(2)會議文檔部件,包括會議文檔的自動生成、管理和查詢等功能模塊以及與數據庫的接口模塊。(3)媒體處理部件,包括音、視頻信息的獲取、編碼、回放等處理模塊。(4)共享空間部件,包括共享空間管理模塊、電子白板及應用過程共享功能模塊。(5)會議管理部件,包括會議的發起、與會人員的管理(加入/退出)、會話建立以及會議結束等處理模塊。
(二)軟硬件與網絡條件
要進行網絡視頻通信,需要一定的軟件和硬件設備作為支撐。
1.所需硬件環境。
要使用網絡視頻會議,除了要有一臺較高性能的多媒體計算機或顯示屏外,還需要配備攝像頭、麥克風、音箱或耳機等外部設備,其中最主要的設備為攝像頭,它是用來進行視頻獲取的一個重要硬件,攝像頭分為模擬攝像頭和數字攝像頭兩大類,前者捕獲的為模擬視頻信號,需要將其輸入到視頻捕捉設備進行數字化后方可轉換到計算機中使用。而數字攝像頭可以直接捕捉影像,然后通過串、并口或者USB接口傳到計算機里。
2.所需軟件環境。
(1)操作系統軟件:目前絕大多數的網絡視頻會議軟件都支持Windows98/Me/2000/XP/2003系統,另外也可有一些視頻會議軟件支持在Linux等非Windows系統中運行。
(2)網絡視頻軟件:要進行網絡視頻會議,必須借助于網絡視頻會議軟件。網絡視頻會議軟件支持點到多點的視頻會議應用,即可以在用戶之間,也可以實現多個用戶進行聯機視頻會議。
(3)其他軟件:音頻連接模塊、網絡交換機、多媒體加速軟件、多媒體編碼/解碼軟件等。
3.承載網絡。
要在網絡視頻通信系統中使用視頻,用戶必須具有可供視頻流暢傳輸的網絡鏈路,也就是說用戶必須具有足夠帶寬的局域網環境和寬帶接入Internet的網絡環境。
三、視頻通信系統的實現
NetMeeting作為一款免費網絡電話與協作辦公工具,它除了支持視頻、音頻的實時交流外,還提供了文檔與應用程序共享、電子白板和遠程桌面共享等多種功能,是一款用于網絡視頻通信的優秀軟件,使用它我們可以輕松的進行網上視頻通信。
(一)安裝視頻軟件
首先,檢查需要進行視頻通信的系統中是否安裝了視頻軟件,如果沒有安裝,可以通過填加組件的形式進行安裝。
(二)連接信息設置
確認NetMeeting已經安裝在系統后,單擊“開始”>“程序”>“附件”>“通信”>“NetMeeting”命令,啟動程序。首次運行NetMeeting,軟件會出現一個向導,要求用戶信息進行簡單的設置,單擊“下一步”按鈕,輸入個人信息。接下來,向導要求用戶設置網絡連接方式,可以根據具體的網絡連接情況選擇ADSL、局域網等。單擊“下一步”按鈕跳過NetMeeting服務器設置,此時向導會要求對計算機聲卡和麥克風進行測試。單擊“下一步”按鈕完成向導之后,即可進入NetMeeting主界面。
(三)開始視頻通信
1.新建視頻通信。單擊“呼叫”“主持會議”命令新建一個視頻會議,在彈出的“主持會議”對話框中設置會議名稱(不能使用中文名)和密碼,然后,將“會議工具”中的“共享”、“聊天”、“白板”、“文件傳送”四個復選框全選上,單擊“確定”按鈕。
2.呼叫主機。建立會議后,與會的計算機即可呼叫主持會議的主機,方法是單擊“呼叫”“新呼叫”命令,或單擊NetMeeting面板中的“呼叫”按鈕,打開發出“呼叫”的對話框,輸入IP地址,并單擊“呼叫”按鈕即可對主機進行呼叫。3.接入驗證。此時,被呼叫方的計算機中會出現是否應接呼叫的對話框,單擊“接受”按鈕。然后,撥入方計算機即可登錄會議,如果在“主持會議”對話框中設置了會議密碼,此時還會彈出一個對話框要求用戶提交驗證密碼。
4.進行視頻通信。各個不同地方的參與視頻通信的人員,只需要單擊主界面中的“開始視頻”按鈕,即可發送視頻流。將發言請求發送到中心站的服務器上,由主會場主持人來確定允許還是否定發言請求,一旦確定可以發言,即可實現通話。
(四)其他功能
