通信系统原理

通信系统原理（通用9篇）

通信系统原理 篇1

1 接入系统整体构造

4G接入系统可以分成三个部分:终端接收天线、信号放大器和匹配电路, 信号通过这三部分的次序为:

基站发出的信号→终端接收天线→信号放大器→匹配电路。

因为信号依次通过, 所以各部件之间的匹配对于接收和处理效果便尤为重要。匹配在接入系统设计中应该作为重中之重加以考虑。

1.1 天线的设计原理

终端的接收天线本质上是一组L C线圈, 不同的天线容抗和感抗都有差异, 决定了天线对应的谐振中心频率各有不同。天线的谐振中心频率对应的是信号驻波最小的点, 它由天线微带板的介电常数εr, 介质材料厚度h, 导体带厚度t, 线圈电容参数C等共同决定。要设计一个理想的天线, 就要根据实际需要通过确定a和b的尺寸使得天线的谐振频率符合特定的数值要求。因为接收信号都集中于特定频带当中, 设计时尽量保证电路带宽覆盖基站发射信号的频带, 从而提高接收效果。如图1所示。

根据腔膜理论公式, 我们知道天线谐振中心频率和天线的尺度有如下的对应关系: , 根据这个公式我可以确定需要设定的a, b的数值。在基模接收的时候, n=0, m=1。结合导带厚度因素, 求出特定f0数值下的尺寸a的数值, 需要注意的是b的取值应该小于a, 在此前提下我们可以设定一个具体的b数值。

之后, 我们要求取另外3个参数:天线的输出阻抗Zout, 带宽BW以及增益G, 以便继续后续的设计。这些参数我们可以利用前人根据经验总结出的公式求取。

天线的输出阻抗Zout计算公式:

天线的增益为:

其中, 公式中的Qr为简化后计算出来的品质因数, 它的计算公式为:

至此, 设计天线需要的各个参数确定完毕。

1.2 低噪放大器的设计原理

设计放大器有两个注意点:降低噪声扰动和保证射频微波放大器稳定。放大器的设计需要借助于微波管S散射量和smith圆。我们设定接入系统需要满足的中心谐振频率f0=5.0 GHz那么所用的射频微波管的各个参数如下:VDS=4 V, ID S=3 0 m A, Fmin=0.62 d B, Rn=3.5, Ga=13.5 d B。最佳反射系数Γopt及S参量列出如下, 为了直观起见, 其中Mag和Ang我们可以借助复数的发达形式, 以Mag为实部, Ang为虚部, 如表1所示。

根据给定的S参数, 可以在Smith原图上画出输入稳定圆, 等资用功率圆, 等噪声系数圆。如图2所示。

既然要降噪, 目标就是要保证噪声系数Fk最小, 因此要求源反射系数Γs=Γopt=-0.21+0.34 i, 其对应的最小噪声系数Fmin=0.62d B。此时, 过Γs点的等增益圆对应的增益为13.5d B。

然后就可以在负载匹配满足前提下求出负载反射系数为ΓL=Γ’out=-0.2054+0.1968i, 根据S参数, 利用输出稳定圆方程得到输出稳定判定圆, 只要参数值|S11|=<1, 可以确定判定圆中|ΓL|=1圆内部分状态稳定, 结合上述源反射系数具体数字判断放大器电路可工作在稳定状态。由Γs所在的等资用功率圆与等噪声系数圆确定放大器的增益13.5 d B, 噪声0.62 d B。

1.3 匹配网络的设计原理

现在分析匹配网络设计, 匹配电路设计好坏直接决定电磁波能量逐级传播的质量。同时该电路设计的I/O匹配和级间匹配又决定了放大器的性能指标能否达标。

在共轭匹配条件下, 单个放大器的源阻抗和负载阻抗必须满足:

再将源阻抗换算得出相应的导纳值。

输入端匹配网络的设计:

对天线的输出阻抗Zout进行归一化处理得出归一化输出阻抗Zout’=200.42Ω。然后再求出放大器的归一化输入导纳YS’=1.13-0.92i, 根据确定出的Zout’和YS’在smith圆当中的位置既可以判定数值合理性。完成天线和放大器参数设计工作之后, 还要借助于特定阻值变换器和电感器件实现二者匹配, 天线一定要朝向放大器。然后进行输出短匹配设计, 仍然利用smith圆, 找出放大器归一化输出导纳在圆中具体位置, 根据混频检波电路阻值从第二级的输出开始并联理想导纳的电感器件, 将位置调节到电导圆和水平轴交接点, 记下归一化导纳数值。之后串联一个理想阻抗的变换器, 调节Z0=1。其次, 进行级间匹配网络的设计即在放大器之间进行阻抗皮配。在第一级输出和第二级输出之间并联一个理想导纳电感器件使归一化导纳处在电导圆与水平轴交点, 再串联理想导纳值的变换器, 调节归一化导纳到理想状态。此时的级间匹配就是第一级的Yout共轭匹配到第二级的Yin。

2 微带电路设计原理

在完成终端接入系统理论设计之后便进入实质的电路实现过程, 目前条件下所采用的模式为轻量特点突出的基带板。

微带电路实现的结构如图3所示。

3 S参量转换与系统的频率响应特性分析

预估接入系统中心频响可以借助系统中各部件的转移参量矩阵预估来完成。

利用前述假定中心谐振频率f0=5.0 GHz为5 GHz时得出的参数, 将S参量转化为放大管转移参量矩阵。使用相同方法再计算出各部件转移参量矩阵后, 进行联立, 即可以得到整个系统的转移参量矩阵。

由此可求得, 在中心谐振频率为f0时系统的频率响应曲线, 该曲线呈现高斯分布。设计合理的接收系统, 在保证G数值合理前提下图线变化平缓, 代表接收系统有较好的带宽, 而图线越陡, 则带宽越窄, 接收效果越差。频率响应曲线可以作为4G接收系统设计效果评估的重要依据。

摘要：本文重点浅析与4G系统有关的无线接入系统设计, 利用射频微波电路集成技术设计4G接入系统, 借助于分布参数在smith圆图上实现设计, 通过计算网络转移参量矩阵进行系统响应质量评估。用微带线电路板承载接入电路框架的设计理念轻盈且兼容性高, 符合当代通信设备发展趋势, 通过具体事例解析4G通信接入系统的原理和实现可能。

关键词：4G,接入系统,匹配网络

参考文献

[1]Lo Y T, Solomon D, Richards W F.Theory and Experiment on Microstrip Antennas[M].IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1979.

[2]Reinhold Ludwig, Pavel Bretchko.RF Circuit Design Theory and Applications[M].北京科学技术出版社, 2003.

[3]Gupta K C, Ramesh G, Bahl I J, et a1.Microstriplines and Slotline[M].USA:Artech House, 1996.

通信系统原理 篇2

课程设计(论文)任务书

信息工程

学

院

通信工程 专

业

11-1、2、3、4

班一、一、课程设计(论文)题目 基于Simulink的数字通信系统的仿真设计

二、课程设计(论文)工作自 2014 年 6 月 16 日起至 2014 年 6 月 27 日止。

三、课程设计(论文)地点: 图书馆、寝室、通信实验室（4-410）。

四、课程设计(论文)内容要求： 1．本课程设计的目的

（1）使学生掌握通信系统各功能模块的基本工作原理；

（2）培养学生采用Simulink仿真软件对各种电路进行仿真的方法；（3）培养学生对二进制数字调制及解调电路的理解能力；（4）能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即创新能力；（5）提高学生的科技论文写作能力。2．课程设计的任务及要求 1）基本要求：

（1）学习Simulink仿真软件的使用；

（2）对数字通信系统调制及解调电路各功能模块的工作原理进行分析；（3）提出数字通信系统调制及解调电路的设计方案，选用合适的模块；（4）对所设计系统进行仿真；（5）并对仿真结果进行分析。

a.2ASK调制及解调 b.2FSK调制及解调 c.2PSK调制及解调 d.2DPSK调制及解调

e.MASK，MFSK，MPSK，MSK，QAM（至少选做一种）

2）创新要求：

3）课程设计论文编写要求

（1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文

（2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（3）毕业论文装订按学校的统一要求完成 4）答辩标准：

（1）完成原理分析（20分）（2）系统方案选择（30分）（3）仿真结果分析（30分）（4）论文写作

（20分）5）参考文献：

（1）王俊峰.《通信原理MATLAB仿真教程》 人民邮电出版社第1版.2010.11.1

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（2）赵静.《基于MATLAB的通信系统仿真》 北京航空航天大学出版社

6）课程设计进度安排

内容

天数

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地点

构思及收集资料 2

图书馆 仿真 5

实验室 撰写论文 3

实验室

学生签名：

2014年6月16日

课程设计(论文)评审意见

（1）完成原理分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（2）系统方案选择（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（3）仿真结果分析（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）论文写作

（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（）

评阅人：

职称：

副教授

2014 年 6 月27 日

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目录

1.引言.............................................................................................................................2 1.1设计背景。.......................................................................................................2 1.2数字通信系统设计步骤。...............................................................................3 1.3课设内容：.......................................................................................................3 2.MATLAB和SIMULINK简介。.............................................................................4 3.通信与基带传输系统概念。.....................................................................................6 3.1 通信的概念......................................................................................................6 3.2数字基带传输系统...........................................................................................7 4.2ASK的调制、解调系统设计原理及仿真。......................................................8 4.1 2ASK调制。.................................................................................................8 4.2

2ASK的解调：.........................................................................................9 4.3 2ASK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。.............................9 5.2FSK的调制、解调系统设计原理及仿真。....................................................10 5.1 2FSK的调制。...........................................................................................10 5.2 2FSK的解调。...........................................................................................12 5.3 2FSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。...........................12 6.2PSK的调制、解调系统设计原理及仿真。....................................................13 6.1 2PSK的调制。..............................................................................................13 6.2 2PSK的解调。..............................................................................................14 6.3 2PSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。...........................15 7.2DPSK的调制、解调系统设计原理及仿真。.................................................16 7.1 2DPSK的调制。........................................................................................16 7.2 2DPSK的解调。........................................................................................17 7.3 2DPSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。........................17 8.MSK的调制、解调系统设计原理及仿真。........................................................19 8.1 MSK的调制。............................................................................................19 8.2 MSK的解调...................................................................................................20 8.3 MSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。...............................21 9.结论。.....................................................................................................................21 参考文献......................................................................................................................22

