時間：2023-06-26 16:24:16
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數(shù)字通信概念，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：數(shù)字通信原理；教學內(nèi)容；教學模式；實踐教學體系
《數(shù)字通信原理》是高職院校通信類、電子類等專業(yè)的專業(yè)基礎課，既是基礎課向專業(yè)課的過渡，也是電子通信學科的入門課，在通信類、電子類專業(yè)中占有非常重要的地位。這門課的教學直接影響這些專業(yè)的教學質(zhì)量和所培養(yǎng)人才的知識結構及綜合能力。這門課綜合了電路分析基礎、電子電路、高頻電路、數(shù)字電路等電類基礎課以及高等數(shù)學、概率論等數(shù)學課程，具有相當大的難度和理論深度。而高職高專學生基礎普遍薄弱，數(shù)學功底和自學能力較差，如果強調(diào)數(shù)學推導和理論探討，無疑將使學生產(chǎn)生畏難情緒，難以激發(fā)學生的學習興趣和積極性；但如果完全不涉及理論分析，教學又無法達到高職院校的培養(yǎng)目標，即無法培養(yǎng)出既具備一定專業(yè)理論素養(yǎng)、又具有較強動手能力的技術應用型人才。
通過多年的教學實踐，筆者認為，《數(shù)字通信原理》課的教學，一方面要強調(diào)基本理論、方法的分析，重點培養(yǎng)學生的思考能力，另一方面必須加強實驗教學和實訓環(huán)節(jié)，重點是培養(yǎng)崗位技能。該課程的教學目標是使學生掌握典型數(shù)字通信系統(tǒng)的組成、工作原理、性能特點、基本分析方法和實驗技能等，熟悉當前數(shù)字通信技術發(fā)展的現(xiàn)狀和最新進展。核心是培養(yǎng)學生良好的通信知識和素養(yǎng)，為后續(xù)專業(yè)課程的學習奠定堅實的基礎。
考慮《數(shù)字通信原理》課的教學情況和課程地位，我院2003年將該門課程確定為院重點課程，通過不斷轉變教學理念、更新教學內(nèi)容、完善教學方法、改進教學手段，在《數(shù)字通信原理》課程的教學內(nèi)容、教學模式和實踐教學體系等方面進行了富有特色的改革實踐。
以線帶點，改革教學內(nèi)容
在《數(shù)字通信原理》的傳統(tǒng)教學模式中，往往介紹許多通信的數(shù)學模型和原理，由于理論抽象、概念繁多，知識點顯得零散，那些數(shù)學基礎、自學能力和自制力均較差的學生難以接受。筆者認為，應遵循“以線帶點”的改革思路進行教學內(nèi)容的改革。
（一）強化學習路線圖，建立數(shù)字通信系統(tǒng)的整體觀念
在教學中，筆者強調(diào)數(shù)字通信系統(tǒng)整體觀念的建立，即以數(shù)字通信系統(tǒng)的模型圖作為學習的總路線圖（如下圖），以圖中功能框圖為“點”，有向線段為“線”。以路線圖中的節(jié)點涉及的典型技術理論分析為重點，以信號的傳輸流程為主線，以線帶點，使學生掌握通信系統(tǒng)的宏觀分析思路和微觀分析方法。
在教學初期，首先向學生介紹通信系統(tǒng)的基本概念，核心是讓學生掌握通信的本質(zhì)——將大量有用的信息高效率、無失真地進行傳遞，并在傳遞過程中抑制無用、有害的信息；其次，系統(tǒng)闡述數(shù)字通信模型如何體現(xiàn)通信的本質(zhì)以及數(shù)字通信系統(tǒng)模型每個節(jié)點的知識點在各章的分配。
在教學過程中，根據(jù)信號的傳遞路徑，教師應“順藤摸瓜”，對每個節(jié)點進行功能分析，注重強調(diào)該節(jié)點在數(shù)字通信系統(tǒng)中的地位、層次以及關鍵性能和指標。隨著教學的進行，不斷強調(diào)或強化學習路線圖，并標明學習進度在路線圖上的體現(xiàn)，重點是強調(diào)前后節(jié)點之間的內(nèi)在關系。
在教學后期，教師應不斷闡述各節(jié)點存在的必要性以及相互間的邏輯關系，在技術實現(xiàn)的基礎上進一步幫助學生建立數(shù)字通信系統(tǒng)的整體概念。例如，信源編碼是保證通信有效性的技術手段，使用的關鍵技術是脈沖編碼調(diào)制；信道編碼是保障通信可靠性的技術手段，實現(xiàn)的關鍵技術涉及檢錯編碼和糾錯編碼。信源編碼和信道編碼是互相補充的關系，但實現(xiàn)的方法是相互“矛盾”的，信源編碼通過壓縮消息冗余量實現(xiàn)，信道編碼則通過增加消息冗余量實現(xiàn)，這是由通信過程中不同階段的通信目標決定的。
（二）精選典型技術，強調(diào)基本模塊的分析和知識運用
在宏觀分析的基礎上，以信號的傳遞流程為主線，逐步展開典型數(shù)字通信技術實現(xiàn)的具體分析。在教學活動中，針對高職學生的特點，對通信技術實現(xiàn)的講解不應貪多求全，而要精選典型技術進行微觀分析，關鍵是激發(fā)學生的學習興趣和幫助學生建立數(shù)字通信技術的知識體系。具體方法是建立積木式教學模塊，將全課程的數(shù)字通信技術實現(xiàn)分解為信源編碼模塊、信道編碼模塊、傳輸模塊（基帶傳輸與頻帶傳輸）、同步模塊等四個核心模塊。針對每個模塊精心進行分析，挑選經(jīng)典技術的實現(xiàn)進行分析，對經(jīng)典技術堅持目的驅動的教學方式，核心是建立知識體系，充分認識和接受數(shù)字通信技術的概念，掌握基本模塊的分析方法。
建立了各部分的知識模塊后，必須精選相應模塊的典型技術。例如，在頻帶傳輸分析中，選擇ASK、FSK、PSK、DPSK等基本的數(shù)字調(diào)制技術作為必學內(nèi)容，要求學生掌握這些典型數(shù)字調(diào)制技術的實現(xiàn)、解調(diào)、帶寬分析、畫圖分析和抗噪聲分析等內(nèi)容。而將多進制調(diào)制技術和現(xiàn)代調(diào)制技術列入增強模塊，僅進行簡單的介紹，以知識擴展為目的，不做應會要求。
在對典型技術進行微觀分析時，以注重比較研究、概念提煉，避免數(shù)學推導和理論復制，應以大量的圖示進行理論知識的詮釋，強調(diào)知識的運用。以數(shù)字調(diào)制方式的帶寬分析為例，將授課重點放在各種調(diào)制方式的帶寬圖示比較上，不進行頻域的數(shù)學演算；同樣，在噪聲分析中，不引入誤差函數(shù)等概念，僅比較各種數(shù)字調(diào)制方式的抗噪聲能力。關鍵是幫助學生理解帶寬、抗噪聲能力在實際應用中的意義和作用，理解當考慮帶寬、抗噪聲能力等因素時選擇哪種調(diào)制方式才能滿足實際需要。
強化互動，改革教學模式
在各種教學模式的爭論中，主流的模式有兩種，即以教師為中心的教學模式和以學生為中心的教學模式。前者的優(yōu)點是有利于教師主導作用的發(fā)揮，重視情感因素在學習過程中的作用；其突出的缺點則是強調(diào)傳遞——接受式，在教學過程中把學生置于被動接受位置，學習者的主動性難以發(fā)揮，不利于激發(fā)高職學生的學習積極性。后者的突出優(yōu)點是有利于激發(fā)學生的學習積極性；其缺點是忽視教師主導作用的發(fā)揮，不利于系統(tǒng)知識的傳授，不重視情感因素在學習過程中的作用。高職學生的特點一方面是基礎知識較差，厭學情緒嚴重，另一方面是學習的主動性、思考問題的積極性都較差，同時普遍存在自卑心理。若采用傳統(tǒng)的以教師為中心的教學模式，顯然無法實現(xiàn)教學目的。但是，如果完全采用以學生為中心的教學模式，也必然導致教學的失敗。因此，必須進行教學模式的改革與探討。
在高職院校的教學實踐中，筆者基于現(xiàn)代網(wǎng)絡教學平臺，將兩種教學模式結合起來，取長補短。一方面，針對高職學生自學能力差的特點，充分利用教師的指導作用，以教師的專業(yè)素養(yǎng)和個人品格強化學生的知識結構和學習態(tài)度；另一方面，充分利用網(wǎng)絡教學的特點，基于世界上兩大網(wǎng)絡教學平臺之一的Blackboard建立完整的虛擬教學課堂，提供課下網(wǎng)絡教學資源，建立自主教學環(huán)境，加強教學互動，及時進行師生間的雙向反饋，調(diào)動學生的學習積極性，培養(yǎng)他們自主學習的方法和獨立思考的能力。
從目前的實踐看，初期基本上還應以教師為中心的教學模式為主，隨著教學的進展，逐步過渡到以學生為中心的教學模式。
突出技能培養(yǎng)，改革實踐教學體系
《數(shù)字通信原理》是一門實踐性很強的課程，對于高職院校學生來說，加強他們技能培養(yǎng)的途徑是建立一套完善的課程實踐教學體系。《數(shù)字通信原理》的特點是理論性強，知識點豐富，高度抽象，不建立感性的認識，學生很難鞏固理論知識。因此，幫助學生建立通信系統(tǒng)的感性認識、培養(yǎng)他們分析和解決實際問題的能力、提高實際操作技能是實踐教學體系的目標和出發(fā)點。
（一）因材施教，分層次組織實驗教學
在實踐教學活動中，我院建立了驗證性實驗、仿真設計實驗和創(chuàng)新性實驗層層遞進的實踐教學體系，針對不同的學生分層次組織實踐教學。
驗證性實驗是指在現(xiàn)有實驗平臺上對相關理論的正確性進行驗證，目的是鞏固和加深學生對相關理論知識的理解；仿真設計實驗是在驗證性實驗的基礎上，在相關通信技術原理的指導下，以通信系統(tǒng)仿真軟件（如System View等）為平臺進行通信系統(tǒng)的設計和驗證；創(chuàng)新性實驗則是組織掌握程度較好、學有余力的學生進行相關項目的開發(fā)，項目可以是創(chuàng)新的，也可以是現(xiàn)有的，一般與各類電子競賽相聯(lián)系。尤其是System View通過模塊搭建進行通信系統(tǒng)的設計，與積木式模塊教學方法呼應，不需要學生進行復雜的編碼即可實現(xiàn)實際通信系統(tǒng)的仿真實驗，并能將結果下載到FPGA芯片中得到實際的產(chǎn)品，對于激發(fā)高職學生的學習興趣、培養(yǎng)高職學生的實際動手能力、加強高職學生的專業(yè)思想具有重大意義。
（二）改革實驗形式，建立基于項目的實驗方式
傳統(tǒng)的實驗組織形式是安排學生分組，往往全組學生依賴某個能力強的學生，學生中蒙混過關的情況嚴重。我們提出以項目組織實驗，每個學生負責一個或兩個具體的項目，做到“人人有項目”，組內(nèi)其他學生進行輔助工作。
在項目選擇上，要求完成數(shù)字通信系統(tǒng)模型中的基本“點”項目，同時鼓勵學生積極參與綜合性實驗項目和各類各級競賽項目，并在實驗學分上進行傾斜。
在具體實驗實施上，要求作為項目負責人的學生主動參與、進行人員分工，對實驗項目的計劃和實施全權負責，如安排實驗內(nèi)容討論、選擇實驗方式等。鼓勵能力強的學生同時選擇多種實驗平臺。項目負責人要負責組織本組學生分析和評價實驗結果，對本組學生實驗情況進行評價。項目組學生在教師指導下，根據(jù)理論學習的進度自己設計實驗，自己準備儀器完成實驗，以達到培養(yǎng)和提高學生的組織能力、思維能力和創(chuàng)造能力的目的。
（三）改革考核方式，建立新的實驗評價標準
《數(shù)字通信原理》課程的實驗教學分為兩個模塊，即課內(nèi)實驗和期末集中實訓（或課程設計）。傳統(tǒng)教學中，課內(nèi)實驗的考核計入課程成績，集中實訓（或課程設計）作為單獨的課程計分。我們認為這種實驗考核的方式割裂了實驗課程的內(nèi)容，不利于實驗課程的改革，應采取將課內(nèi)實驗和期末集中實訓（或課程設計）統(tǒng)一為一門課程的考核方式。
具體的考核內(nèi)容可覆蓋實驗表現(xiàn)、實驗報告和成果、實驗難度等方面，建立完整的《數(shù)字通信原理》實驗考核評價體系，體現(xiàn)“強調(diào)過程，重視結果”的考核思想?！皬娬{(diào)過程”體現(xiàn)在對實驗表現(xiàn)的評價占據(jù)整個實驗成績的60%，引導學生重視崗位能力、團隊精神、專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)；“重視結果”體現(xiàn)在對實驗結果的分析、討論上，而不在對錯上，關鍵是分析出原因與對策。此外，如果學生在各級各類競賽項目上獲獎可以獲得相應實驗加分。
課程特點與高職學生的特點給《數(shù)字通信原理》的教學帶來很大挑戰(zhàn)，本文提出，在教學內(nèi)容上，以線帶點構建模塊化教學，降低理論難度，強調(diào)系統(tǒng)概念的建立和典型技術的分析；在教學模式上，結合以教師為中心的教學模式和以學生為中心的教學模式的優(yōu)點，以網(wǎng)絡教學手段為平臺，強化師生的互動；在實踐教學上，構建驗證性實驗、仿真設計實驗和創(chuàng)新性實驗層層遞進的實踐教學體系，改革實驗組織形式，建立新的評價體系。在教學實踐中，這些方面的改革取得了良好的教學效果，學生在市、省、國家各級比賽中取得了優(yōu)異成績，畢業(yè)后受到用人單位的一致好評。
參考文獻：
【關鍵詞】數(shù)字通信;自動調(diào)制識別算法;研究
