信号与通信论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇信号与通信论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

论文关键词：CDMA，扩频通信MATLAB，通信系统

 

一、MATLAB完成一个简单通信系统仿真所需的基本工作

1.1、信道调制

首先完成的是信道调制的工作，其调制结果如下图所示：

从上图图中我们可以看出，经过BPSK调制的系统性能较直接发送数据有了很大的提高。其原因是经过BPSK调制之后，在接受端的判决电平就由原来的0.5变为0，其判决电平的变化直接使得系统的抗噪声性能有了大大的提高通信系统，所以其误码率跟没有调制之前比较，下降了很多。

ber =（没有经过调制直接发送数据的误码率）

Columns 1 through 7

0.1967 0.14500.1733 0.1400 0.09500.0771 0.0567

Columns 8 through 10

0.03640.0189 0.0147

ber =（经过BPSK调制再发送数据的误码率）

Columns 1 through 7

0.06880.0340 0.0179 0.01250.0056 0.0024 0.0009

Columns 8 through 10

0.00020.0000 0.0000

1.2、不同信道比较

上面进行的是在相同的信道下，未经过调制直接发送与经过BPSK调制后再发送两种情况下系统的性能比较。接下来要进行的是经过BPSK调制以后，不同信道下系统性能比较。比较结果如下图所示：

上图中的两条曲线分别是在BPSK调制下，信号在AWGN信道模型和瑞利衰落模型条件下产生的，从图中可以看出，瑞利信道要比AWGN信道恶劣的多，在SNR提高到30dB下，系统性能还比AWGN信道下差了好几个数量级论文格式模板。

ber =（GAUSS信道下的误码率）

Columns 1 through 7

0.06000.0385 0.0196 0.01040.0069 0.0026 0.0007

Columns 8 through 10

0.00020.0000 0.0000

ber =（瑞利信道下的误码率）

Columns 1 through 7

0.12330.1420 0.1425 0.05000.1667 0.0967 0.0340

Columns 8 through 14

0.03930.0286 0.0134 0.03840.0125 0.0178 0.0098

Columns 15 through 21

0.00590.0043 0.0090 0.00430.0030 0.0015 0.0016

Columns 22 through 28

0.00590.0047 0.0011 0.00090.0005 0.0005 0.0002

Columns 29 through 30

0.00020.0001

二、CDMA多用户传输系统

2.1、实现多用户抗多址干扰传输，研究扩频序列互相关性与系统性能的关系

从图中可以看出通信系统，多用户传输系统的性能会比单用户的性能差，表现为在同等SNR条件下，误码率较单用户高。同时系统的性能也跟扩频码的相关性有关，当扩频码相关性提高时，误码率却随之下降。这是因为在接收端解调时是利用扩频码的自相关性。在接收端利用每一个用户唯一的扩频码进行接收解调，由于该扩频码与其他用户的扩频码为近似正交，所以其他用户的信号会被当作噪声而去除。可见，系统的性能和扩频码的相关性是成正比关系的。

ber =（单信源）

Columns 1 through 7

0.05100.0301 0.0237 0.01480.0063 0.0023 0.0007Columns 8 through 10

0.00020.0000 0.0000

ber =（正交扩频码双信源）

Columns 1 through 7

0.08450.0773 0.0478 0.02290.0106 0.0053 0.0013

Columns 8 through 10

0.00030.0001 0.0000

ber =（相关系数为0.5的扩频码双信源）

Columns 1 through 7

0.21650.1672 0.1730 0.15580.1099 0.0871 0.0656

Columns 8 through 10

0.04780.0211 0.0108

2.2、研究扩频序列自相关性抗多径干扰的能力

从图中和下面的ber数据可以看出，在抗多径干扰方面，扩频码的自相关性是很重要的通信系统，随着自相关性的提高，系统的性能也越接近单径传输的性能。因为宽带信号的传输中是受到频率选择性衰落的，而进行扩频后的信号在很宽的频谱上有着相同的能量，任意给定时间只有一小部分频谱受衰落的影响。在时域上分析，多径干扰是因为在不同的信道中传输，到达接收端的时间有延迟，不同时间到达的信号相互叠加而造成影响。而对于扩频后的信号而言，由于经过延迟到达的信号其自相关性变差，将会被当成不相关的别的用户信号而被滤除。而当扩频码的自相关性不好的时候，就会造成系统性能的下降论文格式模板。

