序論：寫(xiě)作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來(lái)了七篇通信原理教程范文，愿它們成為您寫(xiě)作過(guò)程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：Matlab軟件；通信原理課程；DSB調(diào)制；解調(diào)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 22-0000-01

通信原理課程屬于電子信息類(lèi)各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是通信工程、電子信息工程專業(yè)學(xué)生的必修課，還是相關(guān)專業(yè)碩士研究生入學(xué)考試科目之一。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展和深入，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)控制以及光電子等專業(yè)也紛紛開(kāi)設(shè)通信原理課程。作為一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課程，通信原理是學(xué)習(xí)其他后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，因此學(xué)好通信原理課程對(duì)于專業(yè)學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)具有非常重要的意義。

另一方面，系統(tǒng)建模和仿真技術(shù)已日益成為現(xiàn)工科各專業(yè)進(jìn)行科學(xué)探索、系統(tǒng)可行性研究和工程設(shè)計(jì)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。Matlab軟件由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，吸引了眾多科學(xué)研究工作者，越來(lái)越成為科學(xué)研究、數(shù)值計(jì)算、建模仿真以及學(xué)術(shù)交流的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

一、Matlab軟件的特點(diǎn)

Matlab是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratary）的簡(jiǎn)稱，是由美國(guó)公司公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括Matlab和Simulink兩大部分。1984年美國(guó)新墨西歌大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任CleveMoler博士推出了Matlab軟件的正式版本，時(shí)至今日，經(jīng)過(guò)Math Works公司的不斷完善，Matlab已經(jīng)發(fā)展成為適合多學(xué)科、多種工作平臺(tái)的功能強(qiáng)勁的大型軟件。在歐美等高校，Matlab 已經(jīng)成為線性代數(shù)、自動(dòng)控制理論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理、時(shí)間序列分析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等高級(jí)課程的基本教學(xué)工具；成為攻讀學(xué)位的大學(xué)生、碩士生、博士生必須掌握的基本技能。

Matlab仿真軟件的特點(diǎn)∶提供了大量的內(nèi)部函數(shù)，使得其在使用中非常方便；繪圖功能強(qiáng)大，可對(duì)不同復(fù)雜程度的抽象理論進(jìn)行恰當(dāng)?shù)膱D形化，直觀地揭示抽象理論的規(guī)律和內(nèi)涵；Matlab自身提供的開(kāi)放式環(huán)境，可以讓用戶通過(guò)M文件建立自己的控制模型和控制算法，這進(jìn)一步顯示了Matlab在通信工程領(lǐng)域的教學(xué)、科學(xué)研究及工程計(jì)算中的價(jià)值；接近自然語(yǔ)言，極易入門(mén)，便于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握。

二、基于Matlab 編程DSB系統(tǒng)的仿真

（一）DSB調(diào)制

1.DSB調(diào)制仿真代碼（如圖1）

圖1

2.DSB調(diào)制仿真波形

圖2 DSB調(diào)制仿真波形

（二）DSB解調(diào)

1.DSB解調(diào)仿真代碼（如圖3）

圖3

2.DSB解調(diào)仿真波形

圖4 DSB解調(diào)波形

在已調(diào)信號(hào)進(jìn)過(guò)乘法器后，其輸出波形由低頻部分和高頻諧波部分構(gòu)成。低頻部分與原調(diào)制信號(hào)的頻譜波形一樣。再將乘法器輸出波形通過(guò)濾波器后，低頻部分被濾出來(lái)，高頻部分消失。最后對(duì)解調(diào)的頻譜進(jìn)行離散變換輸出解調(diào)信號(hào)時(shí)域波形。通過(guò)比較調(diào)制信號(hào)和解調(diào)信號(hào)波形是一樣的。

三、結(jié)語(yǔ)

由于DSB調(diào)制和解調(diào)過(guò)程復(fù)雜，其波形手工畫(huà)不是很標(biāo)準(zhǔn)，容易誤導(dǎo)學(xué)生。通過(guò)使用Matlab仿真軟件，教師就可以通過(guò)程序簡(jiǎn)單地仿真出DSB調(diào)制和解調(diào)過(guò)程的各種時(shí)域波形圖，這樣就能直觀準(zhǔn)確地比較DSB調(diào)制和解調(diào)過(guò)程信號(hào)的變化及效果。如果能將Matlab仿真軟件融入到通信原理課程教學(xué)中來(lái)，可以方便地分析和比較各類(lèi)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)工程，也可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)和仿真演示同步進(jìn)行。通過(guò)仿真演示，學(xué)生對(duì)通信原理教學(xué)內(nèi)容將會(huì)更加容易接受和理解。

參考文獻(xiàn)：

[1]樊昌信，曹麗娜.通信原理[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2012.

[2]張義芳.高頻電子線路第四版[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2009.

篇(2)

關(guān)鍵詞：擴(kuò)頻通信，定位，數(shù)據(jù)鏈

 

1 問(wèn)題的提出

為了實(shí)現(xiàn)利用空中數(shù)據(jù)鏈遂行作戰(zhàn)任務(wù)這一目的，提出了兩個(gè)新的需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題：

（1）實(shí)現(xiàn)具有較強(qiáng)抗干擾、保密能力的數(shù)字化通信；

（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)空中目標(biāo)的實(shí)時(shí)定位。

只有解決了以上兩個(gè)問(wèn)題，才可能構(gòu)建數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的平臺(tái)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)能力。由于數(shù)字電臺(tái)是數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的基本裝備，因此，進(jìn)入數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的作戰(zhàn)飛機(jī)均需要裝備數(shù)字電臺(tái)，現(xiàn)有125電臺(tái)和485等系統(tǒng)可供選擇。它們采用DS（直接序列擴(kuò)頻）或DS/FH（直接序列擴(kuò)頻/跳頻）調(diào)制方式，具有相當(dāng)?shù)目垢蓴_能力，可以較好地解決問(wèn)題（1）。。與此同時(shí)可以利用此型裝備解決問(wèn)題（2）。

2 依據(jù)的基本原理

DS或DS/FH調(diào)制是擴(kuò)展頻譜通信的方式之一，是良好的抗干擾、保密通信手段，其中DS調(diào)制方式是利用偽隨機(jī)碼對(duì)原始數(shù)字信息進(jìn)行頻譜擴(kuò)展。這樣利用偽隨機(jī)碼良好的自相關(guān)性能是可以測(cè)出信號(hào)的傳遞時(shí)間，并進(jìn)而得到空間距離，這是實(shí)現(xiàn)定位的前提。

3 方案設(shè)計(jì)

3.1理論設(shè)想1

如果三個(gè)通信站同時(shí)發(fā)送DS信號(hào)，三個(gè)站之間的偽碼完全相同且完全同步，由機(jī)載接收機(jī)分別測(cè)算來(lái)自兩個(gè)站偽碼信號(hào)的時(shí)差Δt（利用偽隨機(jī)碼良好的自相關(guān)特性），可以得到一條位置曲線，由三個(gè)站至少可以得到兩條位置曲線，其交點(diǎn)為飛機(jī)平面位置（見(jiàn)圖1），若加上高度信息，就可以實(shí)現(xiàn)空間定位。如果三個(gè)站位置合適，直接即可實(shí)現(xiàn)定位（見(jiàn)圖2）。但該設(shè)想不能實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)樗枰獧C(jī)載接收機(jī)同時(shí)接收來(lái)自三站的DS信號(hào)，對(duì)于單通道設(shè)備是做不到的，實(shí)際方案應(yīng)有所變化。。。