所謂的數(shù)字通信信號自動調(diào)制識別技術主要是對通信系統(tǒng)中的信號進行處理，包括：信號調(diào)制、信號檢測、信號提取等處理技術。自動信號自動調(diào)節(jié)識別技術在通信領域獲得了很大的發(fā)展，而且有很多的相關研究正在不斷的涌現(xiàn)。數(shù)字通信信號自動調(diào)制識別技術屬于非合作通信的基礎，在民用和軍用上都相當廣泛。
一、數(shù)字通信信號調(diào)制識別方法分類介紹
通常數(shù)字信號調(diào)制識別的方法有傳統(tǒng)兩大分類，一類為基于決策理論的最大似然識別法;二類為特征提取的統(tǒng)計模式識別算法。而在統(tǒng)計模式識別法則主要有模式識別以及特征提取等，根據(jù)不同的調(diào)制信號中的不同設計來識別所有的分類器[1]。特征提取常常是對信號頻譜、瞬時信號、均值、星座特征以及高階統(tǒng)計等進行主要特征進行提取。決策理論的方法中，主要利用假設檢驗以及概率等來描述調(diào)制模式的識別問題，通過最小的識別誤差來對調(diào)制模式進行檢測判斷，因此可將其劃分為最優(yōu)分類器。
二、調(diào)制識別技術概念
（一）調(diào)制
所謂的自動調(diào)制識別算法中的調(diào)制主要是當消息在傳輸過程中由于存在著頻率較低的頻譜分量，且不利于信號的直接傳播，那么通信系統(tǒng)往往需要加入調(diào)制過程以此來達到信道調(diào)制的效果。調(diào)制技術可以對信號的頻譜進行搬遷，將通信信號的頻譜搬到既定的位置上，然后將通信信號轉換成為適合信道傳輸?shù)男盘朳2]。調(diào)制技術的方法種類有很多，而且根據(jù)信號的類型可將調(diào)制方法分為數(shù)字信號調(diào)制和模擬調(diào)制;根據(jù)信號在調(diào)制之后的頻譜類型可分為線性調(diào)制以及非線性調(diào)制。線性調(diào)制是通過改變載波的幅度來達到對基帶調(diào)制信號的頻譜搬移，此時的信號也保持了基帶信號的結構和線性關系，所以線性調(diào)制也被稱為幅度調(diào)制。而非線性調(diào)制則是通過改變載波的頻率和相位來實現(xiàn)頻譜的搬遷，即始終保持載波的幅度不變，而載波的頻率和相位卻發(fā)生改變。
（二）識別
通信信號自動調(diào)制的識別主要是在進行信號調(diào)制的過程中清楚信號的調(diào)制參數(shù)以及信息內(nèi)容等?？膳袛喑鲂盘査扇〉恼{(diào)制方式，同時還可以根據(jù)某些調(diào)制的信息來確定調(diào)制的參數(shù)，那么我們在進行調(diào)制的過程中選取適當?shù)乃惴橛嬎闾峁蚀_的參數(shù)[3]。識別技術中其主要的核心為分類器設計、特征提取等，其征的提取主要是對信號進行分析，根據(jù)不同的信號的時頻域分析來進行特征識別。
三、自動調(diào)制識別算法探索
（一）自適應lr算法
Lr算法屬于BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法的一種，lr值本是固定不變的。但是自適應lr算法確有著其自變的規(guī)律，若計算過程中可以在較平坦的曲面提高lr，反而加速了收斂減少了lr?？梢员硎緸椋簑（k+1）=w（k）-η（k）F（w（k））。據(jù)該公式可知，通調(diào)整η（k）可以獲得較之BP神經(jīng)網(wǎng)絡更快的收斂速度。Lr算法中將動量和自適應lr梯度算法結合起來，可以有效的提升學習的效率，還能夠限制網(wǎng)絡陷入局部極小值。
（二）L-M算法
L-M算法主要是利用目標函數(shù)進行一階和二階求導，其迭代式子為：w（k+1）=w（k）-（JT（k）J（k）+uI）-1J（k）（w（k）），u表示阻尼因子;I表示單位矩陣;J（k）表示雅克比矩陣。L-M算法則是通過調(diào)節(jié)阻尼因子來對迭代收斂方向實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整。該算法則是結合了牛頓法和梯度下降法進行快速收斂。
（三）RPROP算法
RPROP算法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法的改進有所不同，該算法在調(diào)整網(wǎng)絡的過程中主要是利用函數(shù)的誤差，針對閥值偏導數(shù)、網(wǎng)絡權值等進行符號替代，可以有效的提升收斂的速度，這就解決了BP神經(jīng)網(wǎng)絡收斂速度慢的缺點[5]。RPROP算法在調(diào)整網(wǎng)絡的時候，可以先設置一個權更新值“”，則全修正值為w，其算法的計算公式為：
wij（t）=-（t） >0 （1）
wij（t）=+（t） <0 （2）
wij（t）=0 其他 （3）
式中，t表示訓練的次數(shù)，而RPROP算法則采用批處理方式進行訓練。
則表示在地t時訓練時，訓練集的所有模式梯度累加。權更新值ij則表示在i、j此訓練之后E上的梯度信息，更能夠適應于學習更新。則其公式為：
ij（t）=η+×ij（t-1）
>0 （4）
ij（t）=η-×ij（t-1）
<0 （5）
ij（t）=0 其他 （6）
從上述的（4）、（5）、（6）式子看出，如果E的梯度符號發(fā)生改變，則表示wij變化太大，則ij應該乘以η-，使之減小。如果E上的梯度符號不變，則隨著wij增大，ij應乘以η+，則可以有效的加速誤差曲面的收斂。
四、結束語
數(shù)字通信信號自動調(diào)制識別在合作和非合作領域具有非常重要的價值，而且已經(jīng)成為了當前重要領域的研究熱點技術。隨著通信信息技術的快速發(fā)展，對于自動化的要求越來越高，因此針對數(shù)字通信信號自動化調(diào)制識別算法具有非常重要的意義，值得我們不斷進行研究。
參考文獻
[1]李敏.數(shù)字通信信號自動調(diào)制識別技術的研究[D].哈爾濱工程大學，2012.
[2]蘆躍.數(shù)字信號調(diào)制識別及參數(shù)估計研究[D].蘇州大學，2013.
《數(shù)字通信理論》是一門與新興通信技術緊密結合的課程，隨著新興通信技術的出現(xiàn)與發(fā)展，《數(shù)字通信理論》課程內(nèi)容不斷的更新，從而起到課程內(nèi)容保鮮的作用。將國內(nèi)外新興通信技術引入教學內(nèi)容中，使學生了解最新的科技前沿技術，開闊學生的眼界和知識面。
2教學方法研究與綜合運用
2．1做好課堂講授的內(nèi)容和步驟
經(jīng)過多年的教學研究，筆者認為在復雜繁多的教學內(nèi)容中，按照提出問題、分析問題和解決問題的思路，搭建授課的體系結構，并鼓勵學生在理解的基礎上通過適當練習，準確把握課程的要點、重點、難點，從知識的點、線、面入手，融教材于一體，以達到較好的教學效果[3]。另外，針對部分學生課后不能做到及時復習的問題，在組織和實施教學中，應該帶領學生復習前次課的內(nèi)容，特別是重要的公式和概念最好板書并講解，以此加強學生對上次課內(nèi)容的印象，鞏固所學知識。
2．2實現(xiàn)教師間、師生間互動教學模式
依據(jù)互動教學的思想，通過相互交流，實現(xiàn)教學體系的整體優(yōu)化，提高教學效果。由于每個教師在知識結構、智慧水平、思維方式、認知風格、教育教學經(jīng)驗等方面存在較大的差異，可以通過教師與教師之間的交流，相互啟發(fā)、相互補充，實現(xiàn)思維、智慧的碰撞，使原有的觀念更加科學和完善，有利于達成教學的目標[4]。師生互動是教學過程中最基本，最常見的互動形式。經(jīng)教師的啟發(fā)、引導、激活學生的思維，學生通過思考、判斷、選擇接納教師的理念，進一步激發(fā)學生的積極的求知意識，最終達到教學目標。在課堂的教學互動環(huán)節(jié)中，教師應努力培養(yǎng)學生參與求知的主觀意識，引導學生積極思考，使課堂教學氛圍積極活躍，提高學生學習的自主性。通過課堂互動，教師可以及時了解學生學習課程時難點所在，針對該部分內(nèi)容重點講解。另外，教師還可以了解學生急切盼望得到的新內(nèi)容，以便及時補充最新通信理論與技術。
2．3傳統(tǒng)教學方法和多媒體教學手段的結合
《數(shù)字通信理論》課程是一門具有一定理論深度的學科，公式和推導相對比較多，如果教師僅通過語言、黑板板書的傳統(tǒng)教學方式，會使板書占用時間增多、課堂的有效教學時間減少、信息含量下降[5]。為使課堂教學生動、形象、直觀,在增加信息量的同時更加注重教學水平的提高,筆者在實際教學中將傳統(tǒng)教學方法和多媒體教學手段的結合，具體方案如下：1）充分利用現(xiàn)代教育技術,采用多媒體方式進行教學。2）通過網(wǎng)絡環(huán)境,共享教學資源。3）跟蹤學科的發(fā)展,注意知識更新。4）豐富教學資源,擴大學生的自學空間。5）對重點內(nèi)容、重要公式、定理與結論采用板書方式，使教學重點、難點內(nèi)容更為突出，更有利于學生的理解和記憶。
3結語
【基金項目】本文系樂山師范學院校級教改項目“通信原理教學模式與方法改革”（編號：201418）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2017）26-0070-03
“通信原理”課程是通信、電子、信息類專業(yè)一門重要的專業(yè)必修課，旨在通過本課程的學習，使學生掌握數(shù)字通信基礎知識、數(shù)字通信系統(tǒng)的基本原理，了解數(shù)字通信中的信源編碼、信道編碼及同步的概念，為后續(xù)課程的學習奠定必要的理論基礎。
“通信原理”課程教學中存在的主要問題是：①教學內(nèi)容多，課時少。教材內(nèi)容共7章，而課時只有48學時，在這么少的課時內(nèi)，根本不可能把所有的知識點都講解完。原來還開設輔助實驗課，后來由于實驗設備老化壞了，干脆取消了實驗課。沒有實驗輔助，更增加了理論講解的難度。②課程理論性強，原理抽象，數(shù)學基礎要求高。學生數(shù)學功底差，專業(yè)基礎薄弱，自學能力差，對這些深奧的理論既不感興趣，又難以理解和掌握。③教材內(nèi)容理論性強和實踐應用性差，只有深奧的理論，沒有鮮活的應用實例，學生不了解這些理論的實際應用和現(xiàn)實意義，從而對課程學習失去興趣，導致學習效果差。
現(xiàn)在社會發(fā)展迅猛，競爭十分激烈，為了使學生真正學有所成，能適應社會對應用型人才的需求，在激烈競爭中取勝，必須深化改革課程的教學內(nèi)容、教學方法和教學手段。
一、教學內(nèi)容的改革
1. 刪減陳舊知識，引入前沿技術
在廣泛調(diào)研的基礎上修訂了教學內(nèi)容和教學目標，重新制定了本課程的教學大綱，確立了以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、促進學生個性發(fā)展和素質(zhì)提高的教學目標。新大綱注重課程間的銜接，“通信原理”課程的先修課程有“信號與系統(tǒng)”“概率與統(tǒng)計”“高頻電子線路”。在先修課程中已經(jīng)重點講解的內(nèi)容，本課程就不再詳細介紹，這樣避免了重復講解，將節(jié)省出來的課時用于新內(nèi)容的教學。新大綱刪減了陳舊落后的知識，引入前沿技術，明確指出了本課程的核心內(nèi)容、重難點內(nèi)容和需要掌握、了解的內(nèi)容。數(shù)字通信系統(tǒng)由于具有很好的可靠性和穩(wěn)定性，在現(xiàn)代通信中越來越占主導地位，而且通過數(shù)模轉換和模數(shù)轉換，模擬信號也可以通過數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸，模擬通信系統(tǒng)將被慢慢淘汰。所以，本課程以數(shù)字通信系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)作為學習的重點，刪減了模擬通信部分的內(nèi)容，引入現(xiàn)代典型的通信系統(tǒng)，如GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)、CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)、數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
2. 精簡整合教學內(nèi)容，采用模塊化方式開展教學
根據(jù)“通信原理”的教學大綱和教學改革要求，精心提煉教學內(nèi)容，做到少而精，同時保證教學內(nèi)容的實用性和先進性。“通信原理”課程重點講解數(shù)字通信原理，要用到信息論的知識，所以補充講解信息論基礎理論。在對信道中噪聲進行分析時，要用到隨機過程理論，應加強隨機過程分析的學習。在通信領域，編碼技術、同步技術和復用技術是三大關鍵技術，將其作為重點學習內(nèi)容。