ber =（单径）

Columns 1 through 7

0.13230.0958 0.0903 0.06980.0497 0.0491 0.0317

Columns 8 through 14

0.04310.0345 0.0257 0.02130.0222 0.0129 0.0086

Columns 15 through 21

0.00740.0062 0.0057 0.00390.0032 0.0025 0.0019

Columns 22 through 28

0.00150.0015 0.0009 0.00090.0006 0.0005 0.0003

Columns 29 through 30

0.00040.0002

ber =（双径相关系数为1.0）

Columns 1 through 7

0.14370.1131 0.1344 0.09360.0832 0.0725 0.0497

Columns 8 through 14

0.03690.0302 0.0300 0.02900.0197 0.0155 0.0113

Columns 15 through 21

0.00860.0062 0.0061 0.00360.0045 0.0033 0.0024

Columns22 through 28

0.00150.0017 0.0011 0.00070.0007 0.0005 0.0004

Columns 29 through 30

0.00040.0002

ber =（双径相关系数为0.6）

Columns 1 through 7

0.19840.2165 0.1818 0.17860.1312 0.1244 0.0787

Columns 8 through 14

0.06800.0540 0.0620 0.04010.0358 0.0258 0.0282

Columns 15 through 21

0.02000.0138 0.0148 0.01280.0082 0.0089 0.0050

Columns 22 through 28

0.00460.0031 0.0029 0.00210.0017 0.0016 0.0013

Columns 29 through 30

0.0009 0.0006

2.3、实际系统的模拟

在实际的CDMA系统中通信系统，目前采用的是用M序列作为扩频码。因此在实验中我们用32位的M序列和GOLD序列作为对实际系统的模拟，按照M序列的性质，该模拟系统总共可以容纳32个用户同时传输。

三、结论

1.经过调制后的信号在信道中传输比直接将信号进行传输的系统性能要好的多。

2.CDMA系统的抗多址干扰性能很好，并且跟扩频码的正交性呈现正相关关系，即扩频码的正交性能越好，系统的抗多址性能也越好。

3.CDMA系统的抗多径干扰性能也很好，同样地，系统的抗多径性能也跟系统的扩频码的正相关性有关 。

参考文献

[1]Theodore S.Rappaport 著 无线通信原理及应用（第二版）北京 电子工业出版社.2004 :96 – 108.

[2]樊昌信著通信原理教程（第二版）北京电子工业出版社.2008:53–76.

[3]（美）莫利斯著田斌等.译无线通信北京电子工业出版社.2008:325–341.

[4]JhongSamLeeLeon 著 CDMA系统工程与手册 北京人民邮电出版社.2001 :3 – 27.

[5]（美）KyoungLiKim著 CDMA系统设计与优化 北京 人民邮电出版社.2000 :45 – 67.

篇(2)

【论文关键词】无线通信系统；MIMO；信号检测；球形译码

0 引言

MIMO技术对于传统的单天线系统来说，能够大大提高频谱利用率，使得系统能在有限的无线频带下传输更高速率的数据业务。目前，各国已开始或者计划进行新一代移动通信技术（4G或者5G）的研究，争取在未来移动通信领域内占有一席之地。随着技术的发展，未来移动通信宽带和无线接入融合系统成为当前热门的研究课题，而MIMO系统是人们研究较多的方向之一，而且随着MIMO系统均衡技术的出现使得这一领域出现了极大的突破。

尽管如此，在MIMO系统中，对于接收信号的处理仍然存在很大的问题。主要表现为：信号检测算法难度大、参数繁杂。同时由于码间干扰和多径衰落的影响，使得均衡器在功能与性能上的要求提高了一个台阶。因此，随着均衡技术的不断进步，对于高复杂度信号检测也成了必需攻克的问题。因此，本文的主要研究内容便是如何在MIMO系统中进行信号检测，从而实现均衡技术。

1 MIMO 系统研究现状

1.1 MIMO系统概述

自20世纪70年代以来，在一代代科学家们的不懈努力下，奠定了MIMO无线通信系统的理论基础和可行性。从20世纪的90年代后页起，在Foschini、Rayleigh等人的研究基础上，世界上许许多多的科研机构与高等院校都开始投入巨大的人力物力对MIMO系统进行了深入研究。毕业论文

在MIMO技术日益成熟与先进的今天，MIMO技术的研究领域[1]主要涵盖了下列几点：MIMO信道容量和建模的分析；MIMO系统的空时编码和空时解码；MIMO系统收发数据方案设计；MIMO系统在网络方面的研究与探究。这四个方面的研究内容虽然各有侧重，但都面对着一个相同的核心问题，即针对各种复杂的无线衰落信道环境，如何更有效地利用 MIMO系统的通信结构抑制多径衰落、增加数据速率和提高系统容量。