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基于simulink的数字通信系统的设计

摘要：数字调制是指用数字基带信号对载波的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。根据控制的载波参量的不同，数字调制有调幅、调相和调频三种基本形式，并可以派生出多种其他形式。

在此次的课设中我们利用simulink完成了2ASK调制及解调、2FSK调制及解、调2PSK调制及解调还有2DPSK调制及解调，在MASK，MFSK，MPSK，MSK，QAM中选择了MSK进行了调制解调的设计。

在报告中描述了此次课设中各种调制方式调制解调的原理，并给出调制、解调的原理框图。根据各种调制方式的原理,结合调制、解调的原理框图。利用simulink设计出了相应的调制、解调系统，同时还进行了仿真，结合原理不断观察仿真结果，不断的调整相应的参数得到了相对最理想的结果，并对相应的调制解调系统的结果进行分析。

最后对本次的课设进行了总结，此次的课设学会了simulink的使用，加深了对通信原理的理解，成功实现各调制方式的调制、解调。

关键字：数字调制 simulink 仿真与调试

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1.引言

1.1设计背景。

随着现代通信系统的飞速发展,计算机仿真已经成为分析和设计通信系统的主要工具,在通信系统的研发和教学中具有越来越重要的意义。计算机仿真是衡量系统性能的工具,它通过构建模型运行结果来分析实物系统的性能从而为新系统的建立或原系统的改造提供可靠的参考。通过仿真,可以降低新系统失败的可能性,消除系统中潜在的瓶颈,优化系统的整体性能。因此,仿真是通信系统研究和工程建设中不可缺少的环节。仿真也称模拟,在本质上,系统的计算机仿真就是根据实际的物理系统的运行原理建立相应的数学描述并进行计算机数值求解。根据实际的目标问题提出相应的数学描述,通常可以表达为一系列数学方程以及一系列边界条件。把系统的数学描述称为系统的仿真模型。用计算机语言重新表达的数学模型称为系统的计算机仿真模型。对用户而言,使用仿真软件的平台不同,所建立的计算机仿真模型形式也不同,可以是字符形式的一系列程序代码,也可以是图形化的一些列一组信号流程图、系统方框图或者状态转移图。

SIMULINK是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。SIMULINK具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点SIMULINK已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于SIMULINK。从理论上对通信系统进行深入细致的研究是非常必要的，本文对通信系统中的一些重要环节，如数字信号的调制解调有着深入的研究学习。本文在深刻理解通信系统理论的基础上，利用MATLAB提供的通信工具箱和信号处理工具箱中的模块，对通信系统中的典型信号进行了模型构建、系统设计、仿真演示、结果显示。通过系统的仿真与分析可以看出SIMULINK在系统建模和仿真中的巨大优势，是学习、研究和设计通信系统强有力的工具。

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1.2数字通信系统设计步骤。

利用SIMULINK进行数字通信系统设计、仿真的基本步骤如下：（1）建立数学模型：根据通信系统的基本原理，将整个系统简化到有源系统，确定总的系统功能，并将各部分功能模块化，找出各部分之间的关系，画出系统流程框图模型。

（2）仿真系统：根据建立的模型从SIMULINK通信模型库的各个子库中将所需要的单元功能模块拷贝到Untitled窗口，按系统流程框图模型连接，组建要仿真的通信系统模型。

（3）设置、调整参数：参数设置包括运行系统参数设置（如系统运行时间。采样速率等）和功能模块运行参数设置（如正弦信号的频率、幅度、初相；低通滤波器的截止频率、通带增益、阻带衰减等）。

（4）设置观察窗口，分析仿真数据和波形：在系统模型的关键点处设置观测输出模块，用于观测仿真系统的运行情况，以便及时调整参数，分析结果。

（5）生成新的模块：对于库中没有的功能模块，可以根据以掌握的技术生成所需新的子模块，以便随时调用。

1.3课设内容：

此次课设的主要内容如下：

（1）：学习了simulink的使用方法。

（2）：学习了各种调制方式的调制解调原理，及其设计方法。

（3）：根据各种调制方式的原理，利用simulink设计出了相应的调制、解调系统，同时还进行了仿真，结合原理不断观察仿真结果，不断的调整相应的参数得到了最理想的结果。

（4）：以文档的形式描述了此次课设中各种调制方式调制解调的原理，给出相应的调制解调系统并对结果进行分析。

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2.MATLAB和SIMULINK简介。

美国Mathworks公司于1967年推出了矩阵实验室“Matrix Laboratory”（缩写为Matlab）这就是Matlab最早的雏形。开发的最早的目的是帮助学校的老师和学生更好的授课和学习。从Matlab诞生开始，由于其高度的集成性及应用的方便性，在高校中受到了极大的欢迎。由于它使用方便，能非常快的实现科研人员的设想，极大的节约了科研人员的时间，受到了大多数科研人员的支持，经过一代代人的努力，目前已发展到了7。X版本。Matlab是一种解释性执行语言，具有强大的计算、仿真、绘图等功能。由于它使用简单，扩充方便，尤其是世界上有成千上万的不同领域的科研工作者不停的在自己的科研过程中扩充Matlab的功能，使其成为了巨大的知识宝库。可以毫不夸张的说，哪怕是你真正理解了一个工具箱，那么就是理解了一门非常重要的科学知识。科研工作者通常可以通过Matlab来学习某个领域的科学知识，这就是Matlab真正在全世界推广开来的原因。目前的Matlab版本已经可以方便的设计漂亮的界面，它可以像VB等语言一样设计漂亮的用户接口，同时因为有最丰富的函数库（工具箱），所以计算的功能实现也很简单，进一步受到了科研工作者的欢迎。另外，Matlab和其他高级语言也具有良好的接口，可以方便的实现与其他语言的混合编程，进一步拓宽了Matlab的应用潜力。可以说，Matlab已经也很有必要成为大学生的必修课之一，掌握这门工具对学习各门学科有非常重要的推进作用。

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，也是目前在动态系统的建模和仿真等方面应用最广泛的工具之一。确切的说，Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，连续、离散时间模型，或者是两者的混合。系统还可以使多种采样频率的系统，而且系统可以是多进程的。Simulink工作环境进过几年的发展，已经成为学术和工业界用来建模和仿真的主流工具包。在Simulink环境中，它为用户提供了方框图进行建模的图形接口，采用这种结构画模型图就如同用手在纸上画模型一样自如、方便，故用户只需进行简单的点击和拖动就能完成建模，并可直接进行系统的仿真，快速的得到仿真结果。它的主要特点在于：

1、建模方便、快捷；

2、易于进行模型分析；

3、优越的仿真性能。它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相

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比，具有更直观、方便、灵活的优点。Simulink模块库（或函数库）包含有Sinks（输出方式）、Sources（输入源）、Linear（线性环节）、Nonlinear（非线性环节）、Connection（连接与接口）和Extra（其他环节）等具有不同功能或函数运算的Simulink库模块（或库函数），而且每个子模型库中包含有相应的功能模块，用户还可以根据需要定制和创建自己的模块。用Simulink创建的模型可以具有递阶结构，因此用户可以采用从上到下或从下到上的结构创建模型。用户可以从最高级开始观看模型，然后用鼠标双击其中的子系统模块，来查看其下一级的内容，以此类推，从而可以看到整个模型的细节，帮助用户理解模型的结构和各模块之间的相互关系。在定义完一个模型后，用户可以通过Simulink的菜单或MATLAB的命令窗口键入命令来对它进行仿真。菜单方式对于交互工作非常方便，而命令行方式对于运行仿真的批处理非常有用。采用Scope模块和其他的显示模块，可以在仿真进行的同时就可立即观看到仿真结果，若改变模块的参数并再次运行即可观察到相应的结果，这适用于因果关系的问题研究。仿真的结果还可以存放到MATLAB的工作空间里做事后处理。模型分析工具包括线性化和整理工具，MATLAB的所有工具及Simulink本身的应用工具箱都包含这些工具。由于MATLAB和SIMULINK的集成在一起的，因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改模型。

强大的Simulink动态仿真环境，可以实现可视化建模和多工作环境间文件互用和数据交换。Simulink支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持多种采样速率的多速率系统;Simulink为用户提供了用方框图进行建模的图形接口，它与传统的仿真软件包用差分方程和微分方程建模相比，更直观、方便和灵活。用户可以在Matlab和Simulink两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。用于实现通信仿真的通信工具包(Communication toolbox，也叫Commlib，通信工具箱)是Matlab语言中的一个科学性工具包，提供通信领域中计算、研究模拟发展、系统设计和分析的功能，可以在Matlab环境下独立使用，也可以配合Simulink使用。另外，Matlab的图形界面功能GUI（Graphical User Interface）能为仿真系统生成一个人机交互界面，便于仿真系统的操作。因此，Matlab在通信系统仿真中得到了广泛应用，本文也选用该工具对数字调制系统进行仿真。

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3.通信与基带传输系统概念。

3.1 通信的概念

通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例如，语音、文字、数据、图形和图像等都是消息(Message)。消息有模拟消息（如语音、图像等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。所以，信号（Signal）是传输消息的手段，信号是消息的物质载体。通信系统一般模型如下所示：

信息源发送设备信道接收设备受信者

图3-1：通信系统一般模型

相应的信号可分为模拟信号和数字信号，模拟信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是连续的，如下图3-2所示：

信息源调制器信道解调器受信者

图3-2：通信系统一般模型

同时数字信号的自变量可以是连续的或离散的，但幅度是离散的，如图3-3所示的数字通信系统：

信信源源信道数字制器数信信字受道源信息编编调 解译译信码器码器道调器码器码器者图3-3：数字通信系统

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通信的目的是传递消息，但对受信者有用的是消息中包含的有效内容，也即信息(Information)。消息是具体的、表面的，而信息是抽象的、本质的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量来度量。