3.2理論設(shè)想2

三站工作在同一時(shí)鐘下，將單位時(shí)間劃分為若干通信時(shí)幀，在每一時(shí)幀中劃分三個(gè)時(shí)幀，由三個(gè)站交替在這三個(gè)時(shí)幀中發(fā)送DS信號(hào)進(jìn)行通信，接收機(jī)在某一靜止點(diǎn)處分別接收來(lái)自三站的信號(hào)，并計(jì)算任兩站信號(hào)到達(dá)的時(shí)差Δt´，該時(shí)差減去發(fā)送間隔即得到Δt（相當(dāng)于兩站同時(shí)發(fā)送DS信號(hào)而到達(dá)接收機(jī)的時(shí)差），從而完成定位計(jì)算。為了在定位范圍內(nèi)，接收機(jī)收到的三站信號(hào)不至于混疊，三個(gè)分時(shí)幀之間加有保護(hù)時(shí)幀。正常情況下，在一個(gè)時(shí)幀內(nèi)即可完成定位，信號(hào)的周期發(fā)送可以完成不間斷的實(shí)時(shí)定位。

圖1 三點(diǎn)定位原理示意圖1

圖2 三點(diǎn)定位原理示意圖2

圖3通信時(shí)幀及接收示意圖

4 影響定位誤差因素

4.1時(shí)鐘的同步

系統(tǒng)要求三站發(fā)送偽碼時(shí)鐘完全同步，若時(shí)鐘有同步誤差δ，會(huì)產(chǎn)生δC（C為光速）的距離差。若采用良好的同步手段，該誤差可消除。

4.2系統(tǒng)誤差

由于偽隨機(jī)碼在一個(gè)偽隨機(jī)碼元范圍內(nèi)即可相關(guān)，因此有ts / 2的模糊時(shí)間，將產(chǎn)生ts C / 2距離誤差，偽碼速率越快，所產(chǎn)生的距離誤差越小。現(xiàn)有系統(tǒng)和電臺(tái)偽碼速率為4.096 MHz及5MHz，分別可產(chǎn)生36.6m（4.096MHz）和30m（5MHz）的誤差，該誤差不可消除，ts 是偽隨機(jī)碼的周期。

4.3接收機(jī)的移動(dòng)造成誤差

系統(tǒng)的這種定位測(cè)算方式雖然使用一部接收機(jī)即可以勝任，但要求接收機(jī)應(yīng)該處于靜止?fàn)顟B(tài)。如果接收機(jī)處于移動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)接收A站信號(hào)后再接收B站信號(hào)，接收機(jī)已經(jīng)移動(dòng)了一段距離，如果移動(dòng)距離足夠長(zhǎng)，則測(cè)算已無(wú)意義。若系統(tǒng)定位分時(shí)幀足夠短，接收機(jī)移動(dòng)距離較短，可近似認(rèn)為靜止。例如：一個(gè)通信時(shí)幀長(zhǎng)1ms，一架時(shí)速為2倍音速的飛機(jī)在該時(shí)間內(nèi)位移量為0.7m，可近似認(rèn)為靜止。

5 結(jié)論

（1）該方案可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位的要求

不需要單獨(dú)發(fā)送定位信號(hào)，只要設(shè)定相應(yīng)的通信協(xié)議，在通信完成的同時(shí)即可完成定位，并可將位置信息下傳。

（2）機(jī)載設(shè)備安裝工程量小

只要數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)安裝DS調(diào)制的數(shù)字電臺(tái)，只需在作戰(zhàn)飛機(jī)上加裝一部小型計(jì)算單元即可。

（3）安全保密、抗干擾

DS調(diào)制方式本身具有安全保密、抗干擾能力；另外發(fā)送站可多點(diǎn)設(shè)置使其具有一定的抗毀能力；作戰(zhàn)飛機(jī)只需接收信號(hào)，自主測(cè)算，沒(méi)有電磁輻射。

（4）誤差較小，且與距離遠(yuǎn)近無(wú)關(guān)。

參 考 文 獻(xiàn)

1 樊昌信，通信原理教程. 北京：電子工業(yè)出版社，2004

2 浙江大學(xué)數(shù)學(xué)系高等數(shù)學(xué)教研組，概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì). 北京：高等教育出版社，1984

3 王育民，何大可，保密學(xué)——基礎(chǔ)與應(yīng)用. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1990

篇(3)

（中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南洛陽(yáng)471009）

摘要：針對(duì)高動(dòng)態(tài)環(huán)境下猝發(fā)DQPSK通信系統(tǒng)，提出一種四相鑒頻頻率牽引、鑒頻輔助鑒相的載波跟蹤方案，通過(guò)Matlab仿真驗(yàn)證，并編寫(xiě)VHDL程序在FPGA中實(shí)現(xiàn)，最終在硬件平臺(tái)上進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明該方案可行，硬件實(shí)現(xiàn)達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

關(guān)鍵詞 ：DQPSK；載波跟蹤；高動(dòng)態(tài)；猝發(fā)通信

中圖分類(lèi)號(hào)：TN850.4?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004?373X（2015）13?0010?03

收稿日期：2015?02?14

0 引言

差分四相相移鍵控（DQPSK）調(diào)制具有較好的頻帶利用率及良好的抗干擾性能，在數(shù)字微波通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。載波跟蹤是DQPSK信號(hào)相干接收的關(guān)鍵技術(shù)之一，受多普勒頻移和本振不穩(wěn)定等因素的影響，接收信號(hào)存在頻率漂移，從而使收發(fā)載波存在較大頻偏，直接影響到接收機(jī)的性能，因此必須將頻偏消除。而在高動(dòng)態(tài)環(huán)境下，且采用猝發(fā)通信模式，對(duì)系統(tǒng)載波捕獲速度與跟蹤精度提出更嚴(yán)格的要求，常用的科斯塔斯（COSTAS）載波跟蹤環(huán)路已不能滿足使用要求。因此，采用一種四相鑒頻[1-3]頻率牽引、鑒頻輔助鑒相的載波跟蹤方案[4]，并編寫(xiě)VHDL程序在FPGA中實(shí)現(xiàn)[5-7]，最終在硬件平臺(tái)上進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明該方案可行，硬件實(shí)現(xiàn)達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

1 DQPSK 中頻接收總體方案

中頻接收機(jī)總體方案如圖1所示[8]。

經(jīng)A/D采樣的中頻信號(hào)和NCO輸出的正交載波相乘后，頻譜搬移到0中頻附近，此時(shí)數(shù)據(jù)流的速率仍很高，為40.96 MHz，采用積分梳狀濾波器低通濾波，同時(shí)進(jìn)行16倍抽取，將數(shù)據(jù)速率降低到2.56 MHz，最后進(jìn)行匹配濾波得到基帶信號(hào)。

先對(duì)下變頻、降速率的I，Q兩路數(shù)據(jù)進(jìn)行四相鑒頻頻率牽引，牽引到一定頻差后四相鑒頻器停止工作，轉(zhuǎn)向鑒頻輔助鑒相環(huán)路跟蹤載波，所生成的相位誤差信號(hào)送入環(huán)路濾波器，濾除高頻分量后作為載波相位調(diào)整信息送入NCO產(chǎn)生所需頻率的載波。

基帶信號(hào)在符號(hào)判決器中完成解調(diào)，再經(jīng)并/串轉(zhuǎn)換得到輸出數(shù)據(jù)。

2 載波跟蹤具體設(shè)計(jì)

2.1 四相鑒頻算法

輸入的中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)正交解調(diào)和相關(guān)積分后，載波多普勒頻移被牽引到一個(gè)頻率搜索單元范圍，此時(shí)頻率估計(jì)誤差仍然較大，有可能超出鑒頻的線性跟蹤范圍。因此，首先用四相鑒頻器將誤差降低到較小的頻差范圍內(nèi)。

環(huán)路中I，Q兩路信號(hào)積分清零的輸出可表示為：

I(k)≈ AD(k)sinc{[Δf (k)] ? πT}cos(φk) + n?I (k)

Q(k)≈ AD(k)sinc{[Δf (k)] ? πT}sin(φk) + n?Q (k)

式中：A 為信號(hào)幅度；D(k) 為數(shù)據(jù)信息；Δf (k) 為頻偏；φk 為相位差。

頻率誤差信號(hào)通過(guò)比較兩個(gè)連續(xù)時(shí)序同相正交信號(hào)分量獲得，計(jì)算同一時(shí)刻同相、正交信號(hào)分量絕對(duì)值之差為：

| I(k)| - |Q(k)| = A ? R[ε(k)] ? |sinc{[Δf (k)] ? πT}| ?