將課程核心內(nèi)容根據(jù)通信系統(tǒng)的組成整合成12個模塊：模塊1，數(shù)字通信概論；模塊2，信號；模塊3，信道；模塊4，信源編碼；模塊5，模擬信號的數(shù)字化傳輸；模塊6，語音和圖像編碼；模塊7，數(shù)字信號的基帶傳輸；模塊8，數(shù)字信號的頻帶傳輸；模塊9，數(shù)字復用技術；模塊10，數(shù)字信號的最佳接收；模塊11，同步技術；模塊12，信道編碼。每個模塊內(nèi)容相對獨立又相互聯(lián)系，授課時按照順序依次講解，循序漸進，先讓學生掌握通信系統(tǒng)每個環(huán)節(jié)的工作原理，再前后聯(lián)系，掌握整個通信系統(tǒng)的工作原理。
3. 將工程實例引入課堂教學
通信基本原理理論性強，在理論講解完后，輔之以工程實例，學生往往更感興趣，同時也能進一步拓寬學生的視野。比如，在講解頻分多路復用技術時，引入多級載波電話系統(tǒng)，如圖1所示。12路話音信號，每路4KHz，頻分復用后成為一個基群（Basic Group），帶寬48K。5個基群共60路構成一個基本超群（Basix Super Group），帶寬240K。10個基本超群共600路構成一個基本主群（Basic Master Group）。這樣能加深學生對頻分復用技術的理解和認識，同時激發(fā)學生的學習興趣。
二、教學方法的改革
1. 課堂教學中引入通信系統(tǒng)的MATLAB\SIMULINK仿真
“通信原理”課程中的很多理論和結論都是經(jīng)過煩瑣的數(shù)學推導得來的，對學生來說既抽象，又難理解。Matlab提供了用于對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的工具包Simulink。Simulink可以將抽象的、深奧的知識點建模仿真，實現(xiàn)復雜問題簡單化，抽象問題可視化、生動化，使學生容易理解和掌握知識，激發(fā)學生的學習興趣，從而達到提高課堂教學質(zhì)量的效果。例如，在講解二進制頻移鍵控（2FSK）時，可以根據(jù)2FSK調(diào)制解調(diào)原理建立如圖2所示的2FSK數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)的仿真模型。
圖2為2FSK傳輸系統(tǒng)仿真模型，其中第一個虛線框所圍部分為調(diào)制電路，第二個虛線框所圍部分為高斯噪聲信道，第三個虛線框所圍部分為相干解調(diào)。解調(diào)后的信號再經(jīng)過抽樣、判決，恢復數(shù)字序列。系統(tǒng)各點信號波形由示波器分別顯示出來，如圖3所示。通過仿真可知，當高斯噪聲方差比較小時，誤碼率也比較小，方差增大，誤碼率也增大。
2. 現(xiàn)代多媒體教學與傳統(tǒng)板書教學有機結合
本課程在教學過程中充分發(fā)揮現(xiàn)代化教學手段的優(yōu)勢，提高教學效果和效率。靈活運用多種先進的教學方法，將現(xiàn)代教學方法與傳統(tǒng)教學方法相結合，以調(diào)動學生的學習積極性，提高學生的認知能力，促使學生積極思考。在教學實施過程中，大量應用電子教案，使教師從原來大量的板書中解脫出來，節(jié)省了時間；而且課件的圖像和畫面比較直觀，更容易激發(fā)學生的學習興趣。但是，電子教案是為教學服務的，只是教學手段的一個必要補充，傳統(tǒng)的板書教學方式不應該被拋棄，教師在講授教學的重點和難點時，仍然需要在黑板上完成一些公式的推導和例題的演算，這是傳統(tǒng)教學的魅力所在。通過多種教學方式的綜合應用，教師可以根據(jù)實際情況靈活調(diào)整教學內(nèi)容和教學方法，提高教學效果，促進教和學之間的雙向交流。
3. 注重教師的引導作用，強調(diào)學生的主體地位
每個模塊的教學采用任務驅動法，即教師課前先布置學習任務，明確學習目標，促使學生利用多種手段查詢相關資料，進行自學、歸納和總結。上課時，教師先了解學生的自學情況，再根據(jù)學生存在的問題有針對性地講解、分析、校正，每個模塊結束時進行課堂測試。這樣經(jīng)常給學生實壓，讓學生有緊迫感，能促使學生養(yǎng)成良好的學習習慣，長期堅持，可以提高學生的學習效果，避免學生平時長期處于松懶狀況，或者沉迷于手機、網(wǎng)絡、游戲等，直到要考試時才發(fā)現(xiàn)自己什么都不會，問問題都無從問起的情況。
4. 建設課程網(wǎng)站，引導學生自主學習
隨著Internet和Wifi的普及，利用網(wǎng)絡資源建設的教學環(huán)境，可提供信息量大、內(nèi)容簡潔、畫面生動的電子教材和多媒體演示系統(tǒng)。網(wǎng)絡交互式的學習手段，有利于構建嚴謹、生動、輕松的學習環(huán)境，能激發(fā)學生的學習熱情，有利于學生自主學習能力的培養(yǎng)。學生可以隨時隨地利用網(wǎng)上資源，重構知識，提升知識，創(chuàng)造性地學習。
三、改革的成效
此教改方案經(jīng)過兩輪運行，學習效果明顯提高，課程考核得高分的學生增多了，不及格比例減低了。在新教學大綱的指導下授課，學生在明確學習內(nèi)容和學習目標的前提下學習，學習興趣明顯提高。
通過精簡、整合，將課程核心內(nèi)容劃分為12個模塊，明確每個模塊的學習內(nèi)容、學習目標、重難點，使學生有的放矢，更容易學懂和掌握課程核心內(nèi)容。通過工程案例的引入，有效地激發(fā)了學生的學習興趣，拓寬了學生的視野，增強了學生的工程意識。
建立通信系統(tǒng)的Simulink仿真模型，將抽象的原理用直觀的方式呈現(xiàn)出來，有利于學生理解和掌握深奧理論。同時利用多媒體課件輔助教學，有效地提高了教學效率和教學效果。
建設并基本完善了“通信原理”網(wǎng)絡教學課程網(wǎng)站。網(wǎng)上資源豐富，目前已上網(wǎng)的資源有教學大綱、教學計劃、課件、課后習題詳解、Matlab/Simulink模塊仿真、課后拓展閱讀材料等，方便學生課余自主學習。
四、存在的不足
課程網(wǎng)站還沒有建設互動論壇，以后可繼續(xù)建設。互動論壇可以方便學生提問，教師能夠及時解決學生的疑問，有利于激發(fā)學生繼續(xù)學習的興趣。教學過程中布置的任務，部分學生課余沒有認真開展資料查閱、自主學習，導致課堂討論質(zhì)量不高，由于課堂討論時間有限，有些學生沒有發(fā)言交流的機會，表達能力、辯證性思維沒有得到足夠的訓練。學生很少對教材內(nèi)容提出批判性觀點或是提出個人見解，對課程內(nèi)容沒有進行深入的學習和思考。
參考文獻：
[1] 武林俊.通信原理課程教學改革[J].中國科技縱橫,2010,(18):112.
關鍵詞：研討式教學；科研能力；現(xiàn)代數(shù)字通信；課堂教學
課堂教學是研究生培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，是研究生從事后續(xù)畢業(yè)論文工作的基礎，是研究生實現(xiàn)從本科學習到研究生學習的重要轉折階段。研究生尤其是學術性研究生的培養(yǎng)目標，不同于本科生，主要體現(xiàn)在：搭建合理的知識結構，了解學科前沿；具有創(chuàng)新精神并掌握創(chuàng)新方法；通曉本學科的常識與規(guī)范；具有較強的邏輯思維、歸納、總結和表達能力，具有較強的論文和技術報告的撰寫能力，具有合作交流能力；具有自主學習與終身學習的能力，具有較強的獨立工作能力【1】。探討新的教學方法，在課堂教學中揭發(fā)學生的創(chuàng)新思維和培養(yǎng)學生獨立從事科研的能力，對提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。
研討式教學方法，是與傳統(tǒng)的“傳授知識-接受知識”教學方法不同的新的教學模式，它的教學主體包括老師、學生等所有具有認識和判斷能力的課程參與者，他們就某一主題的認識，最大限度地進行多角度、多層次的認識互動，共同討論與交流【2-4】。我們就近年來在研究生課程《現(xiàn)代數(shù)字通信》課堂教學中進行研討式教學方法實踐，在學生文獻檢索、文獻綜述、專業(yè)知識學習、學術報告與科技論文寫作等獨立科研能力培養(yǎng)方面的粗淺體會與同行交流，期望得到批評指正。
一、研討式教學方法實施
《現(xiàn)代數(shù)字通信》課程是我校電子信息工程類研究生的專業(yè)基礎課，在研究生第二學期開設，每年有較多的學生研修該課程。在課程學習后學生將進入畢業(yè)論文工作，部分學生在課程學習時已開始畢業(yè)論文工作。我們希望學生通過該課程的學習能夠掌握通信與網(wǎng)絡的基礎理論和技術，了解現(xiàn)代數(shù)字通信技術發(fā)展現(xiàn)狀，并培養(yǎng)學生科研工作的一些能力與規(guī)范。我們將從教師講授、專題研討、成績評估三個方面介紹我們在《現(xiàn)代數(shù)字通信》課程課堂教學上運用研討式教學方法的實踐。
1.教師講授
我們將教師講授模塊化分為：基礎理論講授、科研基本方法與規(guī)范講授兩個部分，約占三分之一課時?；A理論講授部分，主要采用傳統(tǒng)的課堂授課方式，講授通信與網(wǎng)絡的基礎理論和技術，包括信道模型、編碼技術、調(diào)制技術、接入技術、交換與組網(wǎng)技術等，除簡單回顧大學通信原理與計算機網(wǎng)絡的基礎知識之外，主要補充高級的通信與網(wǎng)絡理論和技術，為專題研討作知識準備，采用了國外著名大學通信與網(wǎng)絡方面研究生教材【5-6】。
科研基本方法與規(guī)范講授部分，主要講授文獻檢索、文獻閱讀、科技交流、科技論文寫作等方面的方法與規(guī)范。文獻檢索向學生介紹信息工程領域常用工具，如：SCI文獻索引數(shù)據(jù)庫、谷歌學術搜索引擎、維基百科、IEEE數(shù)據(jù)庫等的使用。講授根據(jù)題目、摘要、關鍵詞、作者等進行文獻查找篩選的方法。文獻閱讀介紹三關閱讀方法。科技論文寫作講授內(nèi)容包括標題、摘要、引言、正文、結語、圖表、科技術語的寫作方法與常用寫作規(guī)范【7】?？萍紝W術交流主要介紹PPT制作方法、演講技巧等。
另外，在學生開始專題討論之前，教師可以圍繞自己的科研工作或感興趣的題目，給學生做一次學術報告，并引導學生參與討論，目的是給學生一個做學術報告的范例。在本門課開始的第一次課，我們將本學期的專題討論內(nèi)容提前向學生公布。學生將根據(jù)自己的興趣愛好、從事的畢業(yè)論文研究課題選擇某個專題，自由組成團隊，并推舉團隊負責人，提前準備研討內(nèi)容。學生也可以自己選題但需得到老師認可。對于個別學生，老師可以指定加入某個團隊或組建新的團隊。
2.專題研討
專題研討是本課程的主要部分，約占三分之二課時。我們根據(jù)教學大綱、現(xiàn)代數(shù)字通信的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢和我校電子信息工程類研究生往年畢業(yè)論文選題情況，對專題研討內(nèi)容進行劃分，目前專題內(nèi)容主要包括：無線自組織網(wǎng)絡與無線傳感器網(wǎng)絡、協(xié)作通信、深空通信、認知無線電、超寬帶通信、實時通信與機載網(wǎng)絡、擴頻通信與保密通信、衛(wèi)星通信與網(wǎng)絡等。每年根據(jù)上一年教學情況，專題內(nèi)容會略有調(diào)整。學生可以就某個專題或某個專題下的子專題準備研討內(nèi)容，開展學術討論。學生以組為單位根據(jù)選擇題目分工合作，查閱文獻，準備PPT和技術報告。準備內(nèi)容包括：概念內(nèi)涵、研究意義、研究現(xiàn)狀與趨勢、關鍵技術、開放問題、自己觀點、研究設想、總結等。
課堂上每組推舉一名學生作為主講人，利用多媒體陳述演講內(nèi)容，考察學生制作演講文稿、組織演講內(nèi)容、演講儀態(tài)和現(xiàn)場駕馭能力，教師做好記錄。針對報告內(nèi)容，首先發(fā)動學生向報告人提問，要求報告人或同組成員回答和解釋問題，允許學生提出自己的觀點和進行爭論。學生回答完畢后，教師向報告人提問，在師生之間展開討論。針對報告人的演講文稿制作、內(nèi)容組織、演講儀態(tài)和回答問題的情況等，教師進行點評，對課堂中出現(xiàn)的學術爭論一般不做“是”或“否”的絕對性評價，啟發(fā)學生進一步調(diào)研文獻和思考。
3. 成績評估
《現(xiàn)代數(shù)字通信》課程成績由四部分組成，分值比例如下：期末筆試30%，演講成績30%，技術報告30%，課堂討論10%。期末筆試主要考察對教師講授的基礎理論知識的掌握情況，采用閉卷形式。演講成績會在每次研討課時，隨機抽取10名學生民主評議，去掉最高和最低分后的平均成績作為演講成績，評定標準如表1所示。同一組的同學原則上分數(shù)相同。演講結束后，報告人小組同學將根據(jù)演講文稿、教師和同學提出的問題和意見，獨立整理和提交技術報告，教師根據(jù)技術報告對每個同學評分。任課教師認真批改技術報告，技術報告批改完畢并給出成績后，會返還給同學，讓他們知曉自己的不足之處，進而提高自己。教師到期末根據(jù)學生參與學術討論的情況，給出課堂討論部分成績，以便鼓勵學生參與討論。采用綜合成績評定方式，有利于鼓勵學生參與整個教學過程，發(fā)揮其主觀能動性。#p#分頁標題#e#