通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，它的应用越来越广泛。通信从本质上来讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真，高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。当今的通信不仅要有效地传递信息，而且还有储存、处理、采集及显示等功能，通信已成为信息科学技术的一个重要组成部分。

3.2数字基带传输系统

在数字基带传输系统中，为了使数字基带信号能够在信道中传输，要求信道应具有低通形式的传输特性。然而，在实际信道中，大多数信道具有带通传输特性，数字基带信号不能直接在这种带通传输特性的信道中传输。必须用数字基带信号对载波进行调制，产生各种已调数字信号。

3-4数字调制系统的基本结构

数字调制与模拟调制原理是相同的，一般可以采用模拟调制的方法实现数字调制。但是，数字基带信号具有与模拟基带信号不同的特点，其取值是有限的离散状态。这样，可以用载波的某些离散状态来表示数字基带信号的离散状态。基本的数字调制方式有：振幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK)、正交振幅键控(QAM)、多相相移键控信号(QPSK)、最小移频键控(MSK)。

本次课设内容主要以二进制振幅键控(2ASK)、二进制频移动键控(2FSK)和二进制相移键控(2PSK)、二进制相对相移键控（2DPSK）、最小移频键控(MSK)为主。

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4.2ASK的调制、解调系统设计原理及仿真。

4.1 2ASK调制。

(1)调制原理（模拟相乘法）：

振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号而变化的数字调制。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅键控。幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。设发送的二进制符号序列由0、1序列组成，发送0符号的概率为P，发送1符号的概率为1-P，且相互独立。

该二进制符号序列可表示为：

其中：

Ts是二进制基带信号时间间隔，g(t)是持续时间为Ts的矩形脉冲:

则二进制振幅键控信号可表示为：

（2）根据模拟相乘法调制原理框图如下：

4-1振幅调制模拟相乘法调制原理图

（3）二进制振幅键控调制波形如下：

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根据载波信号幅度的取值的对调制信号进行调制。波形如下：

4-2二进制振幅键控调制波形

4.2

2ASK的解调：

（1）解调原理（相干解调）：

2ASK信号的解调有两种方法即相干解调和包络解调。此次课设中采用相干解调，相干解调也称为同步解调，利用乘法器，输入一路与载频相干即同频同相的参考信号与载频相乘。具体过程如下：

比如原始信号A与载频

调制后得到信号，解调时，得到滤除，引入相干（同频同相）的参数信号，用低通滤波器将高频信号即得原始信号A。（2）解调原理框图：

4.3 2ASK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。

（1）

2ASK调制与解调系统的仿真电路图：

利用simulink得到2ASK调制与解调系统的仿真电路图：

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（2）仿真结果。

根据调制解调仿真电路，经过调整得到如下结果：

（3）结果分析：

对照调制解调电路各点，根据仿真结果可以看出，整个电路得到了很准确的调制信号，并且很好地将其解调出来，解调信号和原始信号对比发现，没有任何的失真和延时。

5.2FSK的调制、解调系统设计原理及仿真。

5.1 2FSK的调制。

（1）调制原理：

采用了模拟调频法。2FSK信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态

华东交通大学课设论文 的，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载频为载频为时代表传1。显然，2FSK信号完全可以看成两个分别以以和

时代表传0，和

为载频,为被传二进制序列的两种2ASK信号的合成。2FSK信号的一般时域数学表达式为:

其中，且是的反码，关系式如下：

（2）调制原理框图：

采用模拟相乘法有如下的调制原理图：

2fsk调制波形如下：(3)解调信号时域波形：

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5.2 2FSK的解调。

(1)解调原理（相干解调）：

二进制移频键控信号的解调方法很多，有模拟鉴频法和数字检测法，有非相干解调方法也有相干解调方法。其解调原理是将二进制移频键控信号分解为上下两路二进制振幅键控信号，分别进行解调,通过对上下两路的抽样值进行比较最终判决出输出信号。(2)解调原理框图:

5.3 2FSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。

(1)simulink绘制的2FSK调制与解系统的仿真电路图如下：

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(2)仿真结果如下：

(3)仿真结果分析：

结果表明能非常准确的对信号进行调制，得到了较好的2FSK波形，并且在时间上非常同步。对于解调信号，其解调结果与原波形相比有一半的失真，还不是很理想。

6.2PSK的调制、解调系统设计原理及仿真。

6.1 2PSK的调制。

（1）2PSK调制的原理：

二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控(2PSK)信号。通常用已调信号载波的 0°和 180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0。二进制移相键控信号的时域表达式为：

e2psk(t)g(tnTs)*an

在2PSK调制中，an应选择双极性，即：

0,an1,0,bn1,发送的概率为P发送的概率为1-P发送的概率为P发送的概率为1-P

若g(t)是脉宽为Ts，高度为1的矩形脉冲时，则有:

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coswct,e2pskcoswct,发送的概率为P发送的概率为1-P

当发送二进制符号1时，已调信号e2PSK(t)取0°相位，发送二进制符号0时，e2PSK(t)取180°相位。若用φn表示第n个符号的绝对相位，则有发送 1 符号

φn= 0°，发送 0 符号。这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对移相方式。（2）2PSK调制框图（采用模拟相乘法）：

（3）2PSK调制的波形：

6.2 2PSK的解调。

（1）解调原理(相干解调法)：

由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。此次课设中2PSK信号的解调方法采用的是相干解调法。经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1，负抽样值判为0。

（2）解调原理框图：

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6.3 2PSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。

(1):simulink软件仿真图如下:

（2）仿真结果如下：

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（3）结果分析：

结果表明能非常准确的对信号进行调制，得到了较好的2PSK波形，并且在时间上非常同步。对于解调信号，因为我所使用的simulink没有抽样判决器，采用代替器件中有判决键的使用导致解调结果有延时。

7.2DPSK的调制、解调系统设计原理及仿真。

7.1 2DPSK的调制。

（1）调制原理(模拟调相法)：

二进制移相键控（2PSK）方式是指受键控的载波相位按基带脉冲而改变的一种数字调制方式。众所周知2PSK调制是将传输的数字码元“1”用初始相位为180°的正弦波表示，而数字码元“0”用初始相位为0°的正弦波表示。若设at是传输数字码元的绝对码，则2PSK已调信号在任一个码元时间T内的表达式为: s(t)Asin[wcta(t)]a(t)0或者1

为此实际中一般采用一种所谓的差分移相键控（2DPSK）方式。2DPSK方式是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。假设前后相邻码元的载波相位差为，可定义一种数字信息与

之间的关系为：

若将传输数字码元的绝对码at先进行差分编码得相对码bt，其差分编译码如下：

差分编码为 btatbtT（2）差分译码为 atbtbtT（3）再将相对码bt进行2PSK调制，则所得到的即是2DPSK已调信号，其在任一码元时间T内的表达式为

stAsinctbt,bt1或0（4）（2）调制原理框图（采用模拟调相法）：

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（3）其调制波形：

7.2 2DPSK的解调。

（1）解调原理（差分相干解调方式）：

实际中接收到的2DPSK 信号在经过带通滤波后，由于码元跳变处的高频分量被过滤掉，滤波后的2DPSK信号波形分为稳定区和过渡区，码元中间部分是稳定区，前、后部分为过渡区。稳定区内的信号基本无损失，波形近似为正弦波，而过渡区内的波形则不是正弦波，并且幅度明显降低。调制信息基本上只存在于码元稳定区。

直接比较前、后码元的相位差，从而恢复发送的二进制数字信息。由于解调的同时完成了码反变换作用，故解调器中不需要码反变换器，只需将调制信号延迟一个码元间隔Ts。由于差分相干解调方式不需要专门的相干载波，因此是一种非相干解调方法。（2）解调原理框图：

7.3 2DPSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。

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(1)DPSK调制与解调系统的仿真电路图

(2)仿真结果:

(3)结果分析：

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结果表明能非常准确的对信号进行调制，得到了较好的2DPSK波形，并且在时间上非常同步。对于解调信号，能很好的恢复出调制信号，世间上非常同步，只不过有些许误差。

从信差分编码移相2DPSK在数字通信系统中是一种重要的调制方式，其抗噪性能和信道频带利用率均优于移幅键控(ASK)和移频键控(FSK)，因而在实际的数据传输系统中得到广泛的应用。

8.MSK的调制、解调系统设计原理及仿真。

8.1 MSK的调制。

（1）调制原理：

MSK叫最小频移键控，它是频移键控（FSK）的一种改进型。这里“最小”指的是能以最小的调制指数（即0.5）获得正交信号，它能比PSK传送更高的比特速率。

二进制MSK信号的表达式可写为：

sMSK(t)cos(wctpiak*tk)其中(k1)TstkTs 2*Ts

式中，φk称为附加相位函数；ωc为载波角频率；Tk为第k个输入码元，s为码元宽度；a取值为±1；φk为第k个码元的相位常数，在时间kTs≤t≤(k+1)Ts中保持不变，其作用是保证在t=kTs时刻信号相位连续。由

wc+p2TSa=+1dfk(t)pa=wc+k=dt2Tswc-p2TSa

1可知 4Ts1当ak＝－1时，信号的频率为：f1＝fc－

4Ts11由此可得频率之差为：f＝f2－f1＝H=f Ts=x=0.5

2Ts2Ts当ak＝＋1时，信号的频率为：f2＝fc＋（2）调制系统：

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(3)MSK调制信号：

＋－－＋＋＋－－ 8.2 MSK的解调

（1）解调原理：

采用相干解调，其解调原理是将MSK信号分解为上下两路2ASK信号分别进行解调，然后进行判决，这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样 值的大小，可以不专门设置门限。（2）：解调原理框图：

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8.3 MSK调制与解调系统的仿真电路图及其仿真结果。

（1）MSK调制与解调系统的仿真电路图。

（2）仿真结果:

9.结论。

通过这段时间的努力，基本成功设计出了2ASK、2FSK、2PSK及2DPSK及解有MSK调制解调系统，并且除部分失真和延时外，调制解调信号都和调制解调原理相符。

通过本次课程设计，我收获颇多,对二进制数字调制和解调系统有了更深入的了解，对2ASK调制及解调、2FSK调制及解、调2PSK调制及解调还有2DPSK调制及解调还有MSK调制解调都有了更是深入的理解。把书本上的理论知识和实际动手联系起来让我懂得了在学习的过程中要带着问题去学习，这样才能提高学习的效率。我们必须要联系实际去解决问题，因为我们的知识水平有限，在学习与实践的过程中难免会出现一些问题。这次课程设计使我把以往所学的很多基础知识都联系了起来，在这期间我深刻的体会到了以前所学的每一样知识都是有用的。只有把基础知识一样样地学扎实了才能在现代技术的基础上不断拓展，不

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断创新。才能在专业领域上赢得自己的一席之地。也学会了对matlab和Simulink的基础使用方法，能成功对数字调制系统的进行仿真设计。

当然在做课程设计的过程中总会出现各种问题，通过不断对各种通信系统的调整改进、改变某些参数比较系统性能的变化，最后基本可以设计出正确的调制解调电路，可以得到较理想的调制解调结果。

无形间提高了我们的动手、动脑能力，并且同学相互探讨问题，研究解决方案，增进大家的团队意识。同时我也充分认识到了理论与实践相结合的重要性，平时我们只是一味地学习理论知识，很少有自己动手设计的时候，但这次课程设计为我们提供了一个好的机会，不仅锻炼了我的动手能力，还使我对通信系统有了感性的认识。

参考文献

通信系统原理 篇3

一、教学中存在的问题

目前在大多数开设通信原理实验课的高校, 所有的通信原理实验仍然全部采用实验箱来完成, 但是由于实验设备的性能问题, 在实验操作过程中会导致某些实验无法得出正确的结果, 而且学生也无法对实验原理框图进行逐点的波形分析, 实验效果并不理想。而且综合性创新性实验项目很少, 无法给学生提供更大的实验平台, 更谈不上创新能力的培养。采用实验箱做实验属于传统实验, 实验的正确与否依靠实验箱的性能, 而实验箱设备由于操作的学生较多, 出现损坏的情况比较严重, 而厂家来维修的时间有限, 所以会导致上实验课能用的实验箱的数目大大减少, 极大地影响了实验课的教学质量。而如果采用虚拟实验来做这些实验项目, 它与传统实验相比, 虚拟实验除了在性能、易用性、用户可定制性等方面具有更多优点外, 在工程应用和社会经济效益方面也具有突出优势。此外, 传统的通信原理实验主要通过硬件电路实现各功能模块, 由信号发生器产生信号, 用示波器观察各点波形。由于实验条件的限制, 往往得不到准确的实验结果, 而且学生面对复杂的电路板难以从系统的观点去分析各点波形关系。因此, 设计出一套与传统实验相配合的虚拟实验软件, 采用软件模拟的方法, 通过灵活调节各个实验参数, 灵活控制实验进程, 便可很好地弥补传统通信原理实验的不足, 同时可降低实验设备成本和节省经费, 实现在没有购买新模块的情况下完成实验项目。

二、教学改革探索

1. 教学内容的改革。

《通信系统原理实验》课所包含的内容很广, 里面涉及有基础性实验内容和综合性创新性实验内容, 实验学时又短, 如何在学时有限的情况下, 掌握如此多的实验内容, 如果采用传统的实验箱来做, 是全部完成不了的, 只有选取有代表性的实验来完成, 而如果采用计算机仿真来实现的话, 就有大量的时间来完成, 而且即使上课时间完成不了, 学生还可以回家继续来完成。这样对掌握基础理论知识提供了强有力的实验支持。目前, 虽然传统通信实验中有部分实验采用计算机仿真来实现, 但只是采用软件编译出结果, 看不到原理框图, 无法进行全面分析。为了让教学内容更丰富多彩, 在实验教学内容中将所有的实验内容采用统一软件仿真平台, 全部实验内容采用计算机仿真的方法在同一个平台下进行调用来完成。学生在该软件平台下完成课程大纲所要求的基础性实验项目, 而且能根据教师要求完成综合性创新性实验项目的仿真, 并能根据不断出现的新技术如3G等, 及时实现计算机仿真, 让学生真正掌握通信原理技术。软件平台界面如图1所示。

基本实验有眼图实验、AMI/HDB3编译码过程实验、抽样定理与PAM调制解调实验、PCM编译码实验、⊿M实验、FSK实验、BPSK实验等。针对现代调制解调新技术实验项目仿真, 包括GSM蜂窝移动通信使用的GMSK技术, CDMA使用的QP-SK和扩频技术, 无线局域网用到的QAM等。综合性实验项目有计算机数据传输通信系统综合实验, 使学生适应不断发展的通信技术, 帮助通信专业的学生在通信系统领域建立一个较为完整的框架体系, 有利于对其所学的知识进行综合和提高。创新性实验项目要求学生根据教师要求自动建模, 提高学生的创新能力和动手能力。

2. 教学手段的改革。

采用软件仿真的实验手段突破了传统的实验教学模式, 由于将通信原理实验课程大纲所要求的实验项目采用计算机仿真来实现, 提高了学生应用计算机仿真软件的能力, 而且它与实验箱配合起来使用可以使学生更好地掌握通信系统的构成及原理。①教学方式的改革:在教学实验过程中, 教师在上课前指导学生先进行理论知识的复习, 在每个实验的软件仿真界面中都有理论的内容;教师根据实验内容让学生进行框图的搭建, 让学生可以从系统的观点去分析原理框图中各点的波形图及各点之间关系, 而且还可以灵活设置各个实验参数, 进而分析不同参数为何会有不同的结果, 最后写出分析报告。②增加通信新技术的虚拟仿真, 使学生适应现代通信技术的发展, 满足社会对这方面人才的需求。③利用计算机网络的优势, 虚拟实验可以实现实验项目的远程操作, 弥补了实验场地和实验时间的不足。使学生上实验课不再受时间、地点及实验设备的限制, 从而提高了学生学习的主动性, 提高教师的教学效率。④考核方式:采用上课提问和分析报告两项来给成绩, 而不是采用以前那种实验报告的方式, 杜绝了学生抄袭的行为, 真正做到公平公正, 从而促进学生真正动手动脑去做实验。

随着科学技术的不断发展和社会竞争的日益激烈, 我们教学的总目标就是要让学生能够真正学到知识, 并在今后的工作中能学以致用, 成为国家所需的高级工程技术人才, 因此在教学过程中教师要不断地根据实际情况对教学内容和教学方法作一些改进, 培养学生综合应用能力, 增强分析问题、解决问题和动手的能力。通过自己在任教实践过程中对《通信系统原理实验》课进行的一些改革探索, 在教学中也取得了一定的效果, 但是, 课程教学改革是一项长期而艰巨的任务, 目前还只处于探讨和实践阶段, 并不完善, 需要在今后的工作实践中不断地加以总结和完善。

参考文献

[1]张辉, 曹丽娜.现代通信原理与技术[M].西安电子科技大学出版社, 2003.

[2][美]Vijay K.Garg著.第三代移动通信系统原理与工程设计IS-95 CDMA和cdma2000[M].于鹏, 白春霞, 刘睿, 等, 译.北京:电子工业出版社, 2001.

[3]达新宇, 等.现代通信新技术[M].西安电子科技大学出版社, 2002.

通信系统原理 篇4

《通信系统原理及应用》课程入学考试大纲

一、参考书

主要参考书：

1、冯玉珉，郭宇春，《通信系统原理》，清华大学出版社，北京交通大学出版社，2011年第2版；

2、蔡跃明，吴启晖等，《现代移动通信》，机械工业出版社，2009年第1版。

3、延凤平，裴丽，宁提纲，《光纤通信系统》，科学出版社出版，2008年第2版。

4、谢希仁，《计算机网络》，电子工业出版社，2008年第5版；

辅助参考书：冯玉珉，《通信系统原理学习指南》，清华大学出版社，北京交通大学出版社，2006年6月修订版。

二、考试信息

1.课程性质：初试专业课

2.考试形式：笔试

3．考试分数：150分

4.考试时间：3小时

5.试题类型：以理论分析推导、计算题和论述题为主。

三、考试内容和要求

根据《通信系统原理》教学大纲的要求，考生要完整掌握通信系统基础理论知识，如通信系统的基本知识、分析方法和噪声性能；掌握模拟信号数字化技术的基础理论；要能够重点分析数字通信系统的数学模型、误码特性、差错控制编码；并从最佳接收观点掌握统计通信理论的基础知识和当前通信系统建模和优化的思维方法；了解通信技术当前发展状况及未来发展方向。在应用层面，重点掌握光通信和光网络主要技术及其应用；无线移动通信主要基础理论和相关知识知识；计算机网络的基础理论和应用。

考试内容如下：

1、系统概述

通信系统的组成：基本概念、框图

通信系统的质量指标：有效性、可靠性

通信信道：分类、常用信道特征

2、信号与噪声分析

随机变量：统计特性和数字特征

随机过程：随机过程的概念、统计特性、数字特征；平稳随机过程的概念、数字特征、各态历经性、功率谱；随机过程通过线性系统的传输特性

噪声分析：高斯噪声、白噪声、高斯白噪声、窄带高斯噪声、余弦信号加窄带高斯噪声

3、模拟调制系统

线性调制系统：各种线性调制的时、频域表达式、系统框图、功率和带宽计算、解调及噪声性能分析、信噪比增益比较、希氏变换

非线性调制系统：角度调制的概念及一般表达式、单音调角、FM 信号的频谱特征、有关参数的分析、解调及噪声性能分析、FM 门限效应

4、模拟信号数字化

线性 PCM 概念：取样定理、PCM 编码，解码原理、基本参数

量化噪声分析：量化噪声功率、量化信噪比计算

线性 PCM 系统中的误码噪声：信道噪声和量化噪声对信噪比的影响对数压扩PCM： A 律 13 折线 PCM 编解码方法

多路复用和传码率：多路复用的概念、各种情况传码率计算方法

增量调制：实现方法、不过载条件、量化信噪比分析、传码率计算

预测编码：DPCM、ADPCM基本概念

5、数字信号基带传输

数字基带信号码型：常见码型及其特点

数字基带信号功率谱：功率谱特征、带宽的取决条件

基带传输系统组成及符号间干扰：符号间干扰的概念、产生的原因、对通信质量的影响

基带数字信号的波形形成和 Nyquist 准则：形成无符号间干扰的基带波形的条件、Nyquist 第一准则；互补滚降特性、升余弦频谱的特点；奈氏带宽、奈氏间隔、传输速率、传输带宽的计算