{|cos φ | k - |sin φ | k }

式中：ε(k) 為誤差信號(hào)；T 為數(shù)據(jù)持續(xù)時(shí)間。由于載波跟蹤時(shí)碼相位估計(jì)對(duì)準(zhǔn)在一個(gè)碼片范圍內(nèi)，則R[ε(k)] > 0，| I(k)| - |Q(k)|的符號(hào)與η ={|cos φ | k - |sin φ | k }

的符號(hào)相同，可將載波頻率誤差分割成4個(gè)區(qū)間，設(shè)頻率誤差信號(hào)為β ，則有：

2.2 鑒頻輔助鑒相

四相鑒頻牽引后，頻差縮小到一定范圍，由于系統(tǒng)采用猝發(fā)工作模式，要求在盡量小的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定跟蹤載波，而常用的COSTAS 環(huán)鎖相需要的時(shí)間較長(zhǎng)，為加快載波調(diào)整速度，需采用AFC（自動(dòng)頻率控制）環(huán)路進(jìn)行輔助捕獲。鑒頻輔助鑒相框圖如圖2所示。

積分清零后的基帶信號(hào)，采用延遲相干解調(diào)的方式提取符號(hào)信息，并產(chǎn)生輔助鑒相的頻率誤差信號(hào)。實(shí)現(xiàn)框圖如圖3所示。

Δφk 表示由于調(diào)制而引起的相鄰符號(hào)間的相差，對(duì)DQPSK信號(hào)而言，此值為0°，90°，180°，270°，Δφmod (k) 表示由于收發(fā)頻差而引起的相鄰符號(hào)間的相差，Δφrot (k)表示符號(hào)旋轉(zhuǎn)角度，這里為-45°旋轉(zhuǎn)。

DQPSK信號(hào)的頻率誤差信號(hào)為：

ε = sign[Dot(k)] ? Cross(k) - sign[Cross(k)] ? Dot(k)

本設(shè)計(jì)所用的鑒相算法為改進(jìn)型硬判決COSTAS環(huán)鑒相算法[9]，在基本的COSTAS 環(huán)加上的非線性變換能實(shí)現(xiàn)最佳相位估計(jì)，然而要硬件實(shí)現(xiàn)tanh變換相當(dāng)復(fù)雜，于是要尋找簡(jiǎn)單而容易實(shí)現(xiàn)的tanh 變換的近似函數(shù)。在大信噪比且| x | >>1時(shí)，發(fā)現(xiàn)tanh 可以近似看作取信號(hào)x 的符號(hào)（±1），而取符號(hào)運(yùn)算FPGA實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。

推廣到DQPSK 載波恢復(fù)，改進(jìn)后的鑒相算法的相位誤差信號(hào)為：ε = sign[I] ? Q - sign[Q] ? I，當(dāng)環(huán)路的相位誤差φ = θ - θ? 較小或信噪比高的時(shí)候，環(huán)路的相位誤差信號(hào)將為ε = A sin φ，為正弦鑒相特性。完成頻率誤差和相位誤差運(yùn)算后，按照?qǐng)D2所示的結(jié)構(gòu)，采用一階鎖頻環(huán)輔助二階鎖相環(huán)。

可以看出，四相鑒頻、鑒頻輔助鑒相結(jié)構(gòu)相似，VDHL實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，取符號(hào)運(yùn)算只需判斷信號(hào)的最高位是‘0’還是‘1’，各項(xiàng)誤差信號(hào)只需進(jìn)行基本的加法、乘積運(yùn)算便可得出。四相鑒頻環(huán)路將頻差縮小到一定范圍后便停止工作，轉(zhuǎn)向鑒頻鑒相環(huán)路捕獲跟蹤載波，最后誤差信號(hào)經(jīng)環(huán)路濾波器后，作為載波NCO 的頻率控制字的調(diào)整量，調(diào)整NCO輸出所需頻率的載波。

3 仿真測(cè)試

Matlab仿真時(shí)，調(diào)制信息速率設(shè)為20 kHz，載波頻率設(shè)為70 MHz，A/D采樣速率為40.96 MHz。調(diào)制信息通過(guò)串/并轉(zhuǎn)換、差分編碼、載波調(diào)制后經(jīng)AWGN信道輸出，A/D 采樣后的數(shù)據(jù)通過(guò)DDC 下變頻，CIC 抽取濾波[10]，數(shù)據(jù)速率降至2.56 MHz，之后進(jìn)入載波跟蹤環(huán)路計(jì)算載波頻差反饋給本地載波NCO。當(dāng)載波中心頻率存在4 kHz 偏移的情況下，系統(tǒng)正常工作，完全滿足指標(biāo)要求。

頻差跟蹤仿真結(jié)果如圖4所示。

載波跟蹤算法經(jīng)VHDL實(shí)現(xiàn)后，嵌入到中頻接收系統(tǒng)中，最后下載到Altera公司EP2S60芯片內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明所采用的算法及實(shí)現(xiàn)滿足技術(shù)指標(biāo)要求。

4 結(jié)論

本文針對(duì)高動(dòng)態(tài)環(huán)境下猝發(fā)DQPSK 通信系統(tǒng)，提出一種四相鑒頻頻率牽引、鑒頻輔助鑒相的載波跟蹤方案，并編寫(xiě)VHDL程序在FPGA中實(shí)現(xiàn)。實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明，所采用的載波跟蹤算法捕獲時(shí)間短、跟蹤范圍寬，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈亮.QPSK中頻數(shù)字接收的同步算法研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2006.

[2] 趙維剛，姚廷燕，張其善，等.提高gps接收機(jī)四相鑒頻頻率牽引性能的算法設(shè)計(jì)[J].遙測(cè)遙控，2006（2）：28?31.

[3] 李陟，呂衛(wèi)華.一種應(yīng)用四相鑒頻的擴(kuò)頻接收機(jī)載波快速同步技術(shù)研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2008（18）：5178?5182.

[4] 張伯川，張其善.高動(dòng)態(tài)接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電子學(xué)報(bào)，2003，31（12）：1844?1846.

[5] 刑建平，曾繁泰.VHDL程序設(shè)計(jì)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[6] 胡振華.VHDL與FPGA設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2003.

[7] 王誠(chéng)，吳繼華，范麗珍，等.Altera FPAG/CPLD設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2005.

[8] 樊昌信.通信原理教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[9] 洪振宏.高碼率QPSK 解調(diào)器載波恢復(fù)環(huán)的算法與實(shí)現(xiàn)[D].北京：中國(guó)科學(xué)院研究生院，2007.