1.2 MIMO系统检测算法研究现状

篇(3)

关键词：虚拟仪器，地磁场监测，分布式测量，电子邮件

 

1、前言

地磁场的异常波动是发生地震的重要征兆，对地磁场异常的监测可以为地震预报研究提供重要的数据资料 [1]。

虚拟仪器技术是利用编程软件，按照测量原理,采用适当的信号分析与处理技术,编制具有测量功能的程序就可以构成相应的测试仪器[2],降低了仪器的开发和维护费用,缩短了技术更新周期，显著提高了仪器的柔性和性价比[3]。

2、硬件结构

分布式地磁场异常监测系统总体结构如图1所示。磁场传感器通过RS232串口将计算出的地磁场方位值前期数据发送给电脑1，电脑1上的虚拟仪器软件完成对信号的读取、计算、分析、显示、存储等并通过电子邮件将相关数据传送给远端的电脑2。

3、软件设计

3.1、软件的总体功能

如图2所示，监测系统主要有数据采集模块、显示模块、磁场异常报警模块、数据处理模块、数据保存模块、电子邮件发送模块等组成。

3.2、软件前面板

前面板如图3所示,主要分为3个模块:通信参数设置模块、监测结果显示及保存模块、异常报警模块等。论文参考，电子邮件。论文参考，电子邮件。设置的通信参数主要有与传感器通信时的波特率、数据位、数据文件保存的位置、软件异常及地磁异常时发送电邮的收发件人电子信箱地址等。论文参考，电子邮件。论文参考，电子邮件。

图2 软件总体功能框图

图3 软件前面板

3.3、地磁场方位值的计算

地磁场方位值计算模块如图4所示，将VISA读取控件缓冲区中的字符串数组读出，截取其中第9和第10个元素，进行数制、进制转换得到地磁场方位值，接到前面板进行显示。论文参考，电子邮件。论文参考，电子邮件。

图4 方位值计算模块

3.4异常报警

将当前时刻的方位值与正常方位值相比较，如果相差5度，即认为是地磁场的异常波动，报警指示灯亮，发出报警音，同时启动邮件发送模块。

3.5 数据保存模块

调用日期/时间字符串控件，读取windows日期时间，和地磁场方位值一起写入指定目录的txt文件中。当地磁场异常时，触发磁场异常逻辑为真，写入文件控件将从此时刻开始5秒内的时间值、地磁场方位值写入txt文件中。

图5 邮件发送第一帧

图6 邮件发送第二帧

3.6 邮件发送

4.实验

如图7所示，实验方法为:将传感器与电脑1串口相连，通过虚拟仪器软件监测地磁场的异常情况，当地磁发生异常或接收传感器数据异常时，电脑1上的监测软件报警，并把异常数据记录到数据文件中，同时通过电子邮件模块向指定信箱发送指定格式邮件，监测者在电脑2上查看相关异常邮件。做法是转动传感器使其与地磁场磁北指向夹角为200°，用一块磁铁沿着与传感器指向垂直的方向自远及近靠近后又自近及远离开传感器，记录下整个过程磁铁与传感器距离、地磁场方位值、异常情况及邮件接收情况。实验结果如表1所示。

反复实验表明，监测软件准确地记录下了磁铁靠近传感器的过程中该处磁场的变化情况，且当地磁异常时电脑2及时地接收到了相关异常数据邮件。

表 1模拟干扰地磁场实验

篇(4)

Abstract: The article measures the time using three timing circuit of the three time/counters of the single chip 89C52,communicates using the serial interface standard RS-232 and CMOS chip MAX232,and transmits the time to PC through the serial device of single chip . It inaugurates new area to exploiture the system source of single chip. Especially it establishes the foundation for the agility usage of time/counters of single chip 89C52.At the same time, it will promote the application of the single chip system in the military affairs area.