基带传输的误码率分析：误码率的分析方法、最佳判决门限及其确定条件部分响应系统：第一类、第四类部分响应系统的实现原理、系统框图、编码和接收判决方法

信道均衡：均衡的概念和基本原理

6、数字信号的频带传输

二元数字调制：信号的时域表达式、波形和功率谱特点、发送和接收原理、系统框图、误码率分析方法、频带利用率的分析

四元数字调制：信号的时域表达式、波形和功率谱特点、发送和接收原理、系统框图、误码率分析方法、频带利用率的分析

多元数字调制：系统框图、频带利用率的分析

现代调制技术：QAM、CPFSK 和 MSK原理和基本性能分析

7、数字信号的最佳接收

最佳接收准则：最大输出信噪比准则、最小均方误差准则、最大后验概率（最大似然）准则

利用匹配滤波器的最佳接收：匹配滤波器的概念、设计、输出信号波形、匹配滤波器的实现、特点

相关法最佳接收：匹配滤波器接收与相关法接收的原理及相互等效性最佳接收误码率分析：基带、频带数字信号最佳接收的误码率分析

8、信道编码

差错控制基本原理：差错控制编码分类、特点，错误概率的计算、汉明距离、汉明距离与纠检错能力的关系，简单的差错控制编码

线性分组码：线性分组码（n , k）码的结构特点与编码原理、监督方程组、一致监督（校验）矩阵、生成矩阵、纠检错能力、伴随式解码、对偶码、汉明码、完备码

循环码：循环码特点、码多项式、生成多项式、生成矩阵，循环码的编码、解码方法

卷积码：卷积码概念、简单卷积码基本原理, 数学描述,图示法, 编码、解码方法

9、光纤通信

1）光纤通信概论

光通信系统的组成：基本概念、框图。

光纤通信系统的特点。

2）光纤的基本特性

光纤的基本结构、传光原理、不同种类及特性。

光纤制造技术，光缆基本结构及特性。

对称和非对称一维平面光波导的基本结构及其导光原理。

阶跃折射率光纤的矢量模分析及弱导近似条件下的线偏振模分析，特征方程及其截止特性。

弱导近似下矢量模的简并性及其与线偏振模的关系。

光纤的单模工作条件，普通单模光纤的基本物理结构及基模场分布、功率限制因子、截止波长和模场直径。

3）光纤的传输特性

损耗：损耗的成因，损耗的表示方法，典型的损耗曲线。

色散：光纤色散的概念、各种成因，对光纤中信号传输的影响及减小光纤色散的基本途径。单模光纤的色散、数学表述及其物理意义。

非线性：光纤中的光学非线性概念、形成机理及对光纤中信号传输的影响。受激非弹性散射的起因、分类及特点。

10、无线通信

1）移动通信信道

电波传播：电波传播方式与电波传播损耗

2）组网技术

移动通信网：移动通信网的概念、移动环境下的干扰

组网技术：区域覆盖和信道配置、提高蜂窝系统容量的方法

3）多址接入技术

多址接入：多址接入的主要方式与系统容量的计算

11、计算机网络

1）计算机网络概述

计算机网络的组成，性能和 体系结构

2）物理层

计算机网络物理层的服务，功能以及信道复用技术

3）数据链路层

计算机网络数据链路层的服务，功能以及高速以太网技术

4）网络层

计算机网络网络层的服务和功能，IP地址和IP路由协议。

具体要求如下：

1、基本概念和基本理论：理解和掌握通信系统的组成、质量指标、信道分类和信道特征。熟练掌握随机变量和随机过程的概念、统计特性、数字特征、通过线性系统的传输特性以及平稳随机过程的概念、数字特征、各态历经性和功率谱，并可以对各类噪声进行分析。

2、模拟调制系统和模拟信号数字化：掌握线性调制系统和非线性调制系统的基本理论和分析方法。

3、模拟信号数字化 ：掌握线性 PCM 概念、量化噪声分析方法、线性 PCM 系统中的误码噪声、对数压扩PCM，理解和掌握多路复用概念和传码率的计算方法，熟练掌握增量调制的实现方法、不过载条件、量化信噪比分析、传码率计算，了解DPCM、ADPCM预测编码的基本概念。

4、数字信号的基带与频带传输：掌握数字基带信号的常见码型和功率谱、基带传输系统组成及符号间干扰、基带数字信号的波形形成和 Nyquist 准则、基带传输的误码率分析、第一类、第四类部分响应系统以及信道均衡的基本知识和分析计算方法。并掌握好二元与四元数字调制、多元数字调制以及QAM、CPFSK 和 MSK现代调制技术的原理与性能分析。

5、数字信号的最佳接收

掌握最佳接收准则，并可以利用匹配滤波器进行最佳接收分析以及最佳接收误码率分析。

6、信道编码 ：掌握差错控制基本原理，对线性分组码和循环码能够进行分析，了解卷积码的概念、基本原理以及编、解码方法。

7、光纤通信：了解光通信和光网络技术的历史、现状和未来发展方向及其对通信技术发展的巨大推动作用。掌握应用电磁理论对光波导和一般光学介质系统的光传输特性进行分析与研究的理论体系和一般方法。深入理解和掌握光纤的损耗、色散和非线性等光学特性的物理起源和理论分析方法及其对光纤传输系统的影响。能够灵活应用所学知识分析和解决具体的光纤技术问题。

8、无线通信：掌握电波传播的主要方式和损耗特性；多径衰落信道的分类以及基于典型电波传播损耗预测模型的路径损耗计算；了解移动环境下干扰的主要形式；能够配置小区和信道；掌握主要多址接入方式的原理，能够对主要多址接入方式移动通信系统的容量进行计算。

9、计算机网络：了解计算机网络的发展过程和基本组成，掌握计算机网络的体系结构和各层的服务和功能；掌握IP地址组成和IP路由协议。

北京交通大学电子信息工程学院

通信系统原理 篇5

关键词：铁路通信系统,高频开关电源,整流器,整流模块

高频开关电源主要整流模块、配电模块、主监控单元及交流配电单元等几部分组成, 利用其代替传统的硅整流电源系统, 不仅有利于扩大交流输入电压的范围, 而且能够有效的提高电压频率, 确保电源系统稳定、可靠的运行, 而且对系统维护管理带来了更多便利。将高频开关电源在铁路通信系统中进行应用, 能够有效的提高铁路通信系统运行的高效性和可靠性, 对保证铁路运输安全具有非常重要的意义。

1 高频开关电源工作原理及特点

高频开关电源其模块能够叠加输出, 动态响应较快, 输出波纹极低, 而且自身重量轻, 体积小, 效率较高, 因此在铁路通信系统中, 高频开关电源开始取代磁饱和式电源或是相控电源。

在开关断开时, 输入电源能量的供给会中断, 开关接通后, 输入电源通过滤波电路和开关提供能量给负载, 因此为了能够连续为负载提供能量, 需要在开关电源中配套一套储能装置, 将一部分能量储存起来。在开关接通时, 存储能量则被提供给负载。当开关按一定频率开关时, 越长时间的导通输出电压则会越高, 反之输出电压则会变得较低。通常情况下当开关频率一定时, 可以通过高速开关电源时间的长短来控制输出电压的高低, 同时通过改变开关频率来改变输出电压的高低。

高频开关电源中应用了硅链分级调压装置, 这不仅有效的提高了电源稳流稳压的精确度, 而且避免了蓄电池欠充及过充现象, 确保了蓄电池运行的稳定性。在高频开关电源系统中还应用了微机绝缘监测装置, 能够实时监测到线路对地电阻和直流系统绝缘情况, 在较短的时间内就能够查找到直流系统接地故障。同时并联运行时整流模块均充功能也有将我保证了系统运行的安全性。在整流模块中设置有微处理器, 不仅设备的先进性有了较大程度的提高, 而且给安装调试带来更多的便利。在面板上即能够直接看到模块的运行状况。高频开关电源还具有效率高、功率因小女生高及可闻噪声低等特点。另外, 高频开关电源中采用的是N+1模块冗余并联组合的供电方式, 即一个高频开关出现问题后, 其负载由会由其余的承担, 有效的保证了供电的持续性, 而且电源成本也得以降低。

2 高频通信开关电源系统的使用和维护

2.1 保持工作区域内的清洁卫生

高频开关电源系统在运行过程中对环境的清洁度具有较高的要求。由于铁路车站工作区域内灰尘较多, 大量灰尘的沉积会对机器的正常散热带来影响, 因此需要做好高频开关电源工作环境区域内的清洁, 定期进行清扫, 同时还要保持环境的干燥。

2.2 加强专业人员对设备的检查

高频通信开关电源运行的稳定性, 需要我们在日常工作中要做好故障预防, 加强对设备检查的力度。在实际工作中, 要对蓄电池工作温度、电压、电阻等情况进行定期检查, 确保各项参数都在规定的范围内, 而且接头处没有松动及漏液等问题发生。新安装的电池需要对电池容量进行考核后才能进行使用。对于高负载运作情况下、雷雨季节及高温天气下, 要加强对设备的检查力度, 保证设备运行的安全。

2.3 保证蓄电池组室温度正常

蓄电池对环境温度的要求相当高, 如果温度达到35℃以上时, 持续运行就会直接缩短它的使用寿命, 经验表明, 在25℃以上温度每上升10℃蓄电池寿命缩短一半。要是温度过低, 充电时内部压力增高, 电解液减少, 也会导致电池寿命缩短。因此, 一定要保证蓄电池组室的温度, 保持在25℃左右最佳。在夏天应该采取开启空调制冷的方式来保障温度不会过高, 而冬天由于机器本身发热机房温度不会太低, 但在寒冷的北方也需要开启空调来维持温度。