二、體會與不足
通過《現(xiàn)代數(shù)字通信》課程研討式教學方法實踐，我們有下面體會：
1.結合熱點進行演講示范，提高學生對研討課的興趣
例如，目前IP地址資源耗盡問題是社會關注熱點，教師很快作了IPv6的專題講座，引起了學生的極大興趣和熱烈討論。學生不但對網(wǎng)絡協(xié)議有了更深入的掌握，也學會了演講中問題提出、知識講授、演講駕馭的一些技巧，很好地促進了學生專題研討質(zhì)量的提高。
2.教師素養(yǎng)是研討教學成敗的重要因素
教師在研討課中的角色，首先是一個主持人。而主持人的學術素養(yǎng)、人格魅力、敬業(yè)精神等是研討教學成敗極其重要的因素。因此，作為研討課程的教師，必須對交流主題所涉及的學科領域有較深的了解，具有良好的組織、協(xié)調(diào)能力，并有良好的人格且為學生所接受。教師的課堂行為主要表現(xiàn)為：穿針引線，使課程進展順利，并避免自身成為課堂的中心；要鼓勵、接受、支持合理的各種觀點；鼓勵每一位學生通過聽與講充分互動，避免個別學生唱主角；當好聽眾，善于從學生的評論和觀點中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并做好階段性課堂總結。
3.前期充分準備是學術交流成功的保障
部分同學以前很少接觸外文文獻，面對大量文獻資料，抓不住主題，無法有效地組織好自己的報告內(nèi)容，有的報告內(nèi)容膚淺，甚至出現(xiàn)偏題的情況。有的學生在做報告時，盯著電腦屏幕念屏幕上的文字或打印出的演講稿。有的題目大多數(shù)同學不太熟悉，出現(xiàn)討論冷場現(xiàn)象。為此，教師應指導學生以所選專題領域的一兩篇綜述文章為基礎，查閱文獻，展開論述。要求小組同學事前多討論，演講同學事前多模擬練習。教師審查通過的演講文稿才能進行演講，并且演講人在演講前幾天需將演講文稿發(fā)給所有同學，讓其他同學事先熟悉內(nèi)容，對該專題感的同學還可以做進一步調(diào)研。這樣演講時課堂氣氛會很活躍，討論也很熱烈。
三、結束語
研討式教學方式是教師與學生平等相待、教學相長的過程。任課教師需要不斷學習，了解國際學科前沿。在課堂教學過程中，通過與同學的平等討論與思考，教師的學術水平也會得到進一步的提高。教師在備課時，需要精心準備授課資料和素材；授課時，要很好地控制時間，注意調(diào)動大家參與討論的積極性，調(diào)動大家的學習興趣。通過研討課，學生普遍感到自己的學術交流能力、提問能力、對話能力、課堂參與的積極性，甚至社交能力、精神面貌等都有所提高和改進。初步統(tǒng)計有95%以上的同學對這種授課方式持肯定態(tài)度。研討式教學法是教學改革的積極嘗試，它將研究生獨立科研能力的培養(yǎng)目標落實到研究生課程教學中，在加強研究生自學能力、學習方法及科學研究能力培養(yǎng)的同時，也激發(fā)了學生的創(chuàng)造力和想象力。
參考文獻：
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[3] Rodriguez-Farrar HB. The teaching portfolio: A handbook for faculty, teaching assistants and teaching fellows [M]//Third Edition. Providence: The Harriet W. Sheridan Center, Brown University, 2008: 7-12.
[4] Fisher M. Teaching at Stanford: An introductory handbook for faculty, academic staff, and teaching assistants, Revised Edition [M]. Standord: The center for teaching and learning, Stanford University, 2007: 49-59.
[5] Bernard Sklar, Digital Communications: Fundamental and Applications (Second Edition), Person Education, 2003.
【關鍵詞】蒙特卡羅仿真 信噪比 誤碼率
【中圖分類號】TN911 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006-9682（2012）10-0084-02
蒙特卡羅（Monte Carlo）方法是一種基于隨機試驗和統(tǒng)計計算的數(shù)值方法，其基本原理是當需要求解的問題是某種隨機事件出現(xiàn)的概率，或者是某個隨機變量的期望值時，可以通過一種“實驗”的方法，用這種事件出現(xiàn)的頻率來估計該隨機事件的概率，或者得到這個隨機變量的某些數(shù)字特征，并將其作為問題的解。如果需要求解的問題不是一個隨機事件問題，還可以通過數(shù)學分析找出與之等價的隨機事件模型，然后再利用蒙特卡羅方法去求解。[1]
誤碼率是評價一個通信系統(tǒng)性能優(yōu)劣的重要指標，但由于誤碼率的計算公式復雜，甚至在很多情況下無法得到解析解。[2～3]因此通過蒙特卡羅方法模擬實際的通信過程，得到仿真的通信系統(tǒng)誤碼率就成為一種方便的手段，特別適用于難以對檢測器的性能進行分析的情況。
一、多種二進制基帶信號的傳輸與接收
1.正交信號的傳輸與接收
在數(shù)字通信系統(tǒng)中，0和1組成的二進制數(shù)據(jù)可以用兩個正交波形s0（t）和s1（t）來傳輸，傳輸信號通過加性高斯白噪聲
信道（AWGN）后疊加了功率譜密度為 （W/Hz）的噪聲n（t）。
接收端的信號可表示為：
r（t）=si（t）+n（t），i=0，1；0≤t≤Tb （1）
接收端在接收到信號r（t）后，判斷在區(qū)間0≤t≤Tb內(nèi)發(fā)送
是0還是1。接收機的設計原則是使差錯率最小，滿足這個原則的接收機稱為最佳接收機。AWGN信道的最佳接收機可以由信號相關器和檢測器組成。圖1所示：
圖1 最佳接收機方框圖
信號相關器將接收到的信號r（t）與兩個可能的發(fā)送信號s0（t）和s1（t）做互相關，假設s0（t）是已發(fā)送信號，相關器計算在區(qū)間0≤t≤Tb內(nèi)的兩個輸出，得：
（2）
式中，n0和n1為信號相關器輸出端的噪聲分量；Eb為脈沖信號s0（t）的能量。同理，當s1（t）是已發(fā)送信號，相關器計算得到兩個輸出為r1（t）=Eb+n1而r0（t）=n0。
在t=Tb時刻對這兩個輸出r0（t）和r1（t）采樣后，判決器將比較r0（t）和r0（t）并按如下規(guī)則判決：當r0>r1時，傳輸?shù)氖?。當r0
因為s0（t）和s1（t）是正交的，所以理論誤碼率為[1、4]：
（3）
2.雙極性信號的傳輸與接收
在s0（t）和s1（t）是雙極性信號時，有s1（t）=-s0（t）。此時圖1所示的最佳接收機只需要一個相關器即可。假設相關器與s0（t）做互相關，當發(fā)送的是s0（t）時，相關器的輸出r=Eb+n，當發(fā)送的是s1（t）時，相關器的輸出r=-Eb+n，噪聲分
量n的方差 ，最佳判斷器與閾值0相比較，若r>0則判
斷s1（t）被發(fā)送，若r
因為s1（t）=-s0（t），所以理論誤碼率為[1、4]：
（4）
3.單極性信號的傳輸與接收
用單極性信號來傳送二進制序列，若信息比特為0，則不傳送任何信號；若信息比特是1，則發(fā)送信號波形s（t）。因此，接收到的信號波形可以表示為：
與雙極性信號一樣，單極性信號的最佳接收機也只需要一個相關器。理論誤碼率為[1、4]：
（5）
二、二進制基帶通信系統(tǒng)的蒙特卡羅仿真
在通信系統(tǒng)仿真中經(jīng)常采用蒙特卡羅方法來實現(xiàn)誤碼性能的估計。為了說明問題，以加性高斯白噪聲（AWGN）信道下二進制基帶信號的誤碼性能為例，說明如何使用蒙特卡羅方法進行通信系統(tǒng)的誤碼性能仿真。
1.正交信號數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真模型
用Simulink建立一個正交信號數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真模型如圖2所示。[1]
圖2 正交信號數(shù)字通信系統(tǒng)誤碼性能仿真框圖
在該系統(tǒng)模型中，主要包含以下模塊：
（1）Random Integer Generator隨機整數(shù)產(chǎn)生器模塊，用它來產(chǎn)生消息比特。
（2）Porduct乘法器模塊，在發(fā)送端產(chǎn)生s0（t）和s1（t），在接收端則與s0（t）和s1（t）進行相關運算。
（3）AWGN信道模塊，用來對發(fā)送信號疊加高斯白噪聲。
（4）Cumulative Sum累加器模塊與乘法器Product2、Product3一起完成相關運算。
（5）Relational Operator關系操作模塊用來對相關器的輸出進行判決。
（6）誤比特率統(tǒng)計模塊（BER Calculation），對發(fā)送比特和解調(diào)比特進行比較，計算誤比特率。
設置模型發(fā)送nsymbol=100000個數(shù)據(jù)比特，SNR的范圍[0～12]dB，Simulink模型運行結果見圖3。
通過曲線分析可知，蒙特卡羅仿真差錯率與理論差錯率在低信噪比情況下完全一致，而在高信噪比發(fā)生了一定的偏差。產(chǎn)生這一結果是因為蒙特卡羅的仿真精度和仿真次數(shù)N有密切關系。一般情況下，蒙特卡羅估計是無偏的，N越小，估計的方差就越大；N越大，估計的方差就越小。當N∞時，則估計值收斂于真實值。為了保證仿真精度，蒙特卡羅仿真次數(shù)N與給定差錯率pe的關系應滿足[5]N>10/pe。
由上式可知，當信噪比Eb/N0=10dB時相應的誤碼率數(shù)量級N在10-3以下，根據(jù)公式N>10/pe可知為了保證仿真精度與理論值的吻合，N應該大于104次。而上圖的仿真誤碼率曲線是在固定仿真次數(shù)為105次的情況下得到的，故仿真誤碼率曲線與理論曲線基本吻合。當Eb/N0=12dB時相應的誤碼率數(shù)量級在10-5以上。根據(jù)公式N>10/pe可知為了保證仿真精度與理論值的吻合，N應該大于106次。而上圖的仿真誤碼率曲線是在固定仿真次數(shù)為105次的情況下等到的，故仿真誤碼率曲線與理論曲線出現(xiàn)偏離。
根據(jù)上述分析可知，如果想要使信噪比較大時仿真曲線與理論曲線也比較吻合，可以在信噪比較大時，根據(jù)式子N>10/pe采用適當?shù)姆抡娲螖?shù)即可解決此問題。
2.雙極性和單極性信號數(shù)字通信系統(tǒng)的仿真模型
與圖2相比，雙極性仿真模型只需要一個相關器與s0（t）相關，最后的判決器與0進行比較。單極性與雙極性的仿真模型基本相同，只是在二進制數(shù)據(jù)源的輸出端有很小的變化，因此兩個模型可以通用。
對3種信號數(shù)字通信系統(tǒng)，在不同信噪比下，發(fā)送N=100000個數(shù)據(jù)比特，理論誤碼率結果圖4所示：
從圖4可以看出，單極性信號的誤比特率高于雙極性信號，與雙極性信號似乎相差6dB，與正交信號也相差3dB。但是，需要注意的是，使用單極性信號，其平均發(fā)送的能量比雙極性信號和正交信號少3dB。因此，單極性信號與正交信號性能是相同的，與雙極性信號相差3dB。
三、結 論
文中對3種二進制基帶通信系統(tǒng)的信號傳輸和最佳接收進行了理論分析，在此基礎上，討論了以誤碼率為性能指標的蒙特卡羅仿真建模方法，對蒙特卡羅仿真方法的試驗精度等方面進行了性能分析。蒙特卡羅方法在通信系統(tǒng)的仿真中有著廣泛的應用，因此有必要對其仿真方法進行研究，更好的運用這種方法解決實際工程問題。
參考文獻
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關鍵詞：通信原理；教學方法；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）13-0080-02