关键词:89C52;定时/计数器;串行通信

Key words: 89C52; time/counter; serial communication

中图分类号:TP302.1 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)17-0100-02

0引言

根据红外密集度立靶测试系统原理,要准确的测量弹丸通过不同光幕的时间间隔,可以用多种方法实现,如CPLD器件,单片机等。在本论文中选用的是用单片机89c52来实现计时功能。89c52一般有可靠性高,易扩展,控制能力强,体积小,开发周期短,成本低等优点。在许多领域中,单片机以其体积小,指令丰富,控制技术成熟,修改方便,适应性强等特点,在现场得到广泛的应用。鉴于这些优点,本文的测时电路系统的实现,以89c52为主[1]。

1红外密集度立靶测试系统原理

红外密集度立靶测试系统是利用四光幕交汇原理研制而成。红外密集度立靶测试系统测量原理图如图1所示:当弹丸依次通过1,2,3,4光幕时,系统中的计时部分分别记录相应的飞行时间,再加上光幕1和4之间的靶距、光幕2与光幕3的夹角、光幕3与光幕4的夹角等已知量,根据速度V即可以求出弹丸的着靶坐标。

2系统方案

本论文的测时电路系统的控制方案如图2所示。系统前续电路把四个脉冲信号送入单片机,第一个脉冲信号将成为三路测时电路的启动信号;第二个脉冲信号将终止第一路测时电路;第三个脉冲信号来到时,第二路测时电路停止工作;同样的,第四个脉冲信号将停止第三路测时电路。这三路测时电路即测得了时间,单片机通过串行接口把时间发送给PC机,完成与PC机的通信。根据设计要求,此测时电路系统需要三路计时功能。

3测时电路硬件设计

测时电路硬件原理图如图2所示。时钟电路由一个12MHZ的石英晶振和两个30pf的电容组成;复位电路由一个30uf的电解电容、两个电阻、一个复位键接至5v电压组成。设弹丸通过第一光幕,第二光幕,第三光幕,第四光幕所得到的脉冲信号分别为第一脉冲,第二脉冲,第三脉冲,第四脉冲。把第一脉冲连接一个非门74ls04后送入89c52的T0(P3.4)引脚,此时对于定时/计数器T0来说,上升沿有效。把第二,三,四脉冲分别接至P2.0,P2.1,P2.2引脚。[2]

4通信电路硬件设计

在本文中,测时电路得到的时间要传送给PC机,必须有单片机与PC机之间的通信电路。本文中采用串行接口标准RS-232来实现单片机与PC机间的通信;用MAX232芯片实现单片机与PC机的RS-232标准接口通信电路。

5测时电路软件设计

设置T0以计数方式工作在模式2,赋初值TL0,TH0都为0XFF,启动T0,用查询方式查询,当第一脉冲到来时,其上升沿将使T0产生溢出中断,TF0将置1,同时用软件清TF0位为0,停止T0,同时再设置T0以定时方式工作在模式3,赋初值TL0,TH0都为0X00,启动T0;设置T2作为一个16位二进制的定时器工作,启动T2。三路计时电路开始工作后等待第二,三,四脉冲的到来就会停止工作。在脉冲还没有到来时,由于TL0,TH0是8位的定时器,在定时达到256us时会溢出,所以我们定义两个静态无符号长整型变量overflow-count1和overflow-count2,定时器一旦溢出,即TFX(X=0,1)为1时相应的变量就加1。用查询方式查询,当P2.0引脚的由0变为1时,说明第二脉冲到来,此时终止TL0;当P2.1引脚的由0变为1时,说明第三脉冲到来,此时终止TH0;当P2.2引脚的由0变为1时,说明第四脉冲到来,此时终止T2。测时电路的流程图,如图3所示。

6通信电路软件设计

通信协议约定:①PC机与单片机都可以发送和接收数据;②设置PC机与单片机通信的波特率,为9600bit/s③设定帧格式:因为串行通信,单片机的串行口方式1真正用于串行发送和接收,所以帧格式为:一位起始位,8位数据位,1位停止位。④数据校验:采用累加和校验,每传送10个数据就进行一次累加和校验。⑤通信方式:查询方式⑥为了保证数据可靠、有效,单片机开始发送时,先送一个AA信号,PC机收到后,回答一个BB信号,表示同意接收。当单片机收到BB信号后,开始发送数据,每发送一次便求校验和。假定数据块长度为16字节,数据缓冲区为buf,数据块发送完后马上发送校验和。其中f=12MHZ,SMOD=0,波特率=9600bit/s,据此可以推出X=0FDH,TH1=TL1=0FDH。然后,初始化串行控制寄存器SCON,根据通信协议约定,帧格式为10位,串行口工作方式为1,允许接收,所以SCON寄存器初始值应该设为01010000B=050H。因为采用的是查询方式发送和接收数据,所以发送一帧数据,应该在TI位为低电平时,将数据写入发送缓冲器SBUF,即自动开始发送,当检测到TI位由0变为1时,说明此帧数据已经发送完毕,此时软件清零TI,为发送下一帧数据做好准备。在接收一帧数据时,先置REN=1,RI=0,当检测到RI由0变到1时,说明可以从接收缓冲器SBUF中读取数据了,此时软件应清0RI,为下一次接收做好准备。在本次设计中,测时电路测得时间后,将与PC机进行通信,把时间传送给PC机。因为测时部分得到的时间为整型十进制,我们把时间统一都化为二进制,把这个过程称为二进制转化过程。在把十进制转化为二进制后,单片机串行口初始化,然后开始进入通信流程,通信流程图如图4。