篇(4)

關(guān)鍵詞：多抽樣率；頻分復(fù)用；時(shí)分復(fù)用；抽取；插值

1 引言

在我們通常所討論的數(shù)字系統(tǒng)中只有一個(gè)采樣率，即把采樣率Fs視為固定值。但在實(shí)際系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)被要求能工作在“多抽樣率”狀態(tài)。將一個(gè)寬帶信號(hào)分解到幾個(gè)互不重疊的窄帶信道上傳輸，每個(gè)窄帶的采樣率只要滿足奈奎斯特采樣定理即可，因此可以降低取樣頻率，節(jié)省傳輸頻帶。

在通信系統(tǒng)中，信道所能提供的帶寬通常比傳送一路信號(hào)所需的帶寬寬很多。如果一個(gè)信道只傳送一路信號(hào)是非常浪費(fèi)的，為了能夠充分利用信道的帶寬，就可以采用復(fù)用的方法。“復(fù)用”是一種將若干個(gè)彼此獨(dú)立的信號(hào)合并為一個(gè)可在同一信道上傳輸?shù)膹?fù)合信號(hào)的方法。比如，在電話系統(tǒng)中，傳輸?shù)恼Z(yǔ)言信號(hào)的頻譜一般在300～3400Hz內(nèi)。為了使若干個(gè)這種信號(hào)能在同一信道上傳輸，可以使它們的頻譜調(diào)制到不同的頻段，合并在一起而不相互影響，并能在接收端彼此分離開(kāi)來(lái)。常用的方法是時(shí)分復(fù)用（TDMA）和頻分復(fù)用（FDMA）。

2 系統(tǒng)仿真與設(shè)計(jì)

2.1仿真環(huán)境介紹

SIMULINK仿真環(huán)境是美國(guó)MathWorks軟件公司在1990年專門(mén)為MATLAB語(yǔ)言設(shè)計(jì)提供的結(jié)構(gòu)圖編程與系統(tǒng)仿真的專用軟件工具，是MATLAB實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真的一個(gè)集成環(huán)境，它使MATLAB的功能得到進(jìn)一步的擴(kuò)展。這種擴(kuò)展的意識(shí)表現(xiàn)在：第一，實(shí)現(xiàn)了可視化建模。第二，實(shí)現(xiàn)了多工作環(huán)境間文件互用和數(shù)據(jù)交換，如SIMULINK與MATLAB，SIMULINK與C、FORTRAN，SIMULINK與DSP、SIMULINK與實(shí)施硬件工作環(huán)境等的信息交換都就可以方便的實(shí)現(xiàn)；第三，把理論研究和工程實(shí)現(xiàn)有機(jī)地結(jié)合在一起。利用SIMULINK提供的輸入信號(hào)（信號(hào)源模塊）對(duì)結(jié)構(gòu)圖所描述的系統(tǒng)施加激勵(lì)，利用SIMULINK提供的輸出裝置（輸出接口模塊）獲得系統(tǒng)的輸出響應(yīng)數(shù)據(jù)或者時(shí)間響應(yīng)曲線，成為圖形化、模塊化方式的控制系統(tǒng)仿真，使得動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的方針與建模更加簡(jiǎn)潔方便，這不能不說(shuō)是控制系統(tǒng)仿真工具的一大突破性的進(jìn)步。

結(jié)構(gòu)圖化的系統(tǒng)模型構(gòu)建之后即可進(jìn)行SIMULINK的系統(tǒng)仿真。仿真程序的執(zhí)行可以在MATLAB命令平臺(tái)上鍵入模型文件的文件名來(lái)啟動(dòng)，也可以直接在SIMULINK之下由菜單命令來(lái)啟動(dòng)。菜單方式的仿真操作完全是用戶交互方式，例如選擇仿真算法，改變參數(shù)設(shè)置，使用模擬示波器，觀察系統(tǒng)輸出或者內(nèi)部的響應(yīng)曲線等。另外，仿真結(jié)果可以以變量的方式返回MATLAB命令平臺(tái)以方便仿真數(shù)據(jù)的后期處理。

fdatool（filter design & analysis tool）是matlab信號(hào)處理工具箱里專用的濾波器設(shè)計(jì)分析工具，matlab6.0以上的版本還專門(mén)增加了濾波器設(shè)計(jì)工具箱（filter design toolbox）。fdatool可以設(shè)計(jì)幾乎所有的基本的常規(guī)濾波器，包括fir和iir的各種設(shè)計(jì)方法。它操作簡(jiǎn)單，方便靈活。

fdatool界面總共分兩大部分，一部分是design filter，在界面的下半部，用來(lái)設(shè)置濾波器的設(shè)計(jì)參數(shù)，另一部分則是特性區(qū)，在界面的上半部分，用來(lái)顯示濾波器的各種特性。

2.2 頻分復(fù)用系統(tǒng)的多抽樣率仿真設(shè)計(jì)

頻分復(fù)用可以由許多的方法實(shí)現(xiàn)，在傳統(tǒng)端到端通信中通常利用調(diào)制解調(diào)原理實(shí)現(xiàn)。在發(fā)送端，用不同頻率的信號(hào)當(dāng)作載波將原始信號(hào)調(diào)制到不同頻率處，經(jīng)過(guò)通信線路的傳輸，在接收端，利用不同的濾波器將不同頻率處的信號(hào)濾除，然后經(jīng)過(guò)解調(diào)恢復(fù)出原信號(hào)。以上技術(shù)主要應(yīng)用在模擬信號(hào)傳輸普遍應(yīng)用在多路載波電話系統(tǒng)中。利用多采樣率技術(shù)實(shí)現(xiàn)的頻分復(fù)用實(shí)現(xiàn)原理與調(diào)制解調(diào)相似。在發(fā)送端，用插值器將信號(hào)頻譜變窄并在整個(gè)頻率軸上做周期延拓，當(dāng)然周期會(huì)變小，相當(dāng)在0到π之間多出鏡像來(lái)，利用不同的濾波器將其濾出。在接收端，利用抽取器將信號(hào)頻譜展寬，并平移，周期會(huì)變寬，就可以恢復(fù)出原信號(hào)。在理論上，利用多采樣率技術(shù)實(shí)現(xiàn)的頻分復(fù)用系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)限多路信號(hào)的并行傳輸，但是會(huì)對(duì)濾波器設(shè)計(jì)要求很高，截止特性要非常好，在實(shí)際中是不可實(shí)現(xiàn)的。

2.3時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的多抽樣率仿真設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用的傳統(tǒng)方法非常多，但大都對(duì)時(shí)間同步要求較高，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為復(fù)雜。利用多抽樣率技術(shù)的時(shí)分復(fù)用實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常簡(jiǎn)單，并不要求時(shí)間的嚴(yán)格同步，各路信號(hào)互不干擾。非常適于前后采樣率不同系統(tǒng)之間的通信。

經(jīng)過(guò)比較，時(shí)分復(fù)用發(fā)送接收端的信號(hào)頻譜相似，時(shí)域波形變化不大。理論上可以實(shí)現(xiàn)無(wú)限多路信息的傳輸，但是路數(shù)多時(shí)，會(huì)有明顯的延遲。語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)頻分復(fù)用系統(tǒng)傳輸以后，其高頻部分有少許的缺失，其原因是在用濾波器濾波時(shí)，濾波器有一定的過(guò)渡帶，截止邊緣不能有絕對(duì)的陡峭。語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)時(shí)，其幅度有較大的減小，因?yàn)樵诔槿r(shí)，其幅度變?yōu)樵瓉?lái)的1/4，在實(shí)際應(yīng)用中，可以加一個(gè)放大器。綜上所述，利用多抽樣率技術(shù)的時(shí)分復(fù)用和頻分復(fù)用系統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)多路通信，而時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)起來(lái)更為簡(jiǎn)單，可靠。

3 小結(jié)

本文闡述了simulink軟件和利用多抽樣率信號(hào)處理設(shè)計(jì)TDM系統(tǒng)和FDM系統(tǒng)的原理，并且介紹了在此軟件中進(jìn)行的仿真。雖然這個(gè)課題的部分理論內(nèi)容已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)，但綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)并進(jìn)行仿真還不很熟練，所以在課題的設(shè)計(jì)方面遇到了不少問(wèn)題。比如，在設(shè)計(jì)FDM系統(tǒng)時(shí)，三路通信簡(jiǎn)單的認(rèn)為用三倍插值，三倍抽取，但是仔細(xì)分析后就會(huì)明白三倍插值不足以將信號(hào)頻譜分開(kāi)到中、低、高頻，自然不會(huì)有對(duì)應(yīng)的濾波器能完全的分開(kāi)頻譜。在設(shè)計(jì)TDM系統(tǒng)中對(duì)于延時(shí)的理解要準(zhǔn)確，否則聲音會(huì)出現(xiàn)較大失真。

參考文獻(xiàn)：

篇(5)