在高等理工科院校通信與電子信息等專業(yè)中，通信原理課程是一門十分重要的專業(yè)基礎課。本課程理論性強，概念不好理解，而且涉及到很多其他通信課程的內(nèi)容，比如：隨機理論、高頻電子線路、信息論與編碼技術、擴頻技術及應用等，并且理論內(nèi)容缺乏直觀表現(xiàn)，需要抽象的理解，相比于重點本科的學生，普通本科的學生普遍數(shù)學基礎不好，而且對理論學習缺乏興趣，學生理解通信原理的結論對于3G、4G通信的應用有一定難度，所以對于學生學習通信原理的興趣不高，因為存在上述問題，使得通信原理的教學實際教學效果不好，而且不能很好的培養(yǎng)學生工程能力。通信原理課程經(jīng)過多年的教學探索，在教學方法、教學內(nèi)容、教學評估等方面都逐步成熟完善[1，2]，但立足于培養(yǎng)學生的工程實踐能力，提高學生的綜合用能力，特別是對于激發(fā)普通本科大學生的興趣，在減少理論學時的基礎上，加強實驗教學，是一個很重要的課題。本文對教學的160名同學進行“通信原理”教學調(diào)查，調(diào)查結果表明：由于這門課比較抽象，使得一半以上的同學認為自己該課程學得不好，該課程的內(nèi)容不好掌握。特別是，不少同學反映課堂上不能理解透徹通信原理教學內(nèi)容，導致布置的作業(yè)不會做。因此，為了促進學生更好地理解通信的思想，提高學生學習的積極性和主動性，鍛煉學生的工程實踐，本文從調(diào)整教學內(nèi)容、改革教學方法、加強實踐教學等三個方面來實踐通信原理教學改革，充分利用實驗和虛擬實驗讓學生能更深刻的理解這門課程。
一、改革教學方法
高等教育教學體系中越來越多地強調(diào)教學中學生的主體性、教師的實踐性教學以及教師和實踐課程的協(xié)同性。以項目導向為基礎的協(xié)同培養(yǎng)教學方法是一種以工程項目為載體來進行教學，以學生為主體的教學方法；以項目導向為基礎的協(xié)同培養(yǎng)教學方法最顯著的特點就是以工程項目為載體、教師主導教學、學生成為為主體，試圖改變工科大學以往教師在臺上講、學生被動聽的消極的教學方法，創(chuàng)造學生自己參與、主動與他人協(xié)作、積極探索創(chuàng)新的新型教學方法[3，4]。通信原理的工程就嘗試應用該種教學方法以項目為導向、協(xié)同多門課程共同教學。
項目導向為基礎的課程協(xié)同培養(yǎng)教學方法，是通過組織學生參與實際的工程項目的整個過程，從項目的初始設計、實踐和過程管理，全部的教學過程都融入到整個的工程項目的實現(xiàn)過程中。
具體的教學實施步驟如下：
1.學生進行分組和選擇具體項目。根據(jù)學生的個人愛好、學習能力、實踐能力等特點，將學生分成若干小組。每個小組建立后需要制定各自的溝通方法，實施中的制度。由指導教師設計提出不同類型的各種項目選題，通信系統(tǒng)設計的選題、電子綜合系統(tǒng)的設計選題、通信綜合系統(tǒng)的設計選題，涉及的課程也比較多，如模擬電路、數(shù)字電力、高頻電路、編碼技術、通信原理等，然后各個小組的學生根據(jù)自身實踐能力、興趣愛好等原則確定所要完成的工程項目。
2.學生制定詳細的工程實施計劃。實施計劃是工程項目的指導方針，優(yōu)秀的實施計劃是工程項目能夠完成的前提。要求學生要確定項目的最終目標、將具體項目進行任務分解，落實到具體個人，同時還要制定工程項目的實施的時間表、具體的溝通方法、每周的協(xié)調(diào)會進展。
3.工程項目的實施。每周或每個階段實施后，主要的教學指導教師要及時跟進，要及時進行組員之間的溝通，各組之間的交流和檢查，同時進行各個項目相關課程的設計、具體的細節(jié)的解答和共同討論。指導教師要及時引導學生、督促整個工程實施順利進行。
同時在協(xié)同教學的基礎上，靈活運用傳統(tǒng)教學方法。通信原理課程，在分析高斯信道傳輸?shù)臅r候，信號產(chǎn)生誤比特的公式時，因為誤比特公式是采用最大似然原理方法來推導的，因此在推導該公式之前，可以花一部分時間專門介紹最大似然檢測的基本原理和由來，這樣學生就能更好的學習誤比特公式。又如比較教學法，在學習四種不同的數(shù)字調(diào)制方式ASK、FSK、PAM和PSK的時候，將上述四種數(shù)字調(diào)制信號采取比較的方法，從四種數(shù)字調(diào)制信號的時域表達式與該數(shù)字調(diào)制信號的產(chǎn)生與解調(diào)、該信號的波形、功率譜密度及抗噪聲性能等多方面對它們逐一進行闡述。該方法可以使學生更好的理解這四種數(shù)字調(diào)制信號的特點及各自之間的差異。另外通過適當減少作業(yè)量，在課堂上實時的考察學生的學習內(nèi)容，更好的了解學生掌握知識的程度。
二、調(diào)整教學內(nèi)容
1.突出數(shù)字基帶傳輸和數(shù)字帶通傳輸，弱化隨機信號的理論講解，以介紹結論為主，隨機理論的學習比較困難，對隨機理論的學習通過編程的方法加強。
2.強化數(shù)字通信的內(nèi)容。隨著電子技術的飛速發(fā)展，數(shù)字通信取代模擬通信已經(jīng)成為了主流。移動通信已經(jīng)全面數(shù)字化。數(shù)字城市的興起，智慧城市的建設，原來通信原理課程的教學內(nèi)容必須進行修改，其主體內(nèi)容應該調(diào)整為數(shù)字通信，同時在講述過程中介紹3G通信、4G通信的應用，這樣才能使得教學跟上技術的發(fā)展。
3.增加正在發(fā)展的通信技術內(nèi)容。如現(xiàn)在的MIMO技術、4G技術、通信技術發(fā)展很快，教學內(nèi)容涉及的比較少，為了提高學生的興趣，同時使學生能將理論知識和實際結合，應該介紹一些先進的通信技術。
三、加強實踐教學
1.充分利用開放式實驗環(huán)境。實驗和實踐教學環(huán)節(jié)是工程型人才培養(yǎng)的前提條件。現(xiàn)在各個學校都實施開放式實驗室，開放式實驗室是指在非教學計劃課時內(nèi)，教師和學生開展非實驗課程內(nèi)容的實驗項目的實驗室。學生在開放式實驗室可以充分利用實驗室條件，開展教師提出的通信原理項目的研究，可以在教師指導下進行通信原理課外科技創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)，學生也可以協(xié)助教師進行通信的相關學術研究。
2.構建實踐、創(chuàng)新能力實訓平臺。通信原理課程實踐教學的目的是培養(yǎng)學生工程實踐能力。因此該課程必須構建一個實踐、創(chuàng)新能力實訓平臺。學生可以通過實訓平臺中多種實驗手段，提高自己的工程實踐能力。
（1）學院通過與公司合作，引進了一套實訓基地方案設計，面向整個信息學科的學生，融合4GLTE全領域技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、移動互聯(lián)網(wǎng)技術以及云計算技術，整個實訓平臺由多個子系統(tǒng)組成，主要包括：終端接入子系統(tǒng)、4G通信子系統(tǒng)、網(wǎng)絡優(yōu)化規(guī)劃子系統(tǒng)、移動應用開發(fā)子系統(tǒng)、云計算系統(tǒng)?？蓪W生進行4G網(wǎng)絡技能、智能終端和嵌入式開發(fā)、移動業(yè)務開發(fā)以及網(wǎng)絡優(yōu)化規(guī)劃、現(xiàn)代云計算技術等方面進行全方位的實訓和培養(yǎng)。學生在該套實訓平臺的實踐得到了很好的鍛煉，可以比較迅速地理解移動運營商、通信公司的先進技術，對提高學生學習通信原理的興趣，增強學生的工程實踐能力起到了積極的效果。
（2）利用實驗仿真環(huán)境，要求學生實現(xiàn)通信仿真實驗[5-7]。比如在課外布置學生進行Labview數(shù)字通信原理實驗的仿真設計，把抽象的數(shù)字調(diào)制模型通過可視化的方法展現(xiàn)出來，使得學生對于該部分內(nèi)容的理解得到大大的加強。同時我們還組織學生開發(fā)相應的實驗項目，學生不但在實驗室完成了插線看波形的實驗箱實驗，同時還熟悉了軟件仿真實驗。對于一般學生，要求學生完成基本驗證實驗，對于自主學習能力強的學生要求完成綜合性實驗，對于有創(chuàng)新意識的學生要求完成設計型實驗。
（3）鼓勵學生結合通信原理課程知識、綜合運用通信系統(tǒng)設計知識，積極申報學校及全國的各項大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動。在通信原理課程的具體講解中，鼓勵學生運用某部分知識，充分利用學院的創(chuàng)新平臺，指導學生設計通信物聯(lián)網(wǎng)方面的工程項目，也使得學生對于通信原理課程的學習興趣大大提高。
（4）組織學生參觀校外和校內(nèi)的通信、物聯(lián)網(wǎng)實驗，了解實驗室的創(chuàng)新成果。讓授課班級學生與實驗室創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目成員交流，激發(fā)學生學習通信原理理論知識的熱情、加強學生進行科技實踐和創(chuàng)新活動的動力。
四、結語
本文針對普通本科的學生，面對通信原理教學實際中存在的問題，從調(diào)整理論教學內(nèi)容、改革教學方法、加強實踐教學等三個方面來實施通信原理課程教學體系的改革實踐。對于本次通信原理課程的教學實踐探索，我院在通信專業(yè)12級、13級四個班中進行了實踐，通過一系列的教學措施，使得不少同學對原本抽象、枯燥的通信知識有了更透徹的理解，激發(fā)了學生的學習興趣，促進了學生對通信理論知識的理解，也提高了學生對于通信系統(tǒng)、先進通信技術的了解。通過這次教學改革，學生的實踐情況比教師的預計要好，而且學生普遍感覺收獲很大。這次通信原理課程的教學改革探索還有很多需要提高的地方，在今后的教學過程中還需要不斷總結。
參考文獻：
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關鍵詞：QPSK 符號同步 數(shù)字通信
中圖分類號：TN919.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）05-0000-00
近幾年來，我國通信技術正在迅速的發(fā)展著，現(xiàn)如今，已經(jīng)深入到我們生活的各個方面中。隨著客戶的迅速增長，需求也漸漸提高，我們已經(jīng)不能夠滿足于他們的需求，通信體系的技術不僅僅要適應于這樣的社會需求，還要趕在人們需求之前，做好最新的通信設備。所以，只有實現(xiàn)解調(diào)這一技術，才能夠保證通信技術更好的發(fā)展。
1數(shù)字調(diào)制
由于社會的需求往往會大于我們所擁有的，所以，現(xiàn)如今的通信系統(tǒng)已經(jīng)漸漸落后。只有采用相應的調(diào)制方式，才能夠去保證信號傳輸時候工作的效率還有誤碼的特點。也只有這樣，才會滿足于社會群眾的需求。
1.1數(shù)字調(diào)制的特點
數(shù)字調(diào)制是現(xiàn)代通信的重要方法，它與模擬的調(diào)制相比往往有著很多的優(yōu)點。數(shù)字調(diào)制能夠具備著更好的抗干擾的特點，還有更強的抗信道損耗，還有更好的安全性。在一般的熟悉傳輸系統(tǒng)中可以去使用差錯控制技術，支持復雜信號條件和處理技術，比如說，信源編碼、加密技術以及均衡等。在數(shù)字調(diào)制中，調(diào)制信號可以表示為符號或者脈沖的時間序列。
1.2QPSK的概念
QPSK是四相相移鍵控信號的簡稱，它的意思是正交相移鍵控，是一種常用的數(shù)字調(diào)制方式。它一般會分為絕對相移和相對相移兩種，由于絕對相移方式存在相位模糊的問題，所以在實際主要的相對移相方式DQPSK。它具有一系列獨特的優(yōu)點，廣泛的應用在無線通信技術，成為一種現(xiàn)代通信技術中一種十分重要的調(diào)制方式。QPSK四位相移鍵控是最常用的一種衛(wèi)星數(shù)字信號調(diào)制方式[1]。
1.3 QPSK的工作原理
QPSK通常包括模數(shù)轉換、抽取、插值、匹配濾波、時鐘和載波恢復等。它實際工作的情況中，一般是在調(diào)諧的電路中，用常采用的是非相干載波解調(diào)，本振信號與發(fā)射端的載波信號往往會存在著頻率偏差和相位抖動，因此，解調(diào)出來的模擬I、Q基帶信號是帶有載波誤差的信號。這樣的模擬方法即使是采用定時準確的時鐘進行取樣的判斷，因而，得到的數(shù)字信號也不是原來發(fā)射端的調(diào)制信號，如果一定的失誤進行積累，就會導致抽樣的判斷錯誤率也漸漸地增大，因此，數(shù)字QPSK解調(diào)電路要對載波誤差進行補償。
1.4 QPSK的技術優(yōu)點
在數(shù)字信號的調(diào)制方式中，QPSK四相移鍵控是最常用的一種衛(wèi)星數(shù)字信號的調(diào)制方式，它具有比較高的頻譜利用器、較強的抗干擾性，在電路上能夠實現(xiàn)也是很簡單的。偏移四相相移鍵控信號簡稱為“O-QPSK”。全稱為offsetQPSK，也就是相對移相方式 OQPSK.它具有一系列獨特的優(yōu)點，已經(jīng)廣泛的適用于無線通信中，成為了現(xiàn)代的通信中一種十分重要的調(diào)制解調(diào)方式。
2改進的切實方案
由于QPSK在進行一系列工作的時候，往往會被一些個別的因素干擾著，這樣會使整個數(shù)字系統(tǒng)的工作率漸漸下降。所以，只有經(jīng)過一系列的改進方式，才會使整個數(shù)字系統(tǒng)的工作率提高。要進行多項的檢測，以此來減少誤差，其次就是改變符號的同步方法，才能夠來解決這個問題。