NetMeeting界面下方有四個按鈕,分別對應了“共享”、“聊天”、“白板”和“文件傳送”四項主要功能(這四項功能需要在會議屬性中啟用,否則在非會議中處于不可用狀態):
1.“共享”功能。通過共享功能可以便于同其他會議參加者在獲得授權后控制本地主機上的應用軟件進行演示與操作。
2.“聊天”功能。單擊“聊天”按鈕,NetMeeting會彈出一個聊天對話框,可以對所有或某一與會者發送聊天信息。
3.電子白板。系統提供多塊白板,與會人員都可通過白板進行繪制矢量圖,可以進行文字輸入、粘貼圖片等。在主控模式,主持可以禁止其他人使用白板。
4.傳送文件。“傳送文件”功能用來在與會者之間傳送與接收文件。使用方法比較簡單,只需單擊“文件傳送”按鈕并選擇需要傳送的文件即可。
四、結束語
隨著網絡的發展和視頻通信技術的進一步完善,視頻通信技術將越來越多地被人們利用到工作及生活中,甚至改變人們的生活和工作方式。人們根據自身對網絡質量需求的不同,自由選擇傳輸方式及終端設備,更多的行業、企業、個人都將享受到視頻通信所帶來的便利。
參考文獻:
電力通信建材系統綜合計算機網絡科學技術,在結構上主要有兩大部分組成:中心站和站。整個電力通信監測系統外表是用高速以太網,數據采集器,數據庫服務器,監控工作站等部分組成。各個分站負責數據采集,將采集到的數據反饋到中心站,中心站通過科學數據手段對數據進行分析,并對各種通信設備做出判斷。對出現故障的設備作出預警。中心站監控服務器對數據進行存儲,在服務器上設立數據服務器、文件服務器,應用服務器三種作用的實時數據庫,對分站傳回的數據做出及時的處理和分析。為保障系統連續工作,服務器的工作方式為雙機集群。通過雙機集群方式,避免數據的丟失,提高數據的安全性。在主服務器出現故障時候,備用服務器要及時進入替代主服務器。電力通信監測系統一定要設置防火墻,防止外部侵入或者電腦中毒,給電力通信帶來不必要的損失。
2電力通信監測系統的軟件構成
(l)實時數據庫和管理數據庫:實時數據庫負責實時的數據處理,體現了及時性。管理數據庫負責對歷史數據進行分析處理,不斷總結,為科學監測提供詳細的數據支持;(2)電力通信監測系統軟件的應用平臺:調度應用平臺、圖形數據處理平臺、運行管理平臺,通過這些平臺實行對電力網作者簡介:程巖(1980.1一),吉林四平人,職稱:講師,碩士研究生,檢測技術與自動化裝置專業,研究方向:職能測控技術。絡的監控和管理。通過對終端數據的實時監測,數據分析,及時發現故障并解決問題,保障電力網絡系統的安全運行;通過系統的升級,提高效率和電力網絡的管理水平;根據終端傳輸回來的數據,軟件可以進行數據分析,找到故障的原因和位子,及時通知電力網絡的管理人員。在管理人員未采取措施之時,迅速作出反應,避免大的電力網絡事故的發生,確保電力網絡的安全。
3通信監測技術的應用
1.1系統的結構
基于SMS的移動通信網絡自動監控系統所采取的是分布式體系結構,該結構主要由三部分組成,即終端監測儀、監控中心和移動短信息服務中心。其中,終端監測儀的功能主要是對系統中的特定內容進行監測,并在此基礎上將監測到的數據以短信息的方式發送到監控中心。監控中心的功能主要是通過短信的方式,與各個終端實現信息數據的傳輸與共享,并以此為依據,對終端監測儀的工作參數進行科學設置。同時,監控中心還可以為移動通信用戶提供查詢和報表功能。而移動短信息服務中心的功能則主要是完成系統中終端監測儀和監控中心的短消息互發。
1.2系統的功能