【關(guān)鍵詞】監(jiān)控 通訊協(xié)議 接收程序 發(fā)送程序

1 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。智能家居通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家中的各種設(shè)備連接到一起，提供家電控制、照明控制、窗簾控制、電話遠(yuǎn)程控制、室內(nèi)外遙控、防盜報(bào)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)等多種功能和手段。智能家居雖然起源很早，但是一直沒(méi)有廣泛的推廣應(yīng)用，其中主要的瓶頸之一在于沒(méi)有將所有家電進(jìn)行統(tǒng)一控制的通訊協(xié)議。

本文針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)了一種使用于所有家用設(shè)備的通訊控制協(xié)議，通過(guò)對(duì)通訊控制協(xié)議的解析，設(shè)計(jì)了用于接收發(fā)送該協(xié)議的程序， 從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有家電的控制。

2 控制協(xié)議的定義

協(xié)議是計(jì)算機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)的一些規(guī)范.計(jì)算機(jī)之間相互通信需要共同遵守的約定和規(guī)則.控制協(xié)議可以簡(jiǎn)單地理解為一個(gè)由特定數(shù)據(jù)按照特定格式組織的、 在特定網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中傳輸?shù)淖址?它由多個(gè)字段組成 ,每個(gè)字段表示特定含義,并且字段之間的順序在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)固定不可調(diào)換。控制數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)時(shí),兩端可以根據(jù)事先定義的協(xié)議字段含義及順序解析出數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理。

這種控制協(xié)議要有如下特點(diǎn):條理清晰、精確度高、易管理、拓展性強(qiáng)、復(fù)用性高。遵照這些特點(diǎn),自定義協(xié)議既要有清晰明確的字段定義,又要有合理規(guī)范的格式;既方便程序處理,又方便理解；既沒(méi)有冗余數(shù)據(jù),還要有一定的擴(kuò)展余地,并且不能使整個(gè)協(xié)議系統(tǒng)過(guò)于龐大；既保證快速的傳輸數(shù)據(jù),又具有高可靠性。一個(gè)好的控制協(xié)議體系 ,對(duì)于整個(gè)智能家居系統(tǒng)性能的提高具有至關(guān)重要的意義。

3 控制協(xié)議的結(jié)構(gòu)

本文這種控制協(xié)議設(shè)計(jì)思想基于幀傳輸?shù)姆绞剑丛诎l(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)是一幀一幀地發(fā)送。所有數(shù)據(jù)幀采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)幀格式。

數(shù)據(jù)幀格式：本控制協(xié)議幀只有控制命令幀和應(yīng)答幀兩種。這兩種數(shù)據(jù)幀采用統(tǒng)一格式。這種格式如下：引導(dǎo)字節(jié) 、起始字節(jié)、設(shè)備編碼、地址、識(shí)別碼、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)、校驗(yàn)碼、結(jié)束符。其中數(shù)據(jù)區(qū)隨數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的變化而變化。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.1 引導(dǎo)字節(jié)

用于檢測(cè)一個(gè)數(shù)據(jù)幀的開(kāi)始，設(shè)計(jì)為固定字節(jié)FEH。其數(shù)量不固定，可用于喚醒休眠設(shè)備。

3.2 起始字節(jié)

用于標(biāo)記引導(dǎo)字節(jié)的結(jié)束，有效數(shù)據(jù)的開(kāi)始，設(shè)計(jì)為固定字節(jié)68H。

3.3 設(shè)備編碼

占用一個(gè)字節(jié)，用于標(biāo)記家中的各種設(shè)備，每一種設(shè)備都有自己對(duì)應(yīng)的唯一編碼。

3.4 地址

用于區(qū)別相同設(shè)備，對(duì)于相同設(shè)備實(shí)現(xiàn)精確控制。

3.5 識(shí)別碼

用于識(shí)別數(shù)據(jù)的用途，是命令還是應(yīng)答數(shù)據(jù)等等，根據(jù)不同的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)區(qū)具有不同的意義。主動(dòng)發(fā)送幀的識(shí)別碼取值范圍為00H-7FH,應(yīng)答幀的識(shí)別碼為發(fā)送碼的最高位置1。

3.6 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

用于標(biāo)記數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

3.1.7 數(shù)據(jù)

控制的內(nèi)容以應(yīng)答的內(nèi)容等等，數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容的具體含義需要根據(jù)不同的設(shè)備編碼和識(shí)別碼而定。

3.8 校驗(yàn)碼

從起始符開(kāi)始一直到數(shù)據(jù)的最后一位的所有加和，然后取后八位。

3.9 結(jié)束符

標(biāo)記數(shù)據(jù)幀的結(jié)束，固定字節(jié)16H。

4 接收發(fā)送程序設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)幀按照字節(jié)逐個(gè)進(jìn)行接收，首先檢測(cè)引導(dǎo)字節(jié)，引導(dǎo)字節(jié)正確則檢測(cè)起始字節(jié)，起始字節(jié)正確后繼續(xù)往下接收,若錯(cuò)誤則返回到檢測(cè)引導(dǎo)字節(jié)，這樣能夠最大程度上滿足數(shù)據(jù)幀接收的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。具體的接收流程如圖2所示。

數(shù)據(jù)幀中的引導(dǎo)字節(jié)、起始字節(jié)、結(jié)束符都是固定的內(nèi)容，不需要再定義變量進(jìn)行存儲(chǔ)，其中的校驗(yàn)碼只是在接收和發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)需要，也不需要放在需要處理的程序中。

4.1 數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)類(lèi)型定義

typedef struct

{

unsigned char EquipmentType;

unsigned char EquipmentAddr;

unsigned char EquipmentCmd;

unsigned char EquipmentDataLen;

Unsigned char EquipmentData[64];

}Buf_TypeDef;

4.2 接收程序

首先定義兩個(gè)全局變量用于記錄接收字節(jié)的狀態(tài)以及計(jì)算校驗(yàn)值。

unsigned char State=0;

unsigned char CheckSum=0;

下面是接收程序，可以放在系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)的程序內(nèi)即可，具有通用性。

Buf_TypeDef ReceiveBuf;

void ReceiveData(unsigned char ch)

{unsigned char i;switch(State){

case0:if(ch == 0xFE){State = 1;}break;

case 1:if(ch == 0x68){CheckSum = 0x68;

State = 2;}else if(ch != 0xFE){State = 0;}

break;case2:ReceiveBuf.EquipmentType=ch;CheckSum += ch;i = 0;State = 3;break;

case 3:ReceiveBuf.EquipmentAddr[i]=ch;

CheckSum += ch;i++;if(i >= 4){State = 4;

}break;case 4:ReceiveBuf.EquipmentCmd = ch;CheckSum += ch;State = 5;break;case 5:ReceiveBuf.EquipmentDataLen = ch;

CheckSum += ch;i = 0;State = 6;break;

case 6:ReceiveBuf.EquipmentData[i]=ch;

CheckSum += ch;i++;if(i>=ReceiveBuf.