2.1符號同步
符號同步是因為信息傳送的時候因為延遲的不確定性，進而導致在接受新的信號時，最開始的位置不確定進而造成不良的結果，還因為多徑的存在而造成前后數(shù)據(jù)出現(xiàn)重合的部分，所以，引起了數(shù)據(jù)間的干擾。因此，找到一個準確的位置，對于符號同步是極其重要的。一種符號同步的方法，它在移動通信技術中，用于在從和移動臺通信中的1個或者1個以上的第1基站切換到重新開始通信的第2基站時，從由該移動臺中分別接收的、包含用第1擴展符號擴展的組合擴展的信息符號以及第2擴展符號的組合擴展的信息符號和只用該第1擴展的掩碼符號的接收信號中，進行被分配給該第2基站的第2擴展符號的同步檢測。
2.2進行多項的檢測來減少誤差
如果符號同步的時候，出現(xiàn)一些誤差，就會使系統(tǒng)不能夠接收信號。所以，想要保證數(shù)字系統(tǒng)的正常進行，就要在一定的時間內(nèi)進行誤差檢測。一般傳統(tǒng)的接收系統(tǒng)，在進行誤差檢測的時候通常是進行模擬式的方式實現(xiàn)的，它可以通過很多的方法去實現(xiàn)。一般的誤差檢測法，需要在兩個可以接收信號的兩個點之間能夠恢復最佳的信號點，這樣它不會收到載波相位偏移出現(xiàn)的影響，除此之外，也不用符號同步的完成。與此同時，我們也可以使用一些仿真的模擬實驗，來驗證符號同步的一些特點[2]。
2.3插值法
插值法是利用函數(shù)f（x）在某區(qū)間中插入若干點的函數(shù)值，作出適當?shù)奶囟ê瘮?shù)，還需要在這些點上取已知值，在區(qū)間其他點上用這些特定函數(shù)的值作為函數(shù)f（x）的近似值。如果這特定的函數(shù)是多項式，就稱它為插值多項式。主要就有l(wèi)agrange插值、newton插值、hermite插值、分段多項式插值及樣條插值法。因此，想要去提高數(shù)字系統(tǒng)的工作率，還要去改變它的插值法。在一般的情況下，可以去改變插值濾波器或者改變插值多項式的算法來達到我們想要的結果。
3結語
在數(shù)字通信技術中，我們需要改進的地方的還有很多。通信的技術在通信的領域中已經(jīng)成為了最有活力、最具有發(fā)展前途的一種通信方式。每一種調(diào)制的方式都有它自己的優(yōu)點和缺點，但是每一種調(diào)制都圍繞著有效性、可靠性 、還有安全性不斷的改進的，他們在通信系統(tǒng)中占據(jù)著很重要的地位。因此，通信技術在這個新的世紀將會發(fā)展的越來越好。
參考文獻：
【關鍵詞】城市信息化 數(shù)字城市 城市應急通信 數(shù)字集群通信
1 引言
當前,城市信息化和構筑數(shù)字城市已經(jīng)成為提升城市綜合競爭力的重要途徑,國內(nèi)外數(shù)字城市建設的熱潮方興未艾,我國以“數(shù)字城市”為代表的城市信息化建設也正在加快推進,“城市信息化”與“數(shù)字城市”問題漸成熱點,也將對人們的生活方式、社會文化習俗等產(chǎn)生巨大的影響。數(shù)字城市將促進城市規(guī)劃手段的全面革新,城市管理手段的現(xiàn)代化,使城市信息數(shù)字化,為公眾搭建一個“一站式”的城市信息化服務平臺,對城市的可持續(xù)發(fā)展、規(guī)劃建設、電子政務、電子商務、信息化社區(qū)、防災救災、環(huán)境治理、智能交通、公共安全、遠程醫(yī)療與教育、公眾信息服務等方面將會產(chǎn)生巨大的作用,具有積極的意義。
另一方面,有效應對頻發(fā)的突發(fā)事件,在自然災害、事故災難、恐怖襲擊等事件發(fā)生時盡可能保障人們的生命和財產(chǎn)安全、減少損失,已成為全球共同面臨和關注的焦點問題,日漸受到世界各國政府的重視。在中國,基于近年來所發(fā)生的水災、冰雪暴災害、四川汶川特大地震等突發(fā)事件,盡快建設完善的城市應急通信系統(tǒng),快速、有效地應對這類破壞能力特強、破壞面積特大、破壞速度特快的突發(fā)事件是一個嚴峻的挑戰(zhàn)。城市應急通信系統(tǒng)作為應對各種突發(fā)事件的必備通信手段,已經(jīng)成為當前政府刻不容緩的工作之一。
2 數(shù)字城市與城市應急通信概述
2.1 數(shù)字城市
1997年,在全球經(jīng)濟向一體化的方向發(fā)展、信息高速公路得到快速發(fā)展的背景下,美國副總統(tǒng)戈爾從戰(zhàn)略高度提出了認識21世紀我們這顆星球――數(shù)字地球的概念。數(shù)字城市作為“數(shù)字地球”概念的引申,是數(shù)字地球的一部分,也是伴隨信息化時代的到來和城市問題的加劇而衍生出的新概念,目前正日益受到政府、企業(yè)和專家學者的重視。
數(shù)字城市是指將有關城市的信息,包括城市自然資源、社會資源、基礎設施、人文、經(jīng)濟等各方面,以數(shù)字形式進行獲取、存儲、管理和再現(xiàn),通過對城市信息的綜合分析和有效利用,為提高城市管理效率、節(jié)約資源、保護環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展提供決策支持,以有效促進城市系統(tǒng)各要素間和諧相處。數(shù)字城市是城市現(xiàn)代化建設的主要內(nèi)容,能為城市可持續(xù)發(fā)展提供不竭動力,是城市現(xiàn)代化的必由之路。
數(shù)字城市具有雙重含義:一方面是指城市信息化,通過建設寬帶多媒體信息網(wǎng)絡,搭建地理信息系統(tǒng)等城市信息基礎設施平臺,把整個城市的經(jīng)濟、政治和文化等方面的信息資源有機地開發(fā)、整合、利用起來,實現(xiàn)城市的經(jīng)濟、社會、生態(tài)各個運作層面的智能化、網(wǎng)絡化和數(shù)字化;另一方面可理解為城市規(guī)劃、建設和管理的信息化,采用數(shù)字化、網(wǎng)絡化、信息化的手段,以遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、數(shù)據(jù)自動采取系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和海量數(shù)據(jù)處理、虛擬現(xiàn)實(VR)等技術為主要手段,建立數(shù)字城市基礎數(shù)據(jù)平臺及其應用體系,提高城市動態(tài)、模擬、實時監(jiān)測與調(diào)控管理的能力,實現(xiàn)城市規(guī)劃、建設與管理工作的信息共享與業(yè)務應用,增強城市管理和服務功能,全面提高城市規(guī)劃、建設和管理、交通、資源、環(huán)保和綠化、防災抗災以及社會治安等領域的綜合管理水平。
2.2 城市應急通信
應急通信是在出現(xiàn)突發(fā)緊急情況時,綜合利用有線、無線、衛(wèi)星等多種通信資源,保障救援、緊急救助和必要通信所需的通信手段和方法,是一種具有暫時性的特殊通信機制。應急通信具有隨機性、不確定性、緊急性、靈活性、安全性等特點。
應急通信包括多個通信系統(tǒng),如有線通信系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、集群通信系統(tǒng)、公眾移動通信系統(tǒng)及其他專用通信系統(tǒng)等。每種類型的通信系統(tǒng)都各有其不同的特點,適用于特定的應用領域和對象,如:
有線通信系統(tǒng)能夠提供高速、穩(wěn)定和寬帶的通信信道,可以適時傳遞大量數(shù)據(jù)。但是也有其不足之處,如受到線纜的限制,并不能在任何地點都可以使用。
衛(wèi)星通信不受地面條件的限制,通信距離遠。其靈活機動的獨特優(yōu)勢,能夠實現(xiàn)在地面?zhèn)鬏斒侄螣o法滿足的地點之間的通信,非常適合應急通信的需求。特別在面積大、地面通信線路不發(fā)達的地區(qū),衛(wèi)星通信手段更能提供性價比最優(yōu)的解決方案。
集群通信系統(tǒng)可實現(xiàn)組呼、單呼、廣播以及短數(shù)據(jù)和分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務,適用于應急指揮調(diào)度。數(shù)字集群通信系統(tǒng)作為專業(yè)的調(diào)度指揮系統(tǒng)在應急通信系統(tǒng)中占有重要地位。對于快速調(diào)度、安全及應急需求的增加,數(shù)字集群功能應用的重要性日益凸顯。特別是四川大地震中,公眾通信系統(tǒng)因擁堵而癱瘓,更反映出專用的指揮調(diào)度通信系統(tǒng)的重要性與必要性。
近年來,在世界各地出現(xiàn)過各種緊急突發(fā)事件,包括自然災害和大型公共安全事件,如“911恐怖襲擊”、“SARS”、印度洋海嘯、汶川大地震等。在這些事件中,既考驗了各國政府的應急響應能力,同時也考驗了通信網(wǎng)絡的應急通信保障能力,彰顯了在公共通信網(wǎng)絡被嚴重破壞的狀況下,應急通信系統(tǒng)所發(fā)揮的極端重要性。因此,城市應急通信系統(tǒng)作為應對各種突發(fā)事件的必備通信手段,加快其建設已經(jīng)成為當前各級政府刻不容緩的任務之一。當前,我國已經(jīng)成為世界最大的通信市場,公共通信網(wǎng)絡規(guī)模與實際使用人口均高居世界前列,但重大災害與公共事件發(fā)生時所產(chǎn)生的巨大通信需求與公共通信網(wǎng)絡指揮調(diào)度能力的不足已經(jīng)成為突出矛盾,建設中國城市應急通信系統(tǒng)成為當務之急。
3 數(shù)字城市與城市應急通信的關系
“數(shù)字城市”是一個城市公共服務和管理信息化的寬帶基礎設施平臺,無線數(shù)字城市是目前的建設發(fā)展方向?，F(xiàn)階段,我國無線數(shù)字城市的建設重點主要放在3G網(wǎng)絡+WLAN的建設上。
在數(shù)字城市與城市應急通信系統(tǒng)都在如火如荼建設的同時,很多人會思考這樣的問題:數(shù)字城市與城市應急通信系統(tǒng)能否相互代替?也就是說,我們能否只建設一個通信網(wǎng)絡,既滿足數(shù)字城市的需求,又能滿足城市應急通信的需求?讓我們回顧集群通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程。集群通信是目前城市應急通信的主要實現(xiàn)手段,在其發(fā)展歷史上,也曾經(jīng)出現(xiàn)過集群專用通信能否和公眾移動通信相互取代的探索,但實踐已經(jīng)證明,兩者各有非常明顯的特點和應用定位,是不能相互替代的。同樣,數(shù)字城市與城市應急通信兩者也是不能相互代替的,主要體現(xiàn)在:
(1)數(shù)字城市主要應用于城市交通的智能管理與控制、城市資源的監(jiān)測與可持續(xù)利用、城市環(huán)境治理與保護、城市通訊的建設與管理、城市人口、經(jīng)濟、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展決策制定、城市生活的網(wǎng)絡化和智能化等領域。數(shù)字城市具有使城市地理、資源、生態(tài)環(huán)境、人口、經(jīng)濟、社會等復雜系統(tǒng)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、虛擬仿真、優(yōu)化決策支持和實現(xiàn)可視化表現(xiàn)等強大功能。它有利于提高政府決策的科學性、規(guī)范化和民主化水平,使城市規(guī)劃具有更高的效率、更高的分析能力和準確性,更具前瞻性、科學性和及時性。它具備普遍性和公眾性的特點。
(2)城市應急通信系統(tǒng)則需要獨立于公眾網(wǎng)絡之外,需要具備應急指揮調(diào)度、視頻監(jiān)控、救援通信、救援指揮、信息處理等功能,是信息高速公路上的應急專用車道。在災難發(fā)生時,尤其是自然災害發(fā)生時,一些傳統(tǒng)的通信設施很容易遭到破壞,如果應急通信系統(tǒng)完全依賴于傳統(tǒng)的一種或幾種通信系統(tǒng),則應急通信系統(tǒng)也會因為災難而一起被毀壞。因此,城市應急通信系統(tǒng)要滿足專用性、隨機性、不確定性、緊急性、靈活性、安全性等特殊的應用需求。
因此,數(shù)字城市和城市應急通信系統(tǒng)在本質(zhì)上有很大的不同,分別適用于不同的目標用戶群,以不同的方式向用戶提供服務,二者不可等同和相互替代。但是,如同集群通信和公眾移動通信兩種通信技術一樣,在其發(fā)展過程中都是不斷相互汲取和借鑒對方的經(jīng)驗以完善自身發(fā)展的,數(shù)字城市和城市應急通信系統(tǒng)兩者也完全能夠做到共存和協(xié)調(diào)發(fā)展,相互融合。
4 數(shù)字城市與城市應急通信的融合發(fā)展