2.4 正确使用电修工具

在对高频开关电源系统进行检修过程中, 很大一部分检修人员缺乏安全意识。因此需要对检修工作进行规范, 检修人员要使用专用的绝缘工具, 并采取有效的安全防护措施, 确保检修过程中人员安全能够得到保障。

(1) 散热装置的维护。

高频开关电源大多都是使用的通信电源的散热装置, 散热风道大多是对外敞开式, 虽然有的强迫风冷, 有的是自然冷却, 但对其自身散热性能还是具有较高的要求。因此在设置时散热装置的通风口应该朝向相对空旷的地方, 以免影响散热的效果。同时还要定期对通风口进行清扫, 以免灰尘堵住通风口导致散热装置出现故障。

(2) 新设备、新技术经试用后才可投入使用。

在铁路通信系统中, 一些新设备和新技术投入使用前需要进行试运行, 通过试运行后才能投入到系统中进行使用。特别是铁路通信系统的安全、稳定运行直接关系到铁路运输的安全, 因此需要确保新设备和新技术应用的安全性后才能投入使用, 有效的保证铁路通信系统运行的可靠性, 确保铁路通讯的畅通性。

2.5 合理使用电池检测仪

目前, 铁路通信系统的小站机房一般都是无人值守的, 依靠电池巡检仪在线检测装置对电池的运行状况进行监控。电池巡检仪能够检测电池组的温度是否正常, 还能发现出现故障的电池, 但是, 电池巡检仪也不是万能的, 比如说, 当直流系统工作时, 由于输出的电流比较小, 电池巡检仪就很难观测到电池容量不足等问题。因此, 我们在实际操作中可以运用电池巡检仪来减少我们的工作量, 但是, 我们不能完全依靠它来发现问题, 适当的定期人为检查也是必须的。

2.6 适当接入负载, 进行均流调节

在整流模块处于自动控制的状态下的时候, 设备的运行完全由内部监控模块来控制, 均流自动调节, 人为无法对其进行干涉。如果是在设备运行相对正常的情况下, 就不需要人为来对整流电模块进行均流调节。但是, 当系统处于轻载状态时, 我们会发现有些模块电流会很小, 有的系统会认为模块无输出, 上报告警信息, 这时, 我们就可以适当的接入一些负载, 使设备的运行更加稳定。

3 结论

将高频开关电源在铁路通信系统中进行应用, 有效的提高了铁路通信系统电源的可靠性和安全性。而且高频开关电源系统在实际操作过程中更为直观和简单, 功能更具多样性, 有效的保证了铁路通信系统运行的稳定性和可靠性, 保证了铁路运营过程中信息传递的畅通性, 为铁路运营安全奠定了良好的基础。

参考文献

[1]王忠贵.高频开关电源的技术与发展[J].科技资讯, 2010 (10) :3.

[2]刘建国, 彭岩磊.智能高频开关电源系统在变电站的应用[J].中州煤炭, 2010 (3) :33-34.

通信系统原理 篇6

一、什么是课题讨论法

老师在课程教学之中, 以平等相处、平起平坐的角度与学生一起营造出一种和谐的师生教学环境, 并将学生分为人数相同的诸多学习小组, 在此基础上将教学相关的课题提出, 让学生们以小组为单位进行讨论, 然后在课堂上再由小组与小组之间开展交流与探讨, 老师在探讨与交流的过程中逐步引领学生们理解相关理论知识。学生在交流探讨过程中可以积极辩论、发表见解、打开思维、互换观点、受到启发、获得知识, 通过这样的学习氛围, 使学生自然而然的吸收和获得相关知识, 交流能力、学习能力等综合素质得到科学有效的提高, 并且在互相启发中得到课堂教育里无法的知识与感悟。这种教学手段就是课题讨论法。

二、怎样应用课题讨论法

1.改进教学方式

将之前的教学方式存在的问题和缺点剔除, 并针对教学过程中不相同的教学知识与内容, 制定不相同的教学方式。将多媒体技术科学合理的应用在之后的教学过程之中, 使教学过程中多媒体技术的作用最大化。通过多媒体技术将课堂上涉及的知识以JPEG图片、PPT演示文稿、相关视频等方式传播给学生, 现在的学生对于这种传播方式最易接受也最感兴趣, 以此提高学生的学习积极性、逐步带动学生的学习兴趣, 提高教学质量。在课堂上尽量多的将光纤系统的各类组件、设备、器物展示给学生, 以此加深学生对光纤系统的印象, 更好的理解光纤原理, 更容易的理解相关的知识与技术。将一部分科学合理的例子和习题融入到教学过程中, 加强学生和老师间的互动, 使学生在学习过程中能够及时的通过练习更快的掌握相关理论和知识, 加强学生的学习兴趣, 提升教学质量。

2.改进学习内容

在现在各个高等学校的学习内容中, 有一部分学习内容出现了知识点的重复。在高等学校中, 教学效果与质量很大程度上受到教学书籍的选择、使用的影响。因此, 学校必须采用与整体教学总纲相统一的教学书籍。但是, 目前的教学现状是优质的与整体教学总纲相统一的教学书籍非常少, 在各大高等学校的教学过程中不得不再加入必学却书上没有的知识以及剔除书上不必要或重复的知识, 这样久而久之是无法获得优质的教学质量的。综上所述, 如今的比较合理的解决办法是在各大高等学校教学过程中使用新出的教学书籍, 对新的技术以及新的理论进行着重的讲解。与此同时, 安排专业人员组成工作小组, 对教学书籍进行科学合理的改进和补充, 尽早推出更加优质的教学书籍。

3.将学生进行合理的分组

分学习小组, 是课题讨论法的重要组成部分。在课堂教学开始之前, 老师需要将上课学生进行科学合理的分组。其分组标准可以归纳为:学习好、学习普通、学习较差的学生平均的分配到每一个小组。在课堂教学过程中, 除去理论原理部分, 另外的部分将会给提供相应的课堂任务, 课堂任务会在课前传达到各个小组。同时, 每个小组都必须推选出各自的组长, 并在课堂中由各组组长带领组员开展学习资料的获取与整理, 将课堂任务合理分配给组员完成。在课堂教学中, 给各个小组对于相关课题的回报、探讨、交流安排专用时间, 再由老师和各个小组推选的代表对每个小组打分, 其分数将作用于每个学生的期末成绩。另外, 各个学习小组在共同准备和共同完成课题任务时, 加强了同学之间的交流和接触。通过这些机会, 每个小组中学习较差和普通的同学可以在学习好的同学帮助下攻克学习困难, 使学生们共同进步。

三、结语

作为光纤通信中一门十分重要的专业课“光纤通信原理与系统”, 课题讨论法在其教学过程中的使用能够使学生更完善的了解其发展的历史与过程;更好的掌握光纤通信的相关技术和原理;更深入的理解光纤通信的使用与作用, 使学生在以后步入社会能够有作为与良好的发展。

参考文献

[1]任一涛.深化改革实践积极推进“光纤通信原理与技术”双语课教学[J].云南大学学报 (自然科学版) , 2014, S2:150-153.

[2]夏林中.基于工作过程的《光纤通信技术》课程开发[J].科技视界, 2013, 19:130-131.

《通信原理》课程教学探讨 篇7

1 课程的重点、难点及解决办法

重点:模拟调制系统的分类及原理, PCM编码, 数字信号的频带系统分类及原理, 差错控制编码, 同步技术。

难点:线性调制系统的抗噪声性能, 无码间串扰的传输条件, 数字信号的最佳接收, 卷积码的编码和译码。

解决办法:在教学过程中, 注重突出课程的重点, 力争在授课的过程中让学生对本课程的重点有一个清醒的认识, 同时通过课后的练习以及实验课程的强化, 使学生真正能掌握本课程的重点, 并能将理论应用于实践之中。对于本课程的难点, 首先由教师在课堂上集中力量对难点进行细致的阐述、分析, 然后鼓励学生对难点进行讨论, 然后将学生集中出现的问题进一步的加以阐述、分析, 帮助学生对难点有较透彻的理解。同时鼓励学生独立的完成某些公式的推导, 使其对一些重点、难点中的概念有更深入的理解, 并能将其应用与实践之中。

2 教学思路

2.1 以通信系统为背景, 解决本课程与其它课程的衔接问题

本课程一方面与先修课程联系较紧密, 包括信号与系统、随机过程、数字信号处理、通信电路等等。然而由于课时限制, 不允许安排较多的课时来对这些课程内容进行回顾。因此, 如何能保证绝大部分同学跟上课程进度是一个非常重要的问题。尤其是前面这几门已修课程学得不太好的同学, 往往在开学之初就会由于大量公式的出现而产生畏惧心理, 觉得自己基础不好, 这门课肯定学不好。针对这种情况, 我们安排了专门章节来对这些内容在通信系统这个大背景下进行复习、总结和提高。例如针对信号与系统, 我们从复习时域以及频域卷积定理入手, 引出乘法器和滤波器, 并强调整个通信系统可以用这两种基本模块象搭积木一样构建起来, 并请学生自己完成习题计算信号通过这两个模块之后的结果, 并在学生完成之后告诉学生, 这就是我们课程里面要学习的AM调制。经过尝试之后我们发现这样可以很好地消除学生的为难情绪, 树立他们的信心并引导他们的兴趣。此外, 在复习随机过程时, 我们举的例子也是基带传输时的误码率计算, 不过在介绍具体系统之前, 把这个问题作为随机过程的例子给出并请同学解答。后面再介绍到具体系统并需要求解误码率时, 我们再提示学生回到这一部分, 这样学生可以真正了解随机过程分析方法在通信系统中的应用。