如果想要將自動監控系統的各項功能順利實現,對于終端監測儀的設置,除了要確保其滿足系統的運行需求之外,還應該設置一套與之配套的軟件系統。就目前終端監測儀的功能來看,應該滿足以下幾個方面:①通信質量參數的采集,這是終端監測儀的一項基礎功能,通過對不同位置通信質量參數的有效采集,可以對通信整體質量有一個初步的了解,并針對不足之處,采取合理的優化措施。②通信質量參數的報送,系統在完成通信質量參數的采集之后,需要將采集的數據傳輸到控制中心,該環節是系統運行中的一個關鍵環節,為了能夠確保傳輸質量,根據系統的特點,選擇合理的報送方式是不容忽視的。目前,比較常用的報送方式有三種,即自報式、應答式和自報/應答兼容式。監控中心也是自動監控系統的一個重要組成部分,監控中心的功能主要包括以下幾個方面:①對終端監測儀的參數進行修改;②打開和關閉選定終端監測儀自動發送采集數據功能;③通話質量等級測試;④撥打掉話頻率測試;⑤修改自動監測儀上傳采樣數據的控制中心號碼。
2終端監測儀的設計
2.1終端監測儀的硬件組成
就目前終端監測儀的硬件組成來看,主要包括了51系列單片機和GSM模塊等。其中,為了進一步滿足系統需求,GSM模塊往往采用標準的移動通信模塊,最常見的就是SiemensMC35,該模塊可以提供標準的AT指令,在指令的控制下,可以一次完成6組數據的采集。也就是說,可以一次采集六個不同基站的工作參數。在系統運行過程中,單片機通過串口向GSM模塊發送AT指令來控制模塊的工作方式以及讀取采集的網絡參數,然后按照設計的協議將數據打成格式化的數據包再交給GSM模塊,發送數據每個GSM模塊中有一張SIM卡,監控中心通過每個監測儀的SIM卡號對它們進行分類管理和控制。
2.2終端監測儀的軟件設計
給出的是終端監測儀的軟件流程示意圖,從圖中我們能夠看出,該軟件流程大致可以分為前臺和后臺兩個部分,其中,中斷服務子程序這部分可以視為前臺行為,利用函數完成相關操作這部分則可以視為后臺行為。結合系統運行的特點和需求,終端監測儀的軟件設計需要具備以下幾個方面的功能:①自動發送通信質量參數和實時報警;②終端監測儀工作參數的設置和修改;③解決監控中心收到的通信質量參數延時問題;④防掉電功能。只有具備了上述功能,才能夠進一步滿足自動監控系統的運行需求。
3SMS和通信協議的設計
3.1移動短消息服務
移動短消息服務是GSM的一項重要業務,通過GSM所提供的網絡平臺,可以向監控中心傳輸固定長度的數據信息。與傳真業務相同,都是GSM數字蜂窩移動通信網絡提供的主要電信業務。就目前該服務所涉及的業務類型來看,大致可以分為兩種類型,一種是點到點短消息業務,另一種是小區廣播短消息業務。
3.2SMS的特性與優點
之所以采用SMS為基礎來對移動通信網絡自動監控系統進行構建,主要是因為SMS具有諸多優點,這些優點主要體現在以下幾個方面:①存儲和轉發功能,在進行短信息發送的時候,信息的渠道并不是由發送者直接到接收者,而是發送者———短信中心———接收者。②傳達確認,當短信息成功傳達至接收人之后,發送者會收到確認信息;③主叫號碼自動顯示,SMS中自動包含發送者的電話號碼,接受者容易知道發送者并回復。
3.3通信協議的設計
通信協議的設計主要包括兩個方面的內容,即通信協議的數據格式和協議的算法。在自動控制監控系統運行過程中,不同環節對于數據格式也有不同的要求,因此,設計人員應該結合系統的特點,設計一套完整的通信協議,以此來滿足系統中數據的交互。采用移動短信的方式進行數據交換可以實現監測儀的任意布置投資成本小,運行維護費用低。
4結語
1.1衛星通信CDMA技術衛星通信CDMA技術是根據用戶需要和衛星的特點,用功率控制的手段實現導頻信號的幅度變化,降低用戶對星上功率的要求,減少多址干擾。衛星通信CDMA技術可利用多個衛星分集接收信息實現網絡傳遞,大大降低了系統內耗和干擾的出現,改善了上星通信信息傳輸的可靠性。衛星通信CDMA技術具有優越的抗干擾性能、很好的保密性和隱蔽性、連接靈活方便等特點,使之成為衛星通信中關鍵的技術核心。