城市信息化意義上的無線數(shù)字城市與城市應急通信系統(tǒng)的建設密切關聯(lián),必須協(xié)同、融合發(fā)展、互為補充,實現(xiàn)兩者的優(yōu)勢互補。
數(shù)字城市的無線寬帶通信系統(tǒng)可以為城市應急通信系統(tǒng)提供強有力的寬帶數(shù)據(jù)傳輸支撐功能。在構建良好的城市應急通信系統(tǒng)時,需要實現(xiàn)對無線數(shù)字通信的指揮和調(diào)度功能,同時也需要保證應急指揮中心在一定范圍內(nèi)及時獲得現(xiàn)場人員的一些數(shù)據(jù)信息,包括視頻、語音和其他數(shù)據(jù)等。以數(shù)字集群通信系統(tǒng)為例,現(xiàn)有的系統(tǒng)只能提供非常有限的數(shù)據(jù)傳輸能力。因此,在城市應急通信系統(tǒng)的帶寬有限不能滿足突發(fā)事件發(fā)生時,對寬帶數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨罂梢越柚鷶?shù)字城市的無線寬帶通信系統(tǒng)如3G、WiFi等來實現(xiàn)動態(tài)視頻的寬帶數(shù)據(jù)傳輸,使得城市應急指揮調(diào)度中心可以及時地了解和分析現(xiàn)場情況,有利于實現(xiàn)快速、有效的指揮調(diào)度行動。在突發(fā)事件面前,公用通信網(wǎng)可以首先轉變?yōu)椤白畲蟮膽蓖ㄐ啪W(wǎng)”,為指揮救援提供力所能及的支持。
同時,數(shù)字集群通信系統(tǒng)作為城市應急通信的主要實現(xiàn)手段,在沒有突發(fā)事件和重大災害發(fā)生時,可以作為數(shù)字城市基礎設施平臺無線通信的一部分。由于數(shù)字集群通信具備3G、WiFi等無線網(wǎng)絡所不具備的有效可靠的指揮調(diào)度功能,平時可以為數(shù)字城市服務,給公安、公共交通、電力、水力、消防等公共服務領域提供指揮調(diào)度功能,使城市應急通信網(wǎng)絡能真正做到平時服務于政府和社會,在重大災害等突發(fā)事件發(fā)生時能夠保障國家、集體的利益,以及廣大人民群眾的生命與財產(chǎn)安全。
在數(shù)字城市與城市應急通信融合發(fā)展的過程中,需要考慮以下幾個問題:
(1)安全問題。由于我國的應急通信系統(tǒng)主要負責一些特殊的通信,如搶險救災、重大活動等,因此信息安全問題是我們首要考慮的問題。在兩者的融合過程中,如何保證公共安全信息在3G、WiFi等網(wǎng)絡上的高度安全可靠的傳輸是需要關注的關鍵問題之一。
(2)運營模式。不同網(wǎng)絡的建設和融合,涉及到不同投資方和運營商的利益。因此,選擇合理有效的運營模式對于數(shù)字城市和城市應急通信的融合發(fā)展將起著至關重要的作用。對于城市應急通信網(wǎng)絡的建設,從總體趨勢看,由政府主導、運營商合作及全民參與的模式為普遍看好,并較具生命力。
(3)技術標準與規(guī)劃設計。數(shù)字城市的無線寬帶通信和城市應急通信是一個龐大復雜的系統(tǒng)工程,在通信系統(tǒng)的技術體制、設備選型等方面,建議盡量采用統(tǒng)一的技術標準,這樣有利于系統(tǒng)的互聯(lián)互通、維護和升級換代,減少系統(tǒng)投資。同時,在系統(tǒng)的規(guī)劃設計上需要謹慎細致,各個相關部門有機協(xié)同工作。
5 結束語
當前,城市信息化程度已成為衡量社會發(fā)展和文明程度的重要標志,而應急通信對經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定有著重要意義。因此,加快我國數(shù)字城市和城市應急通信系統(tǒng)的建設刻不容緩。在兩者的建設和使用過程中,如能充分發(fā)揮各自特點,相互協(xié)調(diào)、融合發(fā)展,必將對數(shù)字城市和城市應急通信的發(fā)展起到重要的促進作用。
參考文獻
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關鍵詞 微波通信 數(shù)字微波通信 發(fā)展對策
中圖分類號：TN95 文獻標識碼：A
1微波通信技術概念
微波常指頻率在1000MHz以上的電磁波，利用微波傳播進行的通信稱為微波通信，它是隨無線通信的興起而發(fā)展起來的一種通信技術。微波傳播具有似光性、極化性等傳輸特性，所以微波在空間中只能沿直線傳播，其繞射能力很弱，而且在傳播中遇到不均勻的介質(zhì)時，會產(chǎn)生折射和反射現(xiàn)象。一般利用微波進行視距內(nèi)通信，而對于長距離通信，則采用接力方式，稱為微波接力通信或微波中繼通信；還可利用對流層反射進行通信，稱為對流層散射通信，或利用人造衛(wèi)星進行轉發(fā)，即衛(wèi)星通信。
2微波通信特點
微波通信技術問世已經(jīng)有半個多世紀，是國家重要的輔助通信手段。微波通信相比其它通信方式有以下幾個特點。
（1）通信頻段的頻帶寬，傳輸信息量大。微波頻段占用的頻帶約300GHz，而全部長波、中波和短波頻段所占有的頻帶總和不足30MHz。一套微波中繼通信設備可以容納幾千甚至上萬條話路同時工作，或傳輸電視圖像信號等寬頻帶信號。
（2）通信穩(wěn)定可靠，良好的抗干擾能力。當通信頻率高于100MHz時，工業(yè)干擾、天電干擾及太陽黑子的活動對其影響很小。由于微波頻段頻率較高，這些干擾對微波通信的影響極小。數(shù)字微波通信中繼站能對數(shù)字信號進行再生，使數(shù)字微波通信線路噪聲不逐站積累，增加了抗干擾性，因此微波通信比較穩(wěn)定和可靠。
（3）通信靈活性較大。微波中繼通信采用中繼方式，可以實現(xiàn)地面上的遠距離通信，并且可以跨越沼澤、江河、高山等特殊地理環(huán)境。在遭遇地震、洪水、戰(zhàn)爭等災禍時通信的建立及轉移都比較容易，這些方面比有線通信具有更大的靈活性。
（4）天線增益高，方向性強。當天線面積給定時，天線增益與工作波長的平方成反比。由于微波通信的工作波長短，天線尺寸可做得很小，通常做成增益高方向性強的面式天線，這樣可以降低微波發(fā)信機的輸出功率。利用微波天線強的方向性使微波電磁波傳播方向，對準下級接收站，減少通信中的相互干擾。
（5）投資少、建設快，數(shù)字通信網(wǎng)的構建十分簡單易行。與其他有線通信相比，在通信容量和質(zhì)量基本相同的條件下，按話路公里計算，微波中繼通信線路的建設費用低，建設周期短。
（6）保密性強。數(shù)字信號的加密十分簡單，因此在數(shù)字微波通信設備中，不僅設置了擾碼電路，還依照實際需要設置了加密電路。此外，在數(shù)字微波通信中，數(shù)字信號發(fā)射具有極強的方向性，如若不能精準地找到數(shù)字微波射線射線的方向，就不可能接收到信息發(fā)出的微波信號。
3主要應用
現(xiàn)階段微波通信在通信系統(tǒng)中的主要應用場合如下：
（1）干線光纖傳輸?shù)膫浞菁把a充。如點對點的SDH微波、PDH微波等。主要應用于干線光纖傳輸系統(tǒng)在遇到自然災害時的緊急修復，以及由于種種原因不適合使用光纖的地段和場合。
（2）省內(nèi)電信傳輸支線，專用網(wǎng)等領域。過去通信網(wǎng)的微波干線發(fā)展主要集中于大中城市之間的建設，而省內(nèi)微波支線的建設，今后有望有較大的市場潛力，特別是有線光纖傳輸通信由于地理環(huán)境復雜難以鋪設，或代價昂貴的地區(qū)，更需要發(fā)展微波通信。
（3）城市內(nèi)的短距離直線連接。如移動通信基站之間基站控制器與基站之間的互連，局域網(wǎng)之間的無線聯(lián)網(wǎng)等。既可以使用中小容量點對點微波通信，也可以使用無需申請頻率的微波數(shù)字擴頻系統(tǒng)。
4發(fā)展趨勢
微波通信在通信建設中具有十分重要的作用，曾與光纖通信、衛(wèi)星通信一起合稱為通信領域的三大支撐技術。微波通信經(jīng)歷了一段非常光輝的時代，但現(xiàn)在遇到了困境和挑戰(zhàn)。當前光纖通信以其巨大帶寬、超低損耗和較低成本成為干線傳輸?shù)闹饕侄巍６苿油ㄐ偶夹g則取得了迅速發(fā)展，它們成為通信網(wǎng)的兩個主流方式。從電信技術的發(fā)展歷史上能看出通信傳輸向來都是多手段的，不可能由某種傳輸方式包打天下。微波通信技術需革新技術彌補不足，才會有更好的發(fā)展，以找到更好的市場空間和價值。微波通信技術發(fā)展趨勢主要有幾下幾個方面。
（1）向高速大容量發(fā)展。SDH數(shù)字微波中繼通信，將采用多狀態(tài)的QAM調(diào)制，繼續(xù)向更高容量發(fā)展，移動通信則憑借OFDM技術，開發(fā)更快速的寬帶互聯(lián)技術。
（2）向更高頻段和兼容方向發(fā)展。根據(jù)電信主管部門的規(guī)劃，3GHz以下要分配給移動和個人通信，而3-10GHz赫茲的頻段也以十分擁擠，由于該頻段內(nèi)傳輸?shù)臈l件好，設備已經(jīng)成熟，這些頻段要更好的利用，則需要利用抗干擾技術擴頻及跳頻等技術來解決兼容問題。還有許多數(shù)字微波通信設備廠家，及時調(diào)整發(fā)展方向，向10GHz以上的高頻段進軍。
（3）向高集成度、微型化方向發(fā)展。采用微波單片集成、數(shù)字專用集成電路等，朝著設備體積更小、重量更輕、功耗更低的方向發(fā)展，天線也進一步朝微型化方向發(fā)展。
（4）向智能化、低成本方向發(fā)展。采用軟件無線電技術使數(shù)字微波通信系統(tǒng)成為一個較為通用的平臺，能夠根據(jù)用戶的不同要求完成各種功能。
【關鍵詞】通信原理；振幅相位聯(lián)合鍵控APK；正交調(diào)幅QAM；仿真；SystemView
一、《通信原理》課程概述及教學特點
在當今的信息時代，通信技術廣泛應用于社會生活的方方面面，深刻地改變著人類的生活方式和社會萬象，并和計算機技術，半導體技術緊密結合，成為推動人類社會發(fā)展和進步的強大動力，也是當今發(fā)展最為迅速，成果最為豐富的技術之一。
《通信原理》是通信工程、電子信息工程等專業(yè)的重要的專業(yè)基礎課，也是專業(yè)標志性課程?！锻ㄐ旁怼芬髮W生掌握模擬通信和數(shù)字通信系統(tǒng)的信息傳輸?shù)幕驹砗突痉治龇椒ǎ欢猛ㄐ畔到y(tǒng)的基本構成；學會幾種典型通信系統(tǒng)的詳細工作過程。了解有關通信系統(tǒng)中的技術指標及改善系統(tǒng)性能的一些基本技術措施；為深入研究和設計新型通信系統(tǒng)打下基礎。課程以《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》、《電路》、《模擬電子線路》、《信號與系統(tǒng)》、《隨機信號分析》等課程為基礎，是學習通信必不可少的一門重要基礎課，也是后續(xù)專業(yè)課程的基礎，在專業(yè)課程設置中起著承上起下的關鍵作用，占有重要的教學地位。課程所包含的內(nèi)容是學生知識結構中必備的重要組成部分，為學生形成專業(yè)的理論體系與技術思想發(fā)揮著重要作用，對于專業(yè)建設等教學研究工作有著重要的支持作用[1]。
通信原理課程的教學特點是：
1.基本概念和基本原理很抽象?！锻ㄐ旁怼氛n程理論性強，公式和理論推導多，數(shù)學基礎要求高。教材偏重數(shù)學分析，有關通信系統(tǒng)的物理過程的內(nèi)容不夠豐富，學生難以建立通信系統(tǒng)的完整概念。
2.基本理論多，知識點多。模擬調(diào)制、數(shù)字調(diào)制、信源編碼和信道編解碼、數(shù)字基帶系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)的最佳接收等在課程中都非常重要，需要《隨機信號的分析》等系列先修課程的支持，學生數(shù)學知識和知識儲備不足。
3.課程不僅要使學生掌握各個基本知識點，還要將通信系統(tǒng)的各部分內(nèi)容有機聯(lián)系起來，使學生建立起完整的通信系統(tǒng)的知識結構體系，這也是本課程的一個難點。
綜上所述，《通信原理》課程的教與學都有較大的難度。
二、課程教學改革的現(xiàn)狀及難點
1.充分利用實驗箱，開發(fā)綜合型實驗。本校實驗室有DVT1000D通信原理實驗系統(tǒng)，是可做多個實驗的模塊化實驗箱，利用這些模塊可以設計一些綜合型實驗，增加實驗項目；但存在著模塊化實驗箱固有的動手動腦少的缺點，并且難以進行設計型實驗的開發(fā)；并且雖然可以增加一些實驗項目，但由于通信原理課程內(nèi)容較多以及硬件的制約，還是不能覆蓋全部理論教學內(nèi)容，仍然存在盲區(qū)。
2.將MATLAB/Simulink仿真軟件應用于通信原理實驗，豐富實驗內(nèi)容。基于MATLAB/Simulink等平臺提供的通信模塊都是封裝好的，模塊的內(nèi)部結構看不到，通信原理課程講授的恰恰是內(nèi)部的具體實現(xiàn)，是要求學生掌握的主要內(nèi)容，因此只能進行系統(tǒng)級仿真，不能進行波形級仿真，沒能從根本上脫離驗證性實驗的模式。