EquipmentDataLen){ i = 0; State = 7;}

break;case 7:if(CheckSum == ch)

{State = 8;}break;case 8:if(ch==0x16)

{State=0;//此處添加處理標(biāo)志}break;

default:State = 0;break;}}

4.3 發(fā)送程序

使用發(fā)送函數(shù)之前首先要實(shí)現(xiàn)發(fā)送一個(gè)字節(jié)的函數(shù)SendOneChar（），并且將數(shù)據(jù)賦予Buf_TypeDef類(lèi)型的變量。然后調(diào)用該函數(shù)就可以按照格式把數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去。

void SendData(Buf_TypeDef *SendBuf){

unsigned char i=0;

unsigned char CheckSum=0;

for(i=0;i

SendOneChar(SendBuf->EquipmentType);CheckSum += SendBuf->EquipmentType;

for(i=0;i

{SendOneChar(SendBuf->EquipmentAddr[i]);CheckSum += SendBuf->EquipmentAddr[i];}

SendOneChar(SendBuf->EquipmentCmd);

CheckSum += SendBuf->EquipmentCmd;

SendOneChar(SendBuf->EquipmentDataLen);CheckSum += SendBuf->EquipmentDataLen;

for(i=0;iEquipmentDataLen;i++){SendOneChar(SendBuf->EquipmentData[i]);CheckSum += SendBuf->EquipmentData[i];}

SendOneChar(CheckSum);SendOneChar(0x16);}

5 實(shí)際應(yīng)用

該套智能家居協(xié)議已經(jīng)用到局域網(wǎng)控制空調(diào)、電燈、電源等設(shè)備。春蘭集團(tuán)變頻一級(jí)e星空物聯(lián)網(wǎng)智能空調(diào)的柜機(jī)和掛機(jī)就是采用本協(xié)議，實(shí)際控制效果良好穩(wěn)定。實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以根據(jù)不同的設(shè)備定義不同設(shè)備編碼。該套協(xié)議適合通過(guò)手機(jī)、平板電腦控制控制家中的設(shè)備。通過(guò)他們向家中的設(shè)備發(fā)送命令數(shù)據(jù)幀，設(shè)備接收到命令數(shù)據(jù)幀后會(huì)返回應(yīng)答數(shù)據(jù)幀，完全實(shí)現(xiàn)對(duì)所有設(shè)備的控制。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了一種通用性的智能家居控制協(xié)議方案，理論上能夠適用于所有的家電，在此協(xié)議框架的基礎(chǔ)上完成上位機(jī)與家中設(shè)備之間的數(shù)據(jù)和控制指令的傳輸，能夠有效的解決智能家居中對(duì)不同家電的控制。

參考文獻(xiàn)

[1]李志淮,周曉瑋.網(wǎng)絡(luò)通信中自定義協(xié)議的一種制定方法[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào),2005,45(增刊):272-274.

[2]陳小峰.通信新讀:從原理到應(yīng)用[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013.

[3]王承君.自定義串口數(shù)據(jù)通信協(xié)議的分析與設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程,2004,30(25): 192-194.

[4]樊昌信.通信原理教程(第3版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2013.

篇(6)

關(guān)鍵詞：雙極型；離散濾波器；碼間串?dāng)_；Simulink

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004-373X(2008)24-145-03

Bipolar Code Digital Baseband Transmission System Simulation Based on Simulink

CHEN Shengdeng,LIU Jie

(College of Physics and Information Engineering,Fuzhou University,Fuzhou,350002,China)

Abstract：Simulink is the integration environment for modeling,simulation and analysis of the dynamic system in Matlab,according to bipolar code can be transmited in cable and not grounding transmission line and so on,and bipolar code has got more applications.Using Discrete filter to simulate the crosstalk between code,based on the analysis of digital base band transmission system,the error rate question of the bipolar baseband signal is analysised and the signal baseband system of having crosstalk and the signal baseband system of not crosstalk are described,and the simulation result is analysed.Simulation results and theoretical are basically the same.

Keywords：bipolar code;discrete filter;crosstalk between code;Simulink

1 引 言

基帶信號(hào),是指消息源的消息直接經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)。在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中，不使用載波調(diào)制解調(diào)裝置而直接傳送基帶信號(hào)的系統(tǒng)，稱它為基帶傳輸系統(tǒng)［1］。

目前，在實(shí)際使用的數(shù)字通信中，雖然基帶傳輸不如頻帶傳輸那樣廣泛，但是，對(duì)于基帶傳輸系統(tǒng)的研究仍然是十分有意義的。這是因?yàn)椋菏紫龋鶐鬏斚到y(tǒng)的許多問(wèn)題也是頻帶傳輸系統(tǒng)必須考慮的問(wèn)題；其次，隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，基帶傳輸這種方式也有迅速發(fā)展的趨勢(shì)，目前，它不僅用于低速數(shù)據(jù)傳輸，而且還用于高速數(shù)據(jù)傳輸；最后，理論上也可以證明，任何一個(gè)采用線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)，總是可以由一個(gè)等效的基帶傳輸系統(tǒng)所替代。然而，在實(shí)際的基帶傳輸系統(tǒng)中碼間干擾總是或多或少的存在。由于AMI碼［2］和HDB3碼［3］已有被仿真過(guò)，而雙極型碼可以在電纜等無(wú)接地的傳輸線上傳輸，得到較多的應(yīng)用，因此利用Matlab中的Simulink工具對(duì)其碼間干擾問(wèn)題進(jìn)行仿真探討具有十分重要的意義。

2 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型分析

在基帶傳輸系統(tǒng)中，一系列的基帶信號(hào)波形被變換成相應(yīng)的發(fā)送基帶波形后，就被送入信道。信號(hào)通過(guò)信道傳輸，一方面要受到信道特性的影響，使信號(hào)發(fā)生畸變；另一方面信號(hào)被信道中的加性噪聲所疊加，造成信號(hào)的隨機(jī)畸變。因此，到達(dá)接收端的基帶信號(hào)已經(jīng)發(fā)生了畸變。為此，在接收端首先要安排一個(gè)接收濾波器，使噪聲盡量得到抑制，而使信號(hào)順利通過(guò)。然而，在接收濾波器的輸出信號(hào)里，總還是存在畸變和混有噪聲的。因此，為了提高接收系統(tǒng)的可靠性，通常要在接收濾波器的輸出端安排一個(gè)識(shí)別電路，常用的識(shí)別電路是抽樣判決器，它是在每一接收基帶波形的中心附近，對(duì)信號(hào)進(jìn)行抽樣，然后將抽樣值與判決門(mén)限進(jìn)行比較。若抽樣值大于門(mén)限值，則判為“高”電平，否則就判為“零”電平。這樣就獲得一系列新的基帶波形再生的基帶信號(hào)。

根據(jù)上述信號(hào)傳輸過(guò)程，可以把一個(gè)基帶傳輸系統(tǒng)用圖1所示的模型來(lái)概括［4-5］。

發(fā)送濾波器至接收濾波器的傳輸特性：

H(ω)=GT(ω)C(ω)GR(ω)

對(duì)于無(wú)碼間干擾，基帶傳輸特性應(yīng)滿足：

∑iHω+2iπ/Ts=Ts|ω|≤π/Ts

圖1 基帶傳輸系統(tǒng)模型

3 系統(tǒng)誤碼率分析

由于基帶傳輸信號(hào)的誤碼率與傳輸時(shí)所使用的碼型有關(guān)［6-7］，由于雙極性碼是一種適合于信道傳輸?shù)拇a型，而且便于仿真構(gòu)造模型，碼型簡(jiǎn)單，因此下面主要討論在雙極型基帶系統(tǒng)中疊加平穩(wěn)高斯白噪聲后的抗噪聲性能。而噪聲影響下發(fā)生誤碼將有2種差錯(cuò)形式：發(fā)送的是“1”碼，被判為“0”碼；發(fā)送的是“0”碼，被判為“1”碼。

對(duì)于雙極性基帶信號(hào)，在一個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi)，抽樣判決器輸入端得到的波形可表示為：

x(t)=A+∑n≠kanh(t－nTs)+nR(t)，發(fā)送“1”時(shí)

－A+∑n≠kanh(t－nTs)+nR(t)，發(fā)送“0”時(shí)

令：

y(t)=x(t)－∑n≠kanh(t－nTs+t0)

=A+nR(t)，發(fā)送“1”時(shí)

－A+nR(t)，發(fā)送“0”時(shí)