2.2 以通信系统信号设计与处理为核心, 解决本课程中公式较多的问题

该课程具有原理性强、系统性强、数学分析多等特点, 其教学的重点和难点在于清楚地让同学们把握相关的基本概念、基本原理、基本分析方法和重要结论。而基本概念和基本原理的正确理解又是学习和掌握现代通信系统基本分析方法和重要结论的前提条件, 二者相辅相成、互为印证。基于本课程的特点和课程教学过程中的教学重点和难点, 在教学过程中, 我们有意识地选择相关教材认真阅读, 并力求把课程所涉及到的基本概念通过比较浅显易懂的方式把所相关的基本概念的物理含义和物理原理讲述清楚, 将数学推导与系统模型联系起来, 让学生能够建立起完整的通信系统概念。同时《现代通信原理》课程的主要内容紧紧围绕通信系统的核心——通信系统信号设计和信号处理展开。在教学工作中, 我们特别注意把握这一核心, 并注意结合课程相关内容, 更好地理解阐述通信技术的发展和演变历程。

2.3 从学生专业背景出发, 精选教学内容

我们在教学研究中一直致力于优化课程体系, 精选教学内容以做到因材施教。首先, 通信专业学生在对课程把握的深度和广度上应与其它专业学生有所不同。因此, 为通信专业开设的课程, 我们选取的讲述内容要比其它专业学生更深更广, 并注意与移动通信、无线通信网络以及程控交换等专业课程的衔接和过渡。对于其它专业的学生, 由于数字信号处理和通信电路等课程没有学过, 对该课程的要求应该与通信专业学生有所区别。我们通过教学研究发现, 如果说通信专业的学生更注重基础理论的学习的话, 计算机等专业的学生应该更着重于对各种通信系统的理解。

2.4 结合通信发展最新趋势, 扩展学生视野

本课程主讲教师均有较强的科研能力, 了解通信系统发展的最新进展。因此在课程内容的安排上, 我们注重结合教师这一优势, 介绍目前通信技术的发展潮流。课程中进一步精简模拟通信部分的内容, 在多进制数字调制等方面增加了课时, 同时在课程中介绍了超宽带系统、软件无线电等研究热点问题。

3 教学方法

3.1 系统化教学法

学生认识通信系统所涉及的相关知识, 认清不同课程的相互关系, 有助于他们在学习中将不同课程联系起来, 增强所学知识的系统性, 提高理论联系实际、灵活应用能力.如《通信原理》的部分知识在《信号与系统》课程中有所介绍, 教学时首先要让学生认识到《通信原理》课程中阐述的系统是一线性系统, 原先学过的针对线性系统的分析方法可以借鉴到本课程的学习中来, 而《高频电子电路》中包含的模拟通信部分则主要介绍了通信系统中相应设备 (如调制解调器) 的具体实现原理。

3.2 强调章节中的联系

教学中, 要让学生“既见树木, 又见森林”, 明白学了什么, 为什么要学, 有什么用途。首先要让学生对课程有个系统认识, 《通信原理》课程是以通信系统阐述对象, 围绕“有限性”和“可靠性”两主要性能指标进行论述, 关心信号在传输中的变换原理以及由此产生的对系统性能的影响;其次, 在各章教学中, 要从通信系统的角度, 让学生认清各章在系统中的位置。

3.3 以实践辅助教学

实验是辅助理论教学的好方法。目前我校开设几个典型项目的验证性实验, 利用实验箱和示波器, 观测波形, 记录结果。这些能使学生获得感性认识, 提高动手能力, 但其项目有限, 且只能验证实验, 无法提高学生的创新能力, 因而我校还开设了通信原理的软件课程设计。利用systemview仿真软件, 根据所学原理, 自行搭建仿真系统, 再利用分析窗口对系统的仿真结果进行处理、分析、评估等, 其中从系统设计到参数选择都由学生根据理论自己完成, 因而他们对理论的认识度加深了, 同时自己解决和分析能力也得到提高。

4 考核方法

以往《通信原理》课程的考核方式一般都是采用期末笔试的方式, 这种单一的笔试理论知识考核不能全面、准确地评价学生学习这门课程的情况。为了更加客观地评价学生的学习情况, 可以采用平时表现、期末笔试、实践相结合的考核方式。平时严格要求学生独立按时完成课后作业, 以端正学生的学风。鼓励学生自己独立完成作业, 杜绝抄袭现象, 调动学生学习自觉性, 树立良好学风。这部分的分值约占20%。期末笔试侧重知识点的考核, 以填空题、选择题、简答题、计算题等题型来考查学生对基本原理、基本概念的掌握和对知识的综合应用能力。这部分的分值约占60%。在实验教学环节中, 要求学生事先认真阅读实验内容, 实验过程中须独立完成实验, 不许抄袭别人的实验数据。这部分的分值约占20%。

参考文献

[1]邓安安.通信原理课程教学改革[M].钦州学院学报, 2011, 6.

[2]刘凯, 徐桢, 张军.通信原理》中的教学方法研究[J].高教论坛, 2009 (3) .

解读扩频通信技术原理 篇8

扩频通信是现代通信系统中新的通信方式, 它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能, 频谱利用率高。扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向, 是扩频技术与通信相结合的产物。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点, 使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中, 它的易于实现码分多址的特点, 使它能与第三代移动通信系统完美结合, 不但完善了中国移动的在3G竞争上的核心技术的不足, 也为扩频技术的进一步深化提供了更广泛的领域, 发展前景极为广阔。

扩频通信技术原理与技术特点

1.扩频通信的工作原理

在发端输入的信息先调制形成数字信号, 然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱, 展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号, 变频至中频, 然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩, 再经信息解调, 恢复成原始信息输出。可见, 一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制, 二次调制为扩频调制, 三次调制为射频调制, 以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较, 多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征: (1) 数字传输方式; (2) 传输信号的带宽远大于被传信息带宽; (3) 带宽的展宽, 是利用与被传信息无关的函数 (扩频函数) 对被传信息的信元重新进行调制实现的; (4) 接收端用相同的扩频函数进行相关解调 (解扩) , 求解出被传信息的数据。用扩频函数 (也称伪随机码) 调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。

2.扩频通信技术的特点

扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号, 其带宽远大于要传输的数据 (信息) 带宽, 同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统的特点也成为其优势所在。

第一, 抗干扰性强。扩频信号的不可预测性, 使扩频系统具有很强的抗干扰能力。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽, 所以即使信噪比很低, 甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下, 仍能不受干扰、高质量地进行通信, 扩展的频谱越宽, 其抗干扰性越强。

第二, 低截获性。扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上, 传输信号的功率密度很低, 侦察接收机很难监测到, 因此扩频通信系统截获概率很低。

第三, 抗多路径干扰性能好。

第四, 保密性好。在一定的发射功率下, 扩频信号分布在很宽的频带内, 无线信道中有用信号功率谱密度极低, 这样信号可以在强噪声背景下, 甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信, 使外界很难截获传送的信息, 要想进一步检测出信号的特征参数就更难了, 所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时, 对不同用户使用不同码, 旁人无法窃听通信, 因而扩频系统具有高保密性。

第五, 易于实现码分多址。在通信系统中, 可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性, 接收端利用相关检测技术进行解扩, 在分配给不同用户不同码型的情况下, 系统可以区分不同用户的信号, 这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。

通信业中扩频技术的应用

通信行业发展日新月异、气象万千, 市场中存在的挑战和竞争一直在激烈地进行着。然而, 任何通信业新技术的诞生, 无论是创新性的, 还是取代性的, 或多或少的依靠或借鉴原有科技技术和理论。比如, 2G的GSM向3G的WCDMA发展过程, 就是充分平衡各方面的利益, 在汲取原有的技术、网络和业务经验的基础上, 逐步演进和平滑过渡。其中扩频技术在3G网络的应用, 是市场通信技术先进性的重要标志。

现阶段, 中国移动、中国电信、中国联通三大运营商在中国的通信市场上形成三国鼎立的局面。在3G业务的竞争中, 三大运营商已经到了白热化的程度。据近日三大运营商公布的数据显示, 截止到2009年8月底, 中国移动累计用户总数达到了5.03亿;中国联通累计使用者达到1.41亿万户;中国电信累计CDMA用户总数升至4381万户。但据专家预计年底国内3G用户最多达到750万户-1000万户。

三大运营商竞争风起云涌, 取得的成就也有目共睹, 在各自优势的领域开展的一系列业务和技术科研, 为其长足的发展奠定了坚实的基础。中国电信固网业务在南方家庭市场和政企市场拥有领先优势, 全国县级以上的城市和地区全部完成3G网络升级;中国联通的WCDMA标准在技术成熟度、上网速率等方面优先于其他同行业竞争对手, 并具备了当今最成熟的产业链。而近期联通借助推出苹果i Phone手机的这股东风, 扶摇直上;中国移动拥有中国数量最多的手机用户和强大的品牌形象、雄厚的资本实力、完善的内部、外部销售渠道, 3G网络年底预计开通238个城市。但三大运营商的发展总有美中不足。中国电信领域局限大;中国联通后续发展力不足, 在核心技术方面是其发展软肋;中国移动终端数量少, 终端不够成熟。在这种复杂的通信业发展背景的催生下, 扩频通信技术的有效应用和合理发展似乎成了三大运营商发展的关键技术所在。中国移动与中国电信在此方面的发展较为成熟, 像现在中国电信致力发展的CDMA业务 (此业务原为中国联通所有, 后被中国电信收购。10月1日, 中国电信正式运营CDMA业务。) 即是扩频通信技术在电信中被广泛应用的一个具体表现。

扩频技术定位移动通信

在过去由于技术的限制, 人们一直在走增加信号功率, 减少噪声, 提高信噪比的道路。即使到了70年代, 伪码技术已经出现, 但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事。近几年, 由于大规模集成电路的发展, 几十兆赫兹, 甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实, 扩频通信获得极其迅速的发展。通信的发展史又到了一个转折点, 由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代。从最佳通信系统的角度看扩频通信。最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机。几十年来, 最佳接收理论已经很成熟, 但最佳发射问题一直没有很好解决, 伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度, 构成了最佳发射机。因此, 有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识, 人们就不难预测扩频通信的未来前景。从90年代无线通信开始步入扩频通信和自适应通信的年代。扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信, 码分多址 (CDMA) 已开始广泛用于未来的蜂窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路, 发挥越来越大的作用。接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统, 逐步发展、演变和升级而形成的。