1.2衛星通信MPLS網絡體系MPLS網絡體系可以將IP路由的控制和第二層交換無縫地集成起來,是目前最有前途的網絡通信技術之一。衛星通信MPLS體系結構分為用戶層、接入層、核心層三部分,其中,用戶層包括衛星手持移動終端、小型專用局域網用戶、其他網絡用戶等。各結構和網絡體系將信息有效綁定、標注和轉發,實現衛星的通信功能。
1.3衛星通信的抗干擾技術衛星運行在外太空,電磁環境復雜,統一受到太陽風、強磁暴等空間環境影響,導致出現信息干擾和信息失真,衛星通信的抗干擾技術主要依靠衛星傳輸鏈路中不同的抗干擾設備和系統完成其功能,抗干擾設備和系統主要有DS/FH混合擴頻、自適應頻域濾波、猝發通信、時域適應干擾消除、基于多用戶檢測的抗干擾、自適應信號功率管理、自適應調零天線、多波束天線、分集抗干擾、變換域干擾消除、糾錯編碼和交織編碼抗干擾技術等。在軟硬件共同的作用下阻斷電磁干擾、過濾雜波、屏蔽信號污染、實現程序監視等功能。
2衛星通信技術的發展趨勢
2.1通信衛星體積的發展趨勢通信衛星體積正在向大型化和微型化兩個方向發展。其一,各國把通信衛星體積建造得越來越大,以便實現高靈敏和強處理能力。其二,各國推出小型通信衛星,用多顆小衛星組網構成衛星通信網絡代替單顆大衛星,具有方便發射和成本低廉等優點。
2.2衛星移動通信技術方興未艾衛星移動通信是指利用衛星實現移動用戶間或移動用戶與固定用戶間的相互通信。隨著頻譜擴展、數字無線接入、智能網絡技術的不斷發展,衛星移動通信在向衛星個人通信方向演進,用手持機可實現方便接入衛星移動通信網,進行衛星移動通信。
2.3衛星互聯網技術興起將衛星通信網絡轉化為互聯網中數據上下交換的鏈路,可將電話撥號、局域網等其他通信鏈路作為上行數據鏈路,還可以將下載和傳輸作為下行數據鏈路,利用衛星的特點實現地面隨時連接互聯網絡。
2.4衛星通信向寬帶化發展為了滿足衛星通信系統用戶對大數據量和高負荷的需求,衛星通信技術已向拓展直EHF頻段發展,擴大頻段的容量,大大減輕現有頻譜擁擠現象,減少受電磁現象影響引發的信號閃爍和衰落,提高了衛星的抗干擾能力。使衛星通信部件尺寸和重量大大縮小和減輕,方便衛星搭載更多的通信設備。
2.5衛星通信光通信化發展衛星光通信是利用激光進行衛星間通信,達到降低衛星通信系統設備質量和體積,提高衛星通信保密性等目的。
3結語
全國職業技能大賽的競賽項目引領了當今技術發展趨勢,大賽不僅為高職教育指引了專業建設的改革方向,還使課程調整與技術發展相同步,實現了高職教育與企業技術發展相同步。以移動通信技術專業為例,分析近年的技能大賽項目“基站建設與維護”、“三網融合與移動網絡優化”,輔以到企業開展專業調研,對專業課程體系進行調整。根據大賽中網優技術的要求,增加與網絡優化相關的課程,并調整課程內容,加強與企業的合作,聘請企業工程師帶領學生進行網優項目的實習,使學生能較早地接觸現場工作,提升就業層次。根據基站維護與數據網組建競賽項目,競賽內容包括通信線路與機房勘察設計、3G基站系統運行維護、數據網組建及配置三個專項內容,新增基站技術與維護課程,調整通信工程施工與管理的課程內容。
二、職業技能大賽帶動師資隊伍建設
職業技能競賽的學生比賽成績與幕后指導老師的水平有著密不可分的關系,學生的技能比賽也是指導老師的專業技能與教學水平的較量。師資隊伍的高素質是保證學生技能大賽取得好成績的基礎。針對比賽,建立校企合作的長效機制,以全面提升團隊整體素質為核心,以提高人才培養質量為目標,采取“引、培、掛、帶”和專任教師與企業技術人員“互兼互聘,雙向交流”等措施,多層次、多渠道地聘請一批掌握移動通信新技術的專家作為兼職教師,參與專業建設、承擔實踐教學任務并指導技能比賽。同時,從企業引進一批技術專家、能工巧匠充實專任教師隊伍,通過對專業帶頭人、骨干教師多渠道的實踐鍛煉和業務培訓,提高專業教師的理論水平和實踐技能。構建一支能滿足教學與技能比賽需要、素質高、能力強、結構合理、專兼結合的雙師型教學團隊顯得尤為重要。
三、職業技能大賽推動實踐教學改革