這時(shí)，若令判決門(mén)限為Vd，則將“1”錯(cuò)判為“0”的概率pe1及將“0”錯(cuò)判為“1”的概率pe2可以表示為：

pe1=P(x

=∫Vd－∑n≠kanh(t－nTs)－∞12πσnexp-(y－A)22σ2ndy=12+12erf

Vd－∑n≠kanh(t－nTs)－A2σn〗

pe2=P(x>Vd)=Pn≠kanh(t－nTs)〗=∫∞Vd－∑n≠kanh(t－nTs)f1(y)dy

=∫∞Vd－∑n≠kanh(t－nTs)12πσnexp-(y+A)22σ2ndy=12－12erfVd－∑n≠kanh(t－nTs)+A2σn〗

若發(fā)送“1”碼的概率為P(1)，發(fā)送“0”碼的概率為P(0)，則基帶傳輸系統(tǒng)總的誤碼率可表示為：

Pe=P(1)pe1+P(0)pe2

可以看出，基帶傳輸系統(tǒng)的總誤碼率與判決門(mén)限Vd有關(guān)。通常把使總誤碼率最小的判決門(mén)限電平稱為最佳門(mén)限電平。若令dPedVd=0，則可求得最佳門(mén)限電平為：

V*d=σ2n2AlnP(0)P(1)

若P(1)=P(0)=12，則最佳判決門(mén)限電平為V*d=0這時(shí)，基帶傳輸系統(tǒng)總誤碼率為：

Pe=12pe1+12pe2

=12+14erf－∑n≠kanh(t－nTs)－A2σn〗－

14erf－∑n≠kanh(t－nTs)+A2σn〗

4 仿真過(guò)程設(shè)計(jì)及分析

Matlab中的Simulink有可視化建模和動(dòng)態(tài)仿真的功能，因此本文用Simulink構(gòu)造仿真系統(tǒng),方法簡(jiǎn)單，形象直觀［8-10］。

（1） 無(wú)碼間干擾時(shí)雙極型基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能，雙極型基帶傳輸系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 雙極型基帶傳輸系統(tǒng)

在這個(gè)仿真模型中，Switch1以及1，－1這兩個(gè)常數(shù)模塊組成了發(fā)送濾波器，它將二進(jìn)制Bernoulli序列產(chǎn)生器所產(chǎn)生的隨機(jī)序列編成雙極性碼；Switch以及1，0這兩個(gè)常數(shù)模塊組成了一個(gè)抽樣判決器，由它來(lái)對(duì)接收到的碼元進(jìn)行抽樣判決，最后送入誤碼率計(jì)算模塊計(jì)算誤碼率。在這里，假設(shè)基帶傳輸系統(tǒng)C(ω)?GR(ω)=1，以保證其不會(huì)出現(xiàn)碼間干擾。仿真結(jié)果如圖3所示。其中，①為仿真得到的誤碼率曲線；②為理論上的誤碼率曲線。從圖3可以看出，兩者基本吻合，這說(shuō)明理論推導(dǎo)出來(lái)的誤碼率計(jì)算公式是正確的。

（2） 有碼間干擾時(shí)雙極型基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能。

在構(gòu)造碼間干擾的模型過(guò)程中，令H(z)=11+az－1，即h(t)=anu(n)，并對(duì)a取不同的值，來(lái)比較不同的h(t)對(duì)系統(tǒng)的抗噪聲性能的影響。如圖4所示。

圖3 雙極性基帶系統(tǒng)誤碼率曲線圖

圖4 有碼間干擾時(shí)雙極性基帶傳輸系統(tǒng)

為了模擬碼間干擾，本文提出了在原來(lái)雙極性基帶系統(tǒng)上增加一個(gè)離散濾波器(Discrete Filter)，離散濾波器的參數(shù)分別設(shè)置為：Numerator：［1］，Denominator：［1 a］，Sample time：-1，使得基帶傳輸系統(tǒng)C(ω)GR(ω)=1/（1+az-1）≠1，也就使得整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生了碼間干擾。仿真結(jié)果如圖5所示。

圖5 有碼間干擾時(shí)，雙極性基帶系統(tǒng)誤碼率曲線圖

其中，①為a=-0.6時(shí)仿真得到的誤碼率曲線；②為a=-0.2時(shí)仿真得到的誤碼率曲線；③為無(wú)碼間干擾時(shí)的誤碼率曲線。由圖5可以看出，當(dāng)a=-0.6時(shí)，碼間干擾對(duì)系統(tǒng)的抗噪聲性能有較大影響，而當(dāng)a=-0.2時(shí)，這個(gè)影響較小，整個(gè)系統(tǒng)的誤碼率與無(wú)碼間干擾時(shí)基本相同。

當(dāng)a=-0.6時(shí)，h(t)=0.6tu(t)，當(dāng)a=-0.2時(shí)，h(t)=0.2tu(t)它們的函數(shù)曲線如圖6所示。

由圖6可見(jiàn)，當(dāng)a=-0.2時(shí)，h(t)的值除t=0外，均小于a=-0.6時(shí)的h(t)值，也就是說(shuō)在其他所有抽樣點(diǎn)上的值較小，這就使得碼間干擾值∑n≠kanh［(k－n)Ts+t0］較小，因此它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的抗噪聲性能相對(duì)較小，這與仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相一致。

圖6 a不同時(shí)h(t)函數(shù)圖

5 結(jié) 語(yǔ)

由理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)仿真，注意到系統(tǒng)的總誤碼率僅依賴于信號(hào)峰值A(chǔ)與噪聲均方根值σn之比，若比值A(chǔ)/σn越大，則Pe就越小。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)系統(tǒng)存在碼間干擾時(shí)，系統(tǒng)誤碼率與其碼間干擾值的大小有關(guān)，隨著碼間干擾值的增大，系統(tǒng)誤碼率也隨之增大。而碼間干擾值不僅受系統(tǒng)的傳輸特性H(ω)影響，而且還與an有親密聯(lián)系。從以上仿真結(jié)果分析和誤碼性能驗(yàn)證來(lái)看,實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)完全達(dá)到了實(shí)際可用的要求。

參考文獻(xiàn)

［1］黃載祿,殷蔚華.通信原理.北京:科學(xué)出版社,2005.

［2］許建霞,聶明新.基于Matlab的數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的仿真.武漢:武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào):交通科學(xué)與工程版,2005(3):450-452.

［3］曲中水,王建衛(wèi),朱泳.基于Matlab的數(shù)字信號(hào)基帶傳輸系統(tǒng)仿真.森林工程,2004(4):31-33.

［4］樊昌信,張甫翎,徐炳祥,等.通信原理.北京:國(guó)防工業(yè)大學(xué)出版社,2001.

［5］曹志剛,錢(qián)亞生.現(xiàn)代通信原理.北京:清華大學(xué)出版社,1992.

［6］程佩青.數(shù)字信號(hào)處理教程［M］.2版.北京:清華大學(xué)出版社,2001.

［7］沈振元,聶志泉,趙雪荷.通信系統(tǒng)原理.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2001.

［8］鄧華.Matlab通信仿真及應(yīng)用實(shí)例詳解.北京:人民郵電出版社,2003.

［9］劉敏,魏玲.Matlab通信仿真與應(yīng)用.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2001.

［10］鄭智琴.Simunlink電子通信仿真與應(yīng)用.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2002.