7结论

本论文给出了红外密集度立靶系统测时电路设计的具体设计过程,通过理论与实践的结合,我们得出结论:利用单片机89c52实现测时电路系统的设计是完全可行。

参考文献:

[1]李朝青编著.单片机原理及接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1999.

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论文摘要：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。本文介绍了扩频通信的工作原理、特点、及其发展应用。

一、扩频通信的工作原理

在发端输人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。

二、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。扩频系统具有以下特点。

1．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。干扰者很难通过观察进行干扰，干扰起不了太大作用。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。

2.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。

3.抗多路径干扰性能好

多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程，利用扩频码序列间的相关特性，在接收端解扩时，从多径信号中分离出最强的有用信号，或将多径信号中的相同码序列信号叠加，这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象，使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。

4.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。

5.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。三、扩频技术的发展与应用

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9O年代无线通信开始步人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峰窝通信、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．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，因此各类接人技术和系统应运而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)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(2．400～2．483)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．在无线接人系统中，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．而且，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．

扩频微波主要应用在以下几个方面．语音接入(点对点)；数据接入；视频接入；多媒体接入；因特网(Internet)接入。

四、结语

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。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。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，发展前景极为广阔。

参考文献：

[1]曾兴雯等.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

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关键词：FPGA，可编程控制，高清信号源

 

一、FPGA的发展史

FPGA作为一种高新的技术,已经逐渐普及到各行各业,从1985年第一颗FPGA诞生至今,FPGA已经历了将近20多个年头,从当初的几百个门电路到现在的几百万门、几千万门……,从原来的上千元的天价到现在几元的超低价,可谓是出现了翻天覆地的变化。

FPGA诞生于1985年,当时第一个FPGA采用2μm工艺,包含64个逻辑模块和85 000个晶体管,门数量不超过1 000个,由名为Ross Freema所发明。论文格式，高清信号源。FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写,即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

二、FPGA技术简介

我们都知道构成数字逻辑系统最基本的单元是与门、或门、非门等,而他们都是用三极管、二极管和电阻等元件构成,然后与门、或门、非门又构成了各种触发器,实现状态记忆,FPGA属于数字逻辑电路的一种,同样由这些最基本的元件构成。一个FPGA可以将上亿个门电路组合在一起,集成在一个芯片内,打破以往需要用庞大分立门电路元器件搭建的历史,不仅电路面积、成本大大减小,而且可靠性得到了大幅度的提升。论文格式，高清信号源。一般的FPGA内部是由最小的物理逻辑单位LE、布线网络、输入输出模块以及片内外设组成,所谓的最小物理逻辑单元是指用户无法修改的、固定的最小的单元,我们只能将这些单元通过互联线将其连接起来,然后实现用户特定的功能。一个LE由触发器、LUT以及控制逻辑组成,可以实现组合逻辑和时序逻辑;随着FPGA集成度的不断增加,其内部的片内外设也越来越多,内部可集成SRAM、Flash、AD、RTC等外设,真正实现单芯片解决整个系统功能的目的。所以我们所需要控制的是布线层之间的互联开关,这也是我们编程的对象,通过这些开关来改变功能。

三、FDGA的两大工艺分类及比较

当今的FGPA按工艺分主要有SRAM工艺和Flash工艺两类,前者最大的特点是掉电数据会丢失,无法保存,所以它们的系统除了一个FPGA以外,外部还需要增加一个配置芯片用于保存编程数据,每次上电的时候都需要从这个配置芯片将配置数据流加载到FPGA,然后才能正常的运行;但是Flash架构的FPGA掉电不会丢失数据,无需配置芯片,上电即可运行,它的特点非常类似ASIC,但是又比ASIC更加的灵活,可以重复编程。论文格式，高清信号源。在一些小规模的公司或者产品量不是很大的时候往往更倾向于用FPGA来取代ASIC,不仅能够降低风险,而且能够降低成本。论文格式，高清信号源。论文格式，高清信号源。