随着3G市场竞争的越来越激烈, 扩频通信技术更多的应用于中国的移动通信系统。由于扩频通信技术强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点, 对中国移动通信来说是如虎添翼, 为中国移动在通信市场中的竞争提供一种更有力的先进的技术保障。目前市场上中国移动推出可视电话、无线上网卡、手机上网、手机搜索、无线音乐、手机电视、手机报、手机邮箱、飞信、多媒体彩铃等业务基本上都应用了扩频通信技术。

近年来, 中国电信不断分割重组, 目前, 在三大运营商中, 中国电信算是实力相对来说比较雄厚、通信业务收入和市场占有率都居三大运营商之首的运营商。再加上, 全球移动通信需求的飞速增长和移动通信技术的日新月异、不断推陈出新, 中国的移动通信业加快了自身的发展。在竭力发展3G业务的同时, 也在不遗余力的创建新的品牌, 积累更多的客户资本。

现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网。由于接入网发展较晚, 往往成为电信发展的“瓶颈”, 各国都很重视接入网的发展, 因此各类接入技术和系统应运而生。由于ISM (Industry Scientific Medica1) 频段的开放性, 经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段, 而无线扩频技术所使用的频段正是全世界通用的ISM频段, 包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段。在无线接入系统中, 扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜。终端与业务、网络有着强关联性, 移动互联网业务的内容和形式需要适合特定的网络技术规格和终端类型。扩频微波接入技术相对有线接入技术来说, 有成本低、使用灵活、建设快捷的优势, 在接入网中起着不可替代的作用。随着移动互联网业务逐渐升温, 对扩频结网技术的广泛应用, 使得中国移动终端解决方案也不断增多, 在技术和业务领域的竞争力不断提升, 为其在3G业务的更广阔开展积累更多的核心技术和业务基础。

不完美中追求完美

中国移动作为中国的三大运营商之一, 要保持长久的竞争优势, 在三国鼎立的局面中不至于被淘汰, 就必须充分认识自身的核心技术优势、潜在优势、目标优势, 并作为其今后的发展重点, 集合更多的力量发展和保持这一方面的优势, 确保使之成为中国移动的长期竞争优势。中国移动应该充分调动各方面优势来强化这一能力和优势。

虽然中国移动在很多方面有所欠缺, 例如TD-SCDMA的核心问题仍然是终端数量少、终端不够成熟, 对其发展也造成了一定的阻碍, 但现阶段来说, 中国移动的优势是相当明显的, 而且中国移动认识到自身的核心优势的所在, 在充分研发和运用扩频通信技术的基础下, 把近期的营销重点放在上网卡, 为终端研发争取时间。目前深度定制是中国移动TD手机发展的重要策略, 为进一步提高终端厂商的积极性, 中国移动直接拿出6亿现金进行资金支持, 并与终端厂商联合开发生产3G手机, 希望借此推动TD-SCDMA终端走向成熟。先不说, 这种策略达到的目标有多少, 光是这份前瞻性的大企业风度, 就为中国移动赢得了更多的终端客户的支持, 弥补了其终端不成熟的弊端。为适应3G时代的竞争, 中国移动把更多的力量放到扩频技术的进一步研发上, 这将会大力提高中国移动的盈利能力。

《通信原理》教学方法探讨 篇9

《通信原理》课程是高校电子信息类专业的一门主要专业课程,随着通信技术的发展及广泛应用,其地位愈发显得重要。但该课程除自身内容外还涉及概率统计、信号与系统、高频电路等知识,具有理论性强、综合性强、内容广泛等特点,学生在学习时普遍感觉难度大,内容不易理解。因此有必要对《通信原理》课程的教学方法进行改革,结合各种新的教学工具、针对大学学生的学习现状改进教学措施。

目前,很多高校已经对《通信原理》课程进行了多方面的改革。如对难点内容的教学方法进行了探索,也在多媒体课件制作、仿真工具的应用上进行了尝试,有着不错的效果。

1《通信原理》课程教学面临的主要问题

1.1 学生个体差异性增大

我国的高等教育已经由精英化转变为大众化,由于高校的大量扩招,使得学生差异明显增大。这个差异更多的不是表现在学习能力上,而是反映在学习态度、学习兴趣上。有着明确学习目标的同学学习态度踏实,上课能够认真听讲、积极思考;而没有明确学习目标的同学则是抱着一种"混日子"的态度学习,对于《通信原理》这样理论性较强的课程,他们往往觉得难以理解,便早早放弃。

作为一门专业主干课程,教学必须使绝大多数学生掌握课程的基础知识,但学生在学习态度、学习兴趣上的差异性无疑增大了授课难度,使得教师在授课过程中对理论性较强的内容能够用更易理解、更具有吸引力的方式予以讲解。

1.2 学生学习的独立性降低

随着社会的进步与信息技术的发展,各种教育资源、教辅材料越来越丰富,学生获取知识的渠道越来越多,这一方面能够扩展学生的知识面,帮助学生更好地理解课程知识;另一方面也会带来负面的影响。例如各类习题参考答案,能够帮助学生分析题目,也会拓宽学生的解题思路,但也可能成为学生完成课后作业的一种方便的工具,这大大降低了学生学习的独立性,使得学生"懒于思考"。做习题的过程往往是独立思考的过程,同时也是对课程内容的一个再加工的过程。通过独立思考和讨论可以加深对理论知识的理解,如果只是沿着参考答案的思路完成作业,则失去了独立思考过程中可能发现的问题。

1.3 学生的应用和创新能力不足

学生在学习时往往是被动地接受学习内容,造成大部分学生很难将学习到的知识与实际应用相结合,更谈不上创新。即使实验课程,学生也只是通过给现有的电路输入一个信号,并观察各个信号点的波形,这在一定程度上增加了感性认识和对理论内容的理解,但无法做到主动去应用理论知识。

2《通信原理》课程教学实践改革措施

针对以上问题,对教学方法进行适当的改革可以在一定程度上改进教学效果。本文主要从以下几个方面进行讨论。

2.1 综合运用多种教学手段提高学生学习兴趣

为了提高学生的学习兴趣,可以在教学中综合运用多种教学手段。注重经典教学方法与现代教学手段的结合[1]。对于教学内容,一方面精心组织,对教材内容进行精简和有机取舍;另一方面对原理性知识中波形或频谱的变化可以采用多媒体技术以形象生动的形式予以展现,达到吸引学生注意力,提高学习兴趣的目的。

在教学方法上,注重将启发式教学、问题式教学应用于实际教学过程中。通过引入实际通信设备的工作情况,启发学生思考,并逐步引伸到教学内容上,从而做到由简入繁,由浅入深,避免部分学生一旦遇到难理解的问题就放弃的现象。问题式教学与启发式教学可以相互融合,通过提出问题,找到解决办法,进而引入教学内容的方法提高学生的学习兴趣,使学生始终保持对教学内容的关注。

在教学中要多作总结,对教学内容进行横向纵向的对比分析,帮助学生加深对知识点的理解、记忆。比如模拟调制中的AM和数字调制中的ASK,尽管针对的调制信号不同,但是调制方法的思想是一致的,都是用调制信号去控制载波的参数,即幅度。各种调制方式的抗噪声性能分析也有类似之处,讲授时可以进行对比,达到举一反三的目的。

2.2 使用仿真软件形象直观地反映授课内容

在教学时可以充分利用各种仿真软件,帮助学生理解教学内容,提高学习兴趣。目前,常用的仿真软件主要有Matlab和SystemView。Matlab功能强大,使用广泛,但是学生使用时上手慢,SystemView以模块化和交互式的界面,使用SystemView设计者只需要关心项目的设计思想和过程,而不必花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。用户只需使用鼠标点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试,比较有利于学生对通信原理课程的初学。整个仿真软件系统由信号源、器件库和分析工具构成:信号源包括周期的和非周期的、确定的和随机的、连续的和离散的等等,另外也可由用户自己定义信号源的性质和形式;分析工具也非常丰富,包括多种时域分析工具和频域分析工具;此外,SystemView包含有大量各式各样的器件库,一些常见的器件几乎全有。所以通过SystemView可以很方便地建立系统仿真模型,对仿真过程中信号的波形、频谱进行观察、分析。这样可以使学生有一定的感性认识,加深学生对内容的理解。如图1所示为双边带调制解调模型。仿真采用了与框图类似的模块化结构,非常形象直观。

图1中输入模块的参数可以根据需要进行修改,仿真后可以查看各点的信号波形和功率谱等。图2即给出了当调制信号为300Hz,载波为2kHz并叠加高斯白噪声时调制信号和已调信号的功率谱密度。从图2中可以很清楚地看出调制前后功率谱的位置,与理论分析一致,但图形给学生的感觉更加形象直观、易接受。

2.3 与EDA技术相结合培养学生的应用及创新能力

我校电子信息工程专业的《通信原理》和《EDA技术》这两门课程安排在同一学期开设。为了进一步提高学生的学习兴趣、加深对课程内容的理解,可以和EDA技术相结合。比如,在学期中段可以提出几个小课题(如HDB3编解码电路、DPSK调制解调等等),让学生通过EDA技术实现,这一方面拉近了理论知识和实际应用间的距离,使学生对理论知识在实际中的应用有更加清晰的认识,也会加深他们对知识点的理解和掌握。我们已经连续两次在《EDA技术》的课程设计中设置和《通信原理》课程相关的题目,学生对这类题目也很感兴趣,效果比较好。在设计过程中,学生初期是通过查阅资料,建立设计模型,但具体的代码编写都是自己独立完成的,在一些具体实现上往往会有一些新意,对培养他们的独立思考能力以及创新能力都很有益处。

3 结语

根据教学实际及自身的经验,本文作者对《通信原理》的课程教学进行了一些改革尝试。实践结果表明,上述几种方法对增强学生的知识点的理解及提高学生的学习兴趣都有一定的帮助。从学生的反馈信息及考试情况看,教学效果确实有所提升。但由于学生整体水平下降以及该课程本身有些内容比较抽象、难以理解,所以该课程的教学效果还有不如人意的地方,还需要进一步改革和建设。

参考文献

[1]刘凯,徐斟,张军.《通信原理》中的教学方法研究[J].高教论坛,2009(3):16-29.