傳統教學是重理論知識傳授、輕實踐技能教學,而高職教育的目的是培養具有高素質的技能型人才。技能的培養必須受訓者親自操作,在操作的基礎上摸索和總結。技能大賽在考查學生動手能力的同時,也對學生掌握知識能力進行檢驗。所以,在日常的實踐教學中,應將理論與實踐相結合,實訓基地裝備實訓設備時,既要依據技能大賽的設備要求,也要適應企業生產實際的需要,有效地促進專業課程的建設,專業教師可以不斷完善課程教學內容,并根據新的實訓設備開發新的課程。例如,在三網融合與網絡優化項目中,對移動網絡優化要求參賽隊員兩人配合進行路測,再對路測數據進行分析并出具分析報告,并能對路測中的故障提出解決方案。根據這一思路,將網絡優化課程設置為80學時,其中40學時為實踐課時,要求學生掌握軟件的安裝與使用,并與運營商聯系,對現實的移動網絡進行測試分析,與現場的要求緊密結合,提高學生的專業技能。
四、職業技能大賽指導實訓項目開發
近年來,我院先后投入大量資金建設了現代化實訓中心,為承辦三網融合與網絡優化、基站建設維護與數據網維護項目的省賽,建設了接入網實訓室、網優實訓室、移動基站實訓室,并根據比賽項目移動通信技術專業設置了以下綜合實訓項目:完成EPON的設備配置和網絡連接,并完成語音業務、數據業務、IPTV業務的開通;EPON故障的排除:完成指定地點的路測,完成路測報告;室內分布系統的設計;在仿真軟件上完成Wcdma系統搭建,配置參數,并測試驗證配置成功;在仿真軟件上完成wcdma系統的故障排除;通過職業技能大賽,也給畢業設計提供了與現場同步的課題,使學生能與現場零距離地接觸,畢業后能很快適應企業需要,并未將來的可持續發展打下良好基礎。
五、職業技能大賽促進學生職業技能提高
1.1系統模型
根據礦井通信實際需要,可得出基于Turbo碼的礦井通信系統框圖(圖2)。在圖2中,將信源產生的信息序列送入Turbo碼編碼器進行相應的編碼,編碼后的序列通過調制器的調制,經礦井衰落信道送入解調器,將得到的解調信號通過Turbo碼譯碼器進行譯碼處理,再由接收端進行接收,最后通過計算得到誤碼率。本文采用Matlab7.0中Simulink模塊搭建了礦井通信系統Turbo碼仿真模型(圖3)。系統模塊主要由伯努利二進制隨機發生器(BernoulliBinaryGenerator)、Turbo碼編碼器(TurboEncoder)、DQPSK調制器、礦井衰落信道(MineFa-dingChannel)、Turbo碼譯碼器(TurboDecoder)、DQPSK解調器和譯碼誤比特率計算模塊(MultipleIterationErrorRateCalculation)組成。其中,調制/解調均采用正交相移鍵控π/4-DQPSK方式,該方式是利用DQPSK模塊將相位旋轉π/4得到,得到的信號再由誤比特率計算模塊進行計算,通過模塊Dis-play顯示結果,并將結果用表示所需儲存數據量的模塊s13寫入到工作空間。Turbo碼編碼器模塊是系統模型中的一個重要部分,根據Turbo碼的編碼原理,采用Simulink構建Turbo碼編碼器的內部框圖(圖4)。由圖4可以看出,仿真模型的結構是根據Turbo碼的編碼結構圖設計的。其中由InsertZero模塊和Sum模塊構成復接器,由Puncture模塊構成刪余陣,通過InsertZero模塊來控制插入的碼元0數目,Puncture模塊來實現刪除碼元的數目和位置,這樣就得到不用碼率的Turbo碼。系統模型中最重要的部分是Turbo碼譯碼器模塊,根據Turbo碼譯碼原理構建Turbo碼譯碼器內部框圖(圖5)。由解調器解調后的信息由Inl模塊輸入,分量譯碼器由APPDecoder模塊實現,其中L(c)對應系統信息,L(u)對應的是先驗信息。其解交織通過隨機解交織模塊(RandomDeinterleaver)實現,經過多次迭代,將得到的似然比進行相應的判決,從而得到最佳估值序列,再通過Out1模塊輸出。