四、FPGA技术在高清信号源上的应用

正是由于FPGA的上述优点,它正在成为数字信号处理等领域的新宠。在信号源方面的应用也不例外,较早的信号发生器大多是由复杂的模拟电路构成,体积大,成本高且不易维护,现在使用的信号源功能单一,普通、高清、VGA, DVI信号源各自独立速度慢、资源有限,格式内容单一且无法添加实际需要的特殊信号。如果采用可编程器件FPGA就可以解决这个问题,真正做到1080P的点对点的输出,是高清信号源理想的选择。

（一）HDTV测试信号简介

根据相关视频信号产生标准,需要产生HDTV测试信号,制式种类包括480P/I(60HZ)、576IP/I(50HZ)、720P、1080I(50Hz/60Hz)、1080P(50Hz/60Hz)、VGA640×480(60Hz/75Hz)、VGA800×600 (60Hz/75Hz)、VGA1024×768 (60/75Hz)NTSC、PAL。测试信号种类包括彩条信号、8(16)级灰阶、中心十字、方格、方格加测试卡、灰度渐变信号、红(绿、蓝、白、暗)场、左右灰度、上下灰度可调、彩条灰度图等等。信号输出格式包括Y/Pr/Pb基色信号、R/G/B基色信号、CVBS信号、VGA信号,DVI信号,输出采用高频同轴Q9插座、CVBS输出采用RCA插座。

（二）设计方案框图及各部分简介

1、信号存储部分:主要作为无规律图像的存放,专门特殊功能测试图片的存放。

2、FPGA部分:采用通道总线选择技术,依次定义以下制式:

3、控制部分——单片机:外围人机接口控制(按键及LCD显示部分)、向FPGA输出两根控制CLKD钟信号,DIN数据信号与FPGA通信。晶振选通、控制完成FPGA配置、制74LS26(通其间接控制AD813)选择后级放大输出,通过RS232与其他设备进行通信。

（三）系统工作原理说明

1、系统上电初始化。系统上电后,单片机从数据存储器读取数据,并发送默认控制信息给FPGA,LCD显示初始信息;单片机收到有按键按下时候或串行通信接受到命令后,根据信息选通时钟、配置FPGA控制74LS26。

2、判断按键。单片机判断前面板上按键是否有按下,如果有按下做出相应处理:如果是制式,其他信号格式变化,单片机将发送控制信息给FPGA。论文格式，高清信号源。种类及其他信息变化状态后:单片机不发送控制信息给FPGA,本系统上电初始化,而后等待单片机或FPGA触发信号才会工作;而该触发信号FPGA而言只有当单片机配置完FPGA后才会发出。

在设计高清信号源时,使用美国ALTERA公司的FPGA来进行图像数据存储和整理以及产生驱动电路所需要的各种控制波形,而在调试电路时,使用FPGA中多余的逻辑来产生VGA信号和彩条信号,所产生的信号稳定可靠。为电路调试带来了很多方便,在实际应用中,还可以对彩条信号产生模块方便地进行修改,比如可以修改行、场计数器的判断值来调整彩条的大小。增加控制信号的位数。以及增加延时跳变的功能,使输出的信号摘要。本文所述信号实现方法和程序经实验是可行的,按照实际电路图布板做成PCB,程序烧入FPGA,整机连接调试所得的信号符合国家电视信号有关标准。

参考文献：

[1]董士海,张倪,肖磊,等.EGAVGA程序员手册[M].北京:北京大学出版社,1999.

[2]王城,吴继华,范丽珍,等.ALTERAFPGA/CPLD设计[M].北京:人民邮电出版社,2005.