作者簡(jiǎn)介 陳聲登 男，1982年出生，碩士。研究方向?yàn)橥ㄐ排c信息系統(tǒng)、ARM嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。

篇(7)

關(guān)鍵詞：PDCA循環(huán) 課程教學(xué) 教學(xué)質(zhì)量 生產(chǎn)運(yùn)作管理

基金項(xiàng)目：北京信息科技大學(xué)2013年度課程建設(shè)項(xiàng)目

中圖分類(lèi)號(hào)： G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1、引言

《生產(chǎn)運(yùn)作管理》與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐有著緊密的聯(lián)系，是一門(mén)是以制造業(yè)為背景的綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的管理類(lèi)專業(yè)課，是具有鮮明的工程與管理特色的多學(xué)科交叉課程。根據(jù)對(duì)世界各國(guó)大學(xué)里的管理學(xué)院/商學(xué)院的課程設(shè)置研究，一個(gè)共同特點(diǎn)是都將“生產(chǎn)運(yùn)作”、“市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)”、“理財(cái)”列為三大支柱性核心課程，由此可見(jiàn)本門(mén)課程在管理學(xué)科體系中的地位是非常重要的。但由于各種原因，教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果不同程度地存在著問(wèn)題。因而，必須探尋一種有效地提高《生產(chǎn)運(yùn)作管理》課程教學(xué)質(zhì)量的方法。

PDCA循環(huán)作為全球各行各業(yè)廣泛應(yīng)用的質(zhì)量管理方法在管理實(shí)踐中是行之有效的。因此有必要在《生產(chǎn)運(yùn)作管理》課程的教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用PDCA循環(huán)質(zhì)量管理方法，從而有效地提高課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

2、PDCA循環(huán)的概念及特點(diǎn)

PDCA循環(huán)的概念最早是由美國(guó)質(zhì)量管理專家戴明提出來(lái)的，所以又稱為“戴明環(huán)”。PDCA循環(huán)即計(jì)劃（Plan）、執(zhí)行（Do）、檢查（Check）和行動(dòng)（Action），它是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的管理工作程序，也是進(jìn)行質(zhì)量管理的四個(gè)步驟。PDCA循環(huán)可分為四個(gè)階段，其基本內(nèi)容如下。

（1）計(jì)劃階段（P）：確定方針和目標(biāo)，確定活動(dòng)計(jì)劃；

（2）執(zhí)行階段（D）：實(shí)地去做，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃中的內(nèi)容；

（3）檢查階段（C）：總結(jié)執(zhí)行計(jì)劃的結(jié)果，注意效果，找出問(wèn)題；

（4）處置階段（A）：對(duì)總結(jié)檢查的結(jié)果進(jìn)行處理，成功的經(jīng)驗(yàn)加以肯定并適當(dāng)推廣、標(biāo)準(zhǔn)化；失敗的教訓(xùn)加以總結(jié)，以免重現(xiàn)，未解決的問(wèn)題放到下一個(gè)PDCA循環(huán)。

PDCA循環(huán)的特點(diǎn)

（1）大環(huán)帶小環(huán)。在PDCA循環(huán)的四個(gè)階段中，每個(gè)階段都有自己小的PDCA循環(huán)，如圖1所示。

圖1 大環(huán)帶小環(huán)

（2）階梯式上升。PDCA循環(huán)不是在同一水平上循環(huán)，而是每循環(huán)一次，就解決一部分問(wèn)題，取得以部分成果，工作就前進(jìn)一步，就能達(dá)到一個(gè)新的水平；在新的水平上又有了新的目標(biāo)和內(nèi)容，再進(jìn)行PDCA循環(huán)，便能達(dá)到一個(gè)更高的水平，如圖2所示。

圖2 階梯式上升

PDCA循環(huán)的基本原理符合“實(shí)踐---認(rèn)識(shí)---再實(shí)踐---再認(rèn)識(shí)”的認(rèn)識(shí)規(guī)律，每一個(gè)循環(huán)管理過(guò)程都周而復(fù)始地運(yùn)動(dòng)，上一個(gè)循環(huán)解決不了的問(wèn)題，轉(zhuǎn)入下一個(gè)循環(huán)解決，從而保證了管理工作的系統(tǒng)性全面性和完整性。

3、生產(chǎn)運(yùn)作管理教學(xué)質(zhì)量改進(jìn)的PDCA循環(huán)模式

鑒于PDCA循環(huán)在質(zhì)量管理中的有效性，作者把PDCA循環(huán)引入到《生產(chǎn)運(yùn)作管理》課程的教學(xué)過(guò)程中，使得該課程的教學(xué)質(zhì)量的不斷提高。

（1）計(jì)劃階段

在PDCA循環(huán)中，第一階段是計(jì)劃階段，其主要任務(wù)是制訂教學(xué)計(jì)劃，只有良好的教學(xué)計(jì)劃才能保證教學(xué)工作的順利完成。教學(xué)計(jì)劃的內(nèi)容一般包括教學(xué)目的、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)、教學(xué)方法、教學(xué)進(jìn)程時(shí)間安排等內(nèi)容。按照PDCA循環(huán)這一工作方法，每一學(xué)期在制訂教學(xué)計(jì)劃時(shí)，要對(duì)上一學(xué)期的教學(xué)情況進(jìn)行分析。目前我校在這方面已經(jīng)做了一些相關(guān)工作，例如在《生產(chǎn)運(yùn)作管理》課程期末考試的試卷分析中，都有教學(xué)效果分析的內(nèi)容，比如影響教學(xué)質(zhì)量的因素是什么，從哪些方面改進(jìn)等。

（2）執(zhí)行階段

執(zhí)行階段就是執(zhí)行計(jì)劃階段制訂的教學(xué)計(jì)劃。教學(xué)計(jì)劃需要通過(guò)實(shí)際的授課過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)首先避免傳統(tǒng)的灌輸性教學(xué)，注重引導(dǎo)式、參與式與討論式教學(xué)。

教師作為教學(xué)的主體，應(yīng)該按照教學(xué)計(jì)劃教學(xué)，但是也要根據(jù)教學(xué)情況調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)過(guò)程中經(jīng)常與學(xué)生溝通，了解學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的反應(yīng)。

（3）檢查階段

檢查階段的目的是檢查教學(xué)計(jì)劃執(zhí)行后的效果。在教學(xué)中通過(guò)課堂提問(wèn)、課內(nèi)測(cè)驗(yàn)、答疑輔導(dǎo)、課后作業(yè)以及期末考試等對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了解。此外，還可以邀請(qǐng)部分學(xué)生參加《生產(chǎn)運(yùn)作管理》課程教學(xué)座談會(huì)，進(jìn)一步了解課程教學(xué)情況，大約每學(xué)期1-2次。

一般情況下教學(xué)計(jì)劃執(zhí)行的結(jié)果與教學(xué)計(jì)劃存在一定的偏差，教師必須分析原因找到引起偏差的主次因素，提出相應(yīng)的改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的對(duì)策。

（4）處置階段

在處置階段教師要對(duì)本學(xué)期《生產(chǎn)運(yùn)作管理》課程教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行全面總結(jié)，一方面要找出該輪教學(xué)循環(huán)過(guò)程中存在的問(wèn)題，分析產(chǎn)生問(wèn)題的原因，以避免類(lèi)似問(wèn)題再次發(fā)生，另一方面要把教學(xué)過(guò)程中成功的經(jīng)驗(yàn)加以推廣，作為下一輪教學(xué)循環(huán)借鑒之用。

還需要明確一點(diǎn)，運(yùn)用PDCA循環(huán)管理方法時(shí)，有些問(wèn)題不可能在一個(gè)教學(xué)過(guò)程中全部發(fā)現(xiàn)并解決，這些問(wèn)題的解決必須循序漸進(jìn)，持續(xù)改進(jìn)，從而不斷地提高課程教學(xué)質(zhì)量。

4、結(jié)論

提高教學(xué)質(zhì)量是教學(xué)研究的一個(gè)永恒的課題，PDCA循環(huán)教學(xué)模式把教學(xué)當(dāng)做一個(gè)又一個(gè)螺旋式上升的循環(huán)，形成一個(gè)周期模型。《生產(chǎn)運(yùn)作管理》課程教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用PDCA循環(huán)思想必將使得《生產(chǎn)運(yùn)作管理》這門(mén)課程的教學(xué)質(zhì)量逐步提升，教學(xué)工作更加規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化。

參考文獻(xiàn)

[1]陳志祥.本科層次生產(chǎn)管理課程建設(shè)與教學(xué)改革[J].高等工程教育研究，2005.5：62-66.

[2]佘靜.PDCA循環(huán)管理模式在《通信原理》課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].咸寧學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，32（4）：159-160.

[3]趙啟蘭等.生產(chǎn)與運(yùn)作管理教程[M]，北京：北京交通大學(xué)出版社 清華大學(xué)出版社，2008.