在系統中,利用InsertZero模塊實現歸零操作;利用Puncture模塊對序列進行刪余;利用Zero-OrderHold模塊對迭代次數進行控制;利用隨機交織模塊(RandomInterleaver)完成交織過程;選用DiscretePulseGenerator模塊、IntegerDelay模塊和Product模塊實現將系統信息初始化為0;利用HardDecision模塊來完成對L(u)的硬判決。其中用s9-s12分別表示所需儲存數據量并寫入工作空間。
1.2仿真結果及分析
本文主要以誤比特率(BER)評價一個通信系統設計的好壞,進而考查Turbo碼的糾錯性能。仿真參數:采用SISO譯碼器,譯碼算法是LOG-MAP算法,幀長為4000bit,采用改進的S隨機交織器,π/4-DQPSK調制方式,移動速度為40km/h,載頻為2GHz,Nakagami衰落信道,采用頻率為10MHz,分別對系統在未編碼狀態和編碼狀態下的性能進行仿真,其中編碼狀態又分為采用卷積碼狀態以及采用不用碼率的Turbo碼狀態,仿真結果如圖6所示。由仿真結果可以看出,對于構建的礦井移動通信系統,在編碼狀態的系統性能要優于未編碼狀態,驗證了該仿真系統與理論結果的吻合性;而又因采用不同種類的編碼其性能也不盡相同,又可直觀地說明在礦井移動通信中使用Turbo碼編碼方案的優勢所在[1-4]。
2礦井移動通信系統中Turbo碼性能分析
2.1編碼長度對Turbo碼性能的影響
首先給出不同編碼長度對Turbo碼性能的影響。仿真參數:信道采用已經構建好的Nakagami多徑衰落信道,調制采用π/4-DQPSK方式,解碼采用LOG-MAP算法,迭代次數為8次,所用子編碼器為(1,7/5)的遞歸系統卷積碼,碼率為1/2,幀長為512bit,采用的編碼約束度K分別為3、4、5、6。其仿真結果如圖7所示。從圖7的仿真結果可以看出,增加編碼約束度K可以改善Turbo碼的誤比特性能。當BER>10-3時,K的改變不會引起BER的曲線有明顯的變化;然而當BER<10-3時,增加K會降低Turbo碼的誤比特率,其性能會得到提高。當交織器長度和碼率一定情況下,K越大,則Turbo碼的性能越好[5-7]。
2.2迭代次數對Turbo碼性能的影響
以下針對不同迭代次數對Turbo碼性能的影響進行仿真。仿真參數:信道采用Nakagami多徑衰落信道,調制采用π/4-DQPSK方式,解碼采用LOG-MAP算法,所用的子編碼器為(1,7/5)的遞歸系統卷積碼,碼率為1/2,編碼約束度K=3,幀長FS=256,迭代次數Iter分別為1,5,8。其仿真結果如圖8所示。由圖8仿真結果可知,在衰落信道條件下,增加迭代次數也會改善Turbo碼的誤比特性能。當Eb/No=2時,LOG-MAP算法迭代1次,BER=1.1899×10-1;迭代5次,BER=8.6895×10-2;迭代8次,BER=5.3112×10-2。因此,進行足夠次數的迭代,可以獲得較好的糾錯性能。但當經過一定數值的迭代后譯碼性能趨于穩定,再增加新的迭代,不但不能提高Turbo碼的譯碼性能,反而會帶來一定的編碼增益。因此,在對Turbo碼進行設計時,要根據實際譯碼情況及時停止迭代,這樣可以在不影響誤比特率性能或對誤比特率性能影響很小的情況下,有效降低迭代譯碼過程中的計算量。
2.3碼率對Turbo碼性能的影響