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关键词：讨论课；应用能力；教学模式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）33-0189-02

一、引言

《通信原理》课程是通信工程、电子信息工程等相关专业的专业必修课，也是重要的专业基础课和研究生入学考试课程。课程学习过程中要求学生掌握通信的基本概念、原理，重点掌握系统的概念和系统的分析方法，为移动通信、光纤通信、通信网络安全、信息论与编码等后续课程提供了重要的理论支撑，在本科阶段教学过程中占有重要地位。该课程教学内容较多，且理论性、系统性、物理性强，抽象概念多，对数学要求也较高，在以往教学过程中，采用传统教授方式，学生往往觉得枯燥，学习难度较大。为了满足我校应用型人才培养的要求，在《通信原理》理论课程中引入研讨式教学方法，对教学方法、教学手段、考核方式均适当进行改革。让学生从实际的应用出发，结合理论知识来理解，提高学生分析问题、解决问题的能力，并在一定程度上使学生创新能力、团队合作精神得到提高。

“研讨式”教学模式起源于18世纪德国，作为德国大学一种重要的教学和研究制度，对于近代德国大学的发展有着重要影响。并且该模式已经在美国、英国、加拿大等西方国家大学本科和研究生教学中普遍使用。该模式中，在有限的课堂教学课时内，由老师进行引导，学生组成专题研究小组，定期集中讨论，丰富学术观点，追踪本学科领域最新技术发展。同时通过“研讨”过程，提升学生的自信心与表达能力，锻炼其团队合作能力及创新思维，既然是研讨，则没有准确的答案，学生可以在“研讨”过程中，对所研究的对象提出质疑，在老师和同学共同探讨下解决质疑。

“研讨式”教学模式在国内也被广泛使用。对于《通信原理》等工科类理论性较强的课程来说，采用“研讨式”教学模式更加有利于将理论知识与实际应用相结合，有利于应用型人才培养，提升学生创新及实践能力。

二、《通信原理》理论教学中存在的问题

（一）教学内容较为陈旧，理论与实践相分离

目前国内大多数学校该课程内容参照了樊昌信等编著的《通信原理》和由曹志刚等编著的《现代通信原理》这些经典优秀教材。在教授时，为了适应社会需求，学生培养方案不断改进，课程设置也进行调整，教学学时不断缩减。而课程中对理论基础要求高，又涉及多门前序课程知识，所以造成要补充通信领域新技术内容较为困难。教学内容都还停留在传统的通信系统原理基础上，更谈不上学生创新性的引导。

通信原理课程理论性、实践性都比较强。必须通过较好的实践，才能让学生掌握的理论知识转化成实践创新能力。而传统的教学模式中，理论教学与实践教学分离严重。一般都是先理论，后进行实验。或开展集中的课程设计等环节来培养学生的实践能力。这样的做法虽保障学生能有较为集中的实践时间，但也造成学生在理论知识学习过程中对知识点缺乏感性认识。最后在实践环节中，学生感到茫然，只能是形式上完成实践环节，却未能较好的锻炼其实践创新能力。

（二）教学方法单一，教学手段落后

在理论教学过程中，为了在规定课时内完成教学任务，使得课堂上不可能有多余时间让学生思考，只能以教师为中心，填鸭式的将知识灌输给学生。学生被动接受知识，导致听课积极性不高。通信原理课程与高等数学概率论、信号与系统等前期课程密切相关，且对数学要求高。部分学生由于前序课程掌握不理想，导致在该课程学习中困难重重，失去信心和兴趣。

课堂上虽辅助使用PPT等多媒体手段，但只有简单图形，对于通信过程中信号的传输，受信道的影响，很难让学生有直观的理解。教授的效率也比较低。往往一个知识点，如随机过程中平稳过程、各态历经性等概念只能单一使用数学形式来描述。

（三）考核方式落后

现阶段绝大部分的高校该课程考核均采用闭卷考试来进行成绩评定。虽然在成绩中一般要求平时成绩和实验成绩占有一定比例，但还是以实际卷面成绩为主。试卷客观题比例过大，未能与实际应用相结合进行主观考核，导致学生对所学知识点必须死记硬背，无法贯通理解，并与实际应用相结合，也不利于学生创新思维发展。