解決上述教學改革中突出的難點問題，在多年的教學中不斷摸索積累，結合通信系統(tǒng)構成具有模塊化的特點，采用systemview仿真軟件開發(fā)了通信原理實驗教學平臺。
三、SystemView軟件
SystemView軟件具有強大功能，提供了完整的動態(tài)系統(tǒng)設計、仿真和可視化的分析環(huán)境，可以構造各種復雜的模擬、數(shù)字、數(shù)模混合系統(tǒng)以及各種速率的系統(tǒng)，主要用于數(shù)字信號處理與通信系統(tǒng)的設計和仿真。利用SystemView中功能元件庫中的模塊Token表示一種處理過程，在系統(tǒng)窗口中完成系統(tǒng)的設計，最后從分析窗中分析出仿真的結果。在分析窗口中，不僅可以顯示信號波形，還能對系統(tǒng)中的任意信號進行其它處理，如頻譜分析等[2]。
下面以APK中常用的16QAM為例，結合公式和框圖推導出該系統(tǒng)調(diào)制與解調(diào)的工作原理，并利用SystemView軟件實現(xiàn)該系統(tǒng)的仿真，給出仿真系統(tǒng)的主要參數(shù)和運行結果。
1.APK系統(tǒng)
APK信號的振幅和相位作為獨立的參量同時調(diào)制，APK信號序列的第k個碼元可以表示為：
上式中k為整數(shù)，和分別可以取多個離散值。
按三角公式將上式展開得：
此式表明，APK信號是兩個正交的振幅鍵控信號之和[3]，所以又稱為正交調(diào)幅QAM，特殊地，當k可取16個離散值之一時，第K個信號的表達式為： k=1，2，3…..16，其星座圖如圖1所示：
圖1 16QAM信號的星座圖
16QAM信號的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)如圖2所示。16QAM的每個信號點都可視為同相與正交兩個分量的矢量合，與同相和正交載波相乘的信號為兩個4電平基帶信號，分別由輸入的二進制序列轉換而成。
在16QAM信號的解調(diào)器中，“低通濾波器”后邊接“取樣判決器”可以大大提高解調(diào)輸出的正確性，因為低通濾波器輸出的是包含信道畸變和噪聲影響的模擬量，信號取值具有很大模糊性，此時信號星座圖中的信號點是發(fā)散的，這一點將在接下來的仿真分析結果中充分體現(xiàn)出來。取樣判決器的作用就是最大限度地消除各種不利因素，使信號星座圖更加趨于理想16QAM的信號星座圖。
2.仿真
被調(diào)載頻為500Hz，分別以2個4電平PN碼作為同相和正交支路的4電平基帶信號，碼時鐘頻率為50Hz（此處省略了“串/并轉換”環(huán)節(jié)，直接利用P/N產(chǎn)生4進制隨機序列）；解調(diào)器中，以“采樣器+保持器+量化器”結構代替“取樣判決”的作用，設置系統(tǒng)運行時間：1.5秒、采樣速率為20000Hz。
系統(tǒng)中主要圖符塊參數(shù)如下：
Token0、1：PN Seq，Amp=3v，
Offset=0v，Rate=50Hz，Level=4，
Phase=0；
Token7：Gauss Noise，Std Dev=0.5v，Mean=0v；
Token11、12：Butterworth Lowpass IIR，3 Poles，F(xiàn)c=100Hz；
Token18、19：Sampler，Rate=50Hz；
Token22、23：Quantizer（函數(shù)庫），Bits=4，Max Input=4v，Signal Integer Output；
Token26、27：Gain，Gain Unit=Linear，Gain=2。
3.仿真結果分析
(1)同相支路輸入信號為雙極性4進制信號（見圖4）
（i=1，2，3，4）；
(2)同相支路相干解調(diào)后的輸出信號（見54）
由圖5可見，在輸出端恢復出了帶延遲的相干解調(diào)輸出信號，與理論相符，驗證了該仿真系統(tǒng)的可行性。
4.結論
以上結果只是仿真分析結果的主要部分，通過仿真分析，可以直接觀察各個模塊的輸出波形，加深對通信原理基本理論的理解，快速靈活地設計和仿真各類通信系統(tǒng)。
通過使用Systemview軟件對通信系統(tǒng)進行設計和動態(tài)仿真，把通信原理課程中一些抽象的概念和原理可視化，有助于同學的理解和接受，既提高了教學質(zhì)量和效率，又鍛煉了學生分析和解決問題的能力，同時進一步激發(fā)了學生的創(chuàng)造力。在使用systemview教學平臺后，近兩屆學生對通信原理理論的理解也明顯加深，成績?nèi)〉妹黠@的提高。
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(一)第一代——模擬移動通信系統(tǒng)
第一代(即1G，是thefirstgeneration的縮寫)移動通信系統(tǒng)的主要特征是采用模擬技術和頻分多址(FDMA)技術、有多種制式。我國主要采用TACS，其傳輸速率為2．4kbps，由于受到傳輸帶寬的限制，不能進行移動通信的長途漫游，只是一種區(qū)域性的移動通信系統(tǒng)。第一代移動通信系統(tǒng)在商業(yè)上取得了巨大的成功，但是其弊端也日漸顯露出來，如頻譜利用率低、業(yè)務種類有限、無高速數(shù)據(jù)業(yè)務、制式太多且互不兼容、保密性差、易被盜聽和盜號、設備成本高、體積大、重量大。所以，第一代移動通信技術作為2O世紀80年代到90年代初的產(chǎn)物已經(jīng)完成了任務退出了歷史舞臺。
(二)第二代——數(shù)字移動通信系統(tǒng)
第二代(即2G，是thesecondgeneration的縮寫)移動通信系統(tǒng)是從20世紀90年代初期到目前廣泛使用的數(shù)字移動通信系統(tǒng)，采用的技術主要有時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)兩種技術，它能夠提供9．6-28．8kbps的傳輸速率。全球主要采用GSM和CDMA兩種制式，我國采用主要是GSM這一標準，主要提供數(shù)字化的語音業(yè)務級低速數(shù)據(jù)化業(yè)務，克服了模擬系統(tǒng)的弱點。和第一代模擬移動蜂窩移動系統(tǒng)相比，第二代移動通信系統(tǒng)具有保密性強，頻譜利用率高，能提供豐富的業(yè)務，標準化程度高等特點，可以進行省內(nèi)外漫游。但因為采用的制式不同，移動標準還不統(tǒng)一，用戶只能在同一制式覆蓋的范圍內(nèi)進行漫游，還無法進行全球漫游，雖然第二代比第一代有更大的帶寬，但帶寬還是很有限，限制了數(shù)據(jù)的應用，還無法實現(xiàn)高速率的業(yè)務，如移動的多媒體業(yè)務。
(三)第三代——多媒體移動通信系統(tǒng)
隨著通信業(yè)務的迅猛發(fā)展和通信量的激增，未來的移動通信系統(tǒng)不僅要有大的系統(tǒng)容量，還要能支持話音、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體等多種業(yè)務的有效傳輸。第二代移動通信技術根本不能滿足這樣的通信要求，在這種情況下出現(xiàn)了第三代
(即3c，是thethirdgeneration的縮寫)多媒體移動通信系統(tǒng)。第三代移動通信系統(tǒng)在國際上統(tǒng)稱為IMT一2000，是國際電信聯(lián)盟(1TU)在1985年提出的工作在2000MHz頻段的系統(tǒng)。與第一代模擬移動通信和第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)相比，第三代的最主要特征是可提供移動多媒體業(yè)務。
二、第四代移動通信系統(tǒng)的概念
4G也稱為廣帶接入和分布網(wǎng)絡．具有超過2Mb／s的非對稱數(shù)據(jù)傳輸能力．對高速移動用戶能提供150Mb／s的高質(zhì)量的影像服務．并首次實現(xiàn)三維圖像的高質(zhì)量傳輸它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng)．移動廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(基于地面和衛(wèi)星系統(tǒng))．是集多種無線技術和無線LAN系統(tǒng)為一體的綜合系統(tǒng)．也是寬帶lP接入系統(tǒng)．在這個系統(tǒng)上．移動用戶可以實現(xiàn)全球無縫漫游．為了進一步提高其利用率．滿足高速率、大容量的業(yè)務需求．同時克服高速數(shù)據(jù)在無線信道下的多徑衰落和多徑干擾等眾多優(yōu)勢。
三、4G的關鍵技術
1.OFDM技術。它實際上是多載波調(diào)制MCM的一種．其主要原理是：將待傳輸?shù)母咚俅袛?shù)據(jù)經(jīng)串／并變換，變成在N個子信道上并行傳輸?shù)牡退贁?shù)據(jù)流，再用N個相互正交的載波進行調(diào)制，然后疊加一起發(fā)送。接收端用相干載波進行相干接收，再經(jīng)并／串變換恢復為原高速數(shù)據(jù)。
2．多輸入多輸出(MIMO)技術。多輸入多輸出(MIMO)技術是無線移動通信領域智能天線技術的重大突破。該技術能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，是下一代移動通信系統(tǒng)的核心技術之一。MIMO系統(tǒng)采用空時處理技術進行信號處理，在豐富的散射環(huán)境下，空分復用MIMO系統(tǒng)(如BLAST結構)可以獲得與天線數(shù)成正比的容量增長，從而極大地提高頻譜效率，增加系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。但是當散射程度欠佳時，會引起信道間的空間相關，尤其在室外環(huán)境下，由于基站的天線較高，從而角度擴展較小，其空間相關難以避免，在這種情況下MIMO不可能獲得所期望的數(shù)據(jù)傳輸速率。
3．切換技術。切換技術能夠實現(xiàn)移動終端在不同小區(qū)之間跨越和在不同頻率之間通信以及在信號質(zhì)量降低時如何選擇信道。它是未來移動終端在眾多通信系統(tǒng)、移動小區(qū)之間建立可靠通信的基礎。主要劃分為硬切換、軟切換和更軟切換．硬切換發(fā)生在不同頻率的基站或不同系統(tǒng)之間。第4代移動通信中的切換技術正朝著軟切換和硬切換相結合的方向發(fā)展。
4.軟件無線電技術。軟件無線電是將標準化、模塊化的硬件功能單元經(jīng)過一個通用硬件平臺，利用軟件加載方式來實現(xiàn)各種類型的無線電通信系統(tǒng)的一種具有開放式結構的新技術。通過下載不同的軟件程序，在硬件平臺上可實現(xiàn)不同功能，用以實現(xiàn)在不同系統(tǒng)中利用單一的終端進行漫游，它是解決移動終端在不同系統(tǒng)中工作的關鍵技術。軟件無線電技術主要涉及數(shù)字信號處理硬(DigitalSignalProcessHardware，DSPH)、現(xiàn)場可編程器件(FieldProgrammableGateArray，F(xiàn)PGA)、數(shù)字信號處理(DigitalSignalProcessor，DSP)等。
5.IPv6協(xié)議技術。3G網(wǎng)絡采用的主要是蜂窩組網(wǎng)，而4G系統(tǒng)將是一個基于全lP的移動通信網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)不同類型的接入系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡之間的無縫連。為了給用戶提供更為廣泛的業(yè)務，使運營商管理更加方便、靈活，4G中將取代現(xiàn)有的IPv4協(xié)議，采用全分組方式傳送數(shù)據(jù)的IPv6協(xié)議。
四、發(fā)展趨勢
目前，4G移動通信還只處于實驗室研究開發(fā)階段。具體的設備和技術還沒有完全成型，后續(xù)的軟件開發(fā)還沒有啟動。這都會給4G的發(fā)展帶來很多難題，有待人們深入研究。但未來移動通信必將具有文中描述的這些基本特征：高速率、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸，完全集中的服務。無所不在的移動接入，高智能的多樣化的用戶設備。隨著新問題、新要求的不斷出現(xiàn)。第四代移動通信技術將會相應地調(diào)整、完善和進一步發(fā)展。我們相信，不遠的將來，人們將會不受時間、地點限制，可以自由自在地利用移動網(wǎng)絡獲取和傳遞信息，從而使人們的學習、工作、生活發(fā)生更深刻的變化。
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