在對Turbo碼進行編碼時,為了得到高的傳輸速率,通常會在編碼器之后進行刪除操作。以下為仿真不同速率對Turbo碼性能的影響。仿真參數:仿真信道為Nakagami多徑衰落信道,調制方式采用π/4-DQPSK,解碼采用LOG-MAP算法,迭代次數為5次,所用的子編碼器為(1,7/5)的遞歸系統卷積碼,編碼約束度K=3,幀長FS=256,碼率R分別為1/2,1/3。仿真結果如圖9所示。從圖9可以看出,碼率R=1/2的Turbo碼性能在Turbo碼編碼長度相同情況下時,與碼率R=1/3的Turbo碼性能相比要差。例如對于(1,7/5)的卷積碼,約束度K=4,當信道的信噪比Eb/No=4、碼率R=1/2時,BER為2.155×10-2,而碼率R=1/3時,BER降低到1.3481×10-3。因此,在衰落信道條件下,降低碼率可以提高Turbo碼的性能,降低誤比特率,但同時也使得碼元的傳輸效率降低。綜上所述,在對碼率進行選擇時,要綜合考慮傳輸效率和傳輸質量2個方面。
2.4幀長對Turbo碼性能的影響
對不同幀長對Turbo碼性能的影響進行仿真。仿真參數:仿真信道為Nakagami多徑衰落信道,調制方式采用π/4-DQPSK,解碼采用LOG-MAP算法,迭代次數為5次,所用的子編碼器為(1,7/5)的遞歸系統卷積碼,碼率為1/2,編碼約束度K=3,幀長FS分別為64,256,1024bit。仿真結果如圖10所示。從圖10中的仿真結果看出,在衰落信道條件下,增加交織器的長度即幀長FS,可以提高Turbo碼的性能。例如在Eb/No=3時,幀長256bit的Turbo碼在Nakagami多徑衰落信道中傳輸的誤比特率BER=1.5350×10-2,而當幀長為1024bit時,誤比特率BER可以達到6.3480×10-3的水平。
2.5移動臺速度對Turbo碼性能的影響
針對不同速度下Turbo性能進行仿真。仿真參數:仿真信道為Nakagami多徑衰落信道,調制方式采用的是π/4-DQPSK,解碼采用的是LOG-MAP算法,迭代次數為5次,所用的子編碼器為(1,7/5)的遞歸系統卷積碼,碼率為1/2,編碼約束度K=3,幀長FS=1024bit,載頻為2GHz。在礦井中由于移動臺不同,所以速度不等,但速度都不高。本節主要針對6,8,30,40km/h情況下的Turbo碼性能進行仿真,仿真結果如圖11所示。從圖11仿真結果看出,除了采用糾錯編碼技術外,沒有采取任何抗衰落技術的情況下,隨著移動臺速度的提高,Turbo碼的誤比特率曲線明顯升高,從而導致性能的降低。由此可見,在衰落信道中必須要采取相應的抗衰落技術才能確保通信的質量,因此在后續的研究中,還需要考慮對衰落信道采用抗衰落技術。
3結語
研究生專業英語教學應該突出專業和英語的結合,英語作為工具為專業服務。通過前幾年的教學實踐,重慶理工大學“信息與通信工程”研究生專業英語教學主要暴露出以下幾方面的問題。1)教學重點不突出:研究生英語過度強調專業詞匯的掌握、英語長句的翻譯,具體表現在采用陳舊范文式的教學。2)教學方式單一化:基本上采用傳統的課堂上教學,以教師為主、研究生為輔,采取一問一答的形式,最終導致研究生學習興趣和欲望較低,普遍反映收獲不大。3)教材內容的固定化:“信息與通信工程”學科發展日新月異,新技術層出不窮,固定的教材內容完全不能反映出這種變化的趨勢,也不利用拓展其專業知識面。4)師資隊伍薄弱:考慮該課程對英語的要求較高,基本上都安排一位有海外經歷的教師來授課,但每個研究生的研究方向不盡相同,教師的專業知識面不能完全滿足研究生的多樣化需求。5)僵化的考核形式:研究生的考核采用閉卷形式,單一化的考核方式不能反映研究生的口語和英語交流能力,也有違將英語作為工具服務于科學研究的宗旨。
二突出服務專業教育的教學思路