三、《通信原理》理论教学中研讨式教学模式的开展

结合应用型人才培养过程中对创新意识、动手能力、合作精神的要求，在我校通信工程专业，《通信原理》理论教学开展研讨式教学分为以下四个环节。

（一）研讨课题选择

由于《通信原理》课程理论性强，数学要求高，以往理论教学中大部分时间用于数学过程推导，难以将理论与实践相结合。而我校从事该课程教学师资有限，在科研水平上也受到限制，若单独以教师科研课题来用于教学实践，使得学生对科技发展的理解也受到限制，改革效果不明显。在研讨式教学过程中，对研讨的对象选择，从国内外各类学术期刊出发，由教师根据理论课程教学内容，选取合适的学术论文作为研讨的对象，让学生根据自身兴趣选择研讨课题。教师可以根据学生理论学习情况来给出相应难度的课题。将课题分为较难、适中、简单三个层次，每个层次选取2～3篇不同方向的学术论文。学生理论知识掌握较好的选择较难的课题；知识掌握一般的，选择难度适中的课题；基础理论掌握不太好的，则选择较简单的课题进行研讨。这样进行层次和方向的划分，满足不同层次学生的学习需求。整个课程学习过程中可以根据教学重点难点，选取适量的学术论文进行研讨。也可以兼顾课程教学任务完成进度决定研讨的次数。一般来说，整个课程学习过程为期一学期，期间进行2～3次研讨较为合适。研讨次数过少，达不到研讨促进理论学习的效果。研讨次数过多，加重学生学习负担，学生也难以完成相应研讨任务，或是勉强能理解部分学术论文的意思，不能深入进行研究，对其进行改进创新。

（二）引导学生对研讨课题进行探索

学生在选择了研讨的学术论文后，根据教师传授的学习和查找资料的方法，对课题进行独立探索。《通信原理》课程要求学生掌握通信系统的概念、系统的仿真和分析方法。这些知识在理论教学中很难以灌输的方式让学生理解掌握。而以学术论文作为研讨对象，其作者大部分是有一定理论研究基础的，在论文中往往涵盖了整个信号传输的过程，多次同类型文献的阅读，能帮助学生更快的建立系统的概念。而每次研讨内容会跟理论学习内容挂钩，学生独立探索具备一定的理论基础，能在现有层次上有一定水平提升。

学生独立探索过程中遇到问题，可以与老师讨论，或与选择了同类课题的同学进行小组讨论。研讨式过程学生根据所选课题难度和类型进行分组，定期在小组内开展讨论，一般以一周时间进行讨论。小组讨论时，组内成员轮流进行发言，对自己本周内的探索学习知识进行总结分享，并对研讨过程进行总结。

（三）研讨内容总结提高

小组讨论中总结的经验由教师负责筛选，选取其中表现优秀的学生，或是研讨内容能帮助学生对课程中理论知识理解的，分阶段在大班课程教学过程中，与其他学生分享其学习经验。由理论掌握好的学生精炼理论知识理解的内容，传授给全部学生，提高学习质量。由研讨过程中学习能力强的学生给其他学生传授其学习方法，并且在这些总结过程中，学生起主导作用，决定讲什么、怎么讲。教师则负责提供协助，遇到较模糊的知识点，教师协助学生讲解，或提供查询、学习知识的方法，以此来提高学生整体学习能力，也给部分学生提供了锻炼其表达能力的机会。

（四）课内研讨与课程考核相结合

理论课程中所有研讨内容由教师进行归总，以备后续研讨教学中作为参考。以往《通信原理》理论课考试存在客观题占比例大，造成学生死记硬背等问题。引入研讨式教学后，在理论考试中，增大主观题比例，且主观题的来源于课程学习中的研讨内容。将研讨内容中较新的科学技术作为主观题，考察学生对研讨内容的掌握情况，既与通信专业知识结合，又变相地出现学生可以自定考试题的情况，使得学生学习和研讨过程积极性大大提高，也在一定程度上促进了理论课考试改革。

四、结论

研讨式教学模式在国外高校已开展多年，取得了较好的教学效果。在国内高校中，研讨式教学模式也被认为是培养应用型人才的有效途径。本文主要研究在《通信原理》理论课程中开展研讨式教学，从研讨课题选择、引导学生独立探索、团队协作总结，最终将研讨环节延伸至课程考核等几个环节进行了探讨。通过研讨式教学的开展，解决了《通信原理》理论课中出现的教学内容较为陈旧、理论与实践相分离、教学方法单一、教学手段落后、考核方式落后等问题。研讨式教学的开展，使得课堂由教师为主体，变为学生为主体，有利于提高学生学习的积极性、主动性。并且每个人都有机会走上讲台，甚至决定考试的内容，这是在以往填鸭式教学、死记硬背的考试过程中不曾有的。通过研讨式教学，有利于提高学生学习能力、创新能力及团队协作能力。研讨式教学方法是对《通信原理》课程教学方法、考核方法的改革与尝试，也为应用型人才培养中理论课程的开展提供了新的思路。

参考文献：

[1]杨建华.德国高等院校研讨式教学模式及其启示[J].中国电力教育，2013，25（9）.

[2]郭汉民.探索研讨式教学的若干思考[J].湖南师范大学社会科学学报，1999，（2）.