教學內容上選擇電子科學與技術、信息與通信工程及其相關領域的專業基礎知識,教學中訓練研究生的朗讀與準確翻譯原文的能力,從矯正專業詞匯的發音、糾正翻譯中的錯誤著手,通過大量的科技論文分析來讓研究生擴大專業詞匯量,提高聽、說、讀、譯的能力,達到提高準確理解與閱讀英文原版教材與參考文獻的實際能力,達到學以致用的教學目的。與時俱進的專業英語教學內容研究生專業英語教學中使用的教學資料注重科學性、知識性、規范化和時間性,相關教學資料直接取自國際知名大學的信息與通信專業系列教材的部分內容和科技論文,參考教材如下。1)RahatAliKhanLangah.(2012)PerformanceAnalysisofCooperativeCommunicationProtocols:CooperativeCommunicationsinWirelessNetwork.Pub:LAPLAMBERTAcademicPublishing.(部分內容節選)2)B.P.Lathi.(2010)ModernDigitalandAnalogCommunication(4thEdition).Pub:OxfordUniversityPress.(部分內容節選)3)DaleWheat.(2012)BuildingYourOwnElectronicsLab:AGuidetoSettingUpYourOwnGadgetWorkshop.Pub:ApressL.P..(部分內容節選)4)Chi-TsongChen.(2012)LinearSystemTheoryandDesign.Pub:OxfordUniversityPress.(部分內容節選)信息與通信工程專業英語課程教學團隊現有6人,教師隊伍全部具有博士學位(2人具有海外經歷,所有成員均從事信息與通信類專業科研與教學),課堂教學分為6講(每講含4學時),研究生專題講座(6學時),共計30學時。其內容與安排:1)科技文獻翻譯理論與方法;2)現代數字信號處理及系統專題;3)現代通信技術前沿專題;4)計算機通信網絡前沿專題;5)英語科技文獻寫作基礎知識;6)英語科技精讀及案例分析;7)研究生專題講解,結合專業方向,按照presention的方式做出英文的PPT,并利用投影儀在課堂上作3~5分鐘的英文演講,并相互提問。面向應用的專業英語教學英文科技論文寫作是進行國際學術交流和研究必需的技能,本課程教學的一個重要內容是英語科技論文的精讀和寫作,它始終貫穿于教學實踐活動中。英語科技論文的精讀和寫作教學包括以下內容。1)分析英語科技文獻的框架結構。以具體SCI檢索英語論文為例,分析英語科技論文的結構,從而引出論文的一般結構IMRaD形式(Introduction,MaterialsandMethods,Results,andDiscussion);通過課題討論的形式,組織研討IMRaD結構的邏輯性分別與問題(why、what、how)之間是如何相互體現的?2)研討如何豐富論文框架中的內容?以劍橋大學愛席比教授提出的“概念圖”為手段,以論文題目為向導,自我思考和回答論文的創新點,根據IMRaD的結構確定基本的段落主題,提出各種組織論文的方法,探討如何準備好所需的支撐材料(理論分析與實驗數據)。3)研討具體的寫作技巧講解,包含題目、摘要、引言和結果等部分如何寫作,如敘述有關現象或普遍事實多使用現在時,引言中是否有足夠的篇幅對論點和問題進行說明,來表示它們的重要性。
三研究生唱主角的課堂翻轉變
研究生只是作為被動的受教育客體為參與教育過程的主體,充分調動研究生參與的積極性、主動性和創造性,變單純由教師講授的“一言堂”為和諧交際式的“多言堂”。主要通過以下方式促成改變。1)在每講當中,就是大約講授三分之二的時間,在授課過程中穿插提問和討論,其余時間留給有相關研究方向的研究生作專題報告,并且參考文獻必須來自于IEEE的SCI檢索論文(學校已購IEEE數據庫)。這無形當中要求研究生將課后的功課做足,充分調動研究生參與課堂的積極性。2)借簽國際會議形式,研究生事先粘貼論文海報,使研究生之間提前熟悉報告內容,每個研究生做3~5分鐘的presentation,即研究報告進展,報告后進入提問環節。在模擬國際會議期間,要求全程英語交流,該部分成績計入總成績。
四創新考核方式