時(shí)間:2023-05-28 09:16:15
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1.實(shí)驗(yàn)室條件和環(huán)境較差
由于大部分學(xué)校都在進(jìn)行學(xué)生的擴(kuò)招和學(xué)校的擴(kuò)建,通信專業(yè)的人數(shù)也會(huì)大幅度地增加,學(xué)校在擴(kuò)建過(guò)程中會(huì)存在資金問(wèn)題,導(dǎo)致對(duì)于實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的資金投入不足,設(shè)備更新緩慢,與現(xiàn)代快速發(fā)展的通信技術(shù)嚴(yán)重脫節(jié),學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中學(xué)到的知識(shí)也是幾年前的,已經(jīng)過(guò)時(shí)。同時(shí)在擴(kuò)招過(guò)程中該專業(yè)人數(shù)大幅度增加,導(dǎo)致實(shí)踐教學(xué)的場(chǎng)地緊缺,存在多人共用一套實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)的情況,這就導(dǎo)致實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量不是很理想。
2.實(shí)踐教學(xué)的老師對(duì)于這門課程不夠重視
與老師熟知的理論教學(xué)相比較,實(shí)踐教學(xué)操作十分麻煩,其中各種各樣的環(huán)節(jié)讓人頭疼,長(zhǎng)期從事理論教學(xué)的老師難以適應(yīng)這樣的教學(xué)過(guò)程,他們就會(huì)選擇逃避,沒(méi)有將實(shí)踐教學(xué)真正地開展起來(lái),學(xué)生只是進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的操作,無(wú)法學(xué)到真正的知識(shí),沒(méi)有獲得實(shí)際的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。有些學(xué)生在老師的影響下也是持比較消極的態(tài)度,認(rèn)為該專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)可有可無(wú),沒(méi)有十分重要的存在意義。
3.提供給學(xué)生的實(shí)習(xí)單位較少
有些學(xué)校處在偏遠(yuǎn)地區(qū),當(dāng)?shù)貨](méi)有大型的通信企業(yè),城市的經(jīng)濟(jì)相對(duì)較為落后,只有一些移動(dòng)、聯(lián)通、電信的服務(wù)型營(yíng)業(yè)廳,沒(méi)有從事通信工程方面的產(chǎn)品生產(chǎn)的大型公司,所以學(xué)生很少有機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)習(xí),如果到深圳、廣州等通信產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的城市進(jìn)行實(shí)習(xí),不僅組織起來(lái)比較困難,而且需要大量的資金投入,學(xué)生過(guò)去之后的管理問(wèn)題也不是特別的方便。所以老師只是為學(xué)生講解一些實(shí)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)供學(xué)生參考,學(xué)生學(xué)習(xí)效果不明顯。
4.集中式的實(shí)踐教學(xué)多是形式主義
在通信工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)中大多采取的是集中式的實(shí)踐學(xué)習(xí),在這個(gè)時(shí)間段學(xué)生要進(jìn)行畢業(yè)論文的撰寫,學(xué)生在時(shí)間上存在較大的問(wèn)題,他們沒(méi)有足夠的時(shí)間寫自己的畢業(yè)論文,往往就在網(wǎng)絡(luò)上下載一些資料,選擇一些沒(méi)有創(chuàng)新意義的主題,抄襲問(wèn)題不可避免。學(xué)生專業(yè)工程實(shí)踐的時(shí)間和畢業(yè)論文的時(shí)間沖突,學(xué)生為了順利畢業(yè),把很多時(shí)間用在寫畢業(yè)論文上面,集中實(shí)踐的效果從而受到影響,這樣就導(dǎo)致集中式的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)形式化,沒(méi)有達(dá)到想要的效果。
二、通信工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)改革的主要方式
1.加強(qiáng)通信工程專業(yè)課程體系的建設(shè)
通信工程專業(yè)的課程設(shè)計(jì)主要培養(yǎng)學(xué)生的能力,科學(xué)合理地構(gòu)造該專業(yè)的課程模體系和專業(yè)模塊,根據(jù)不同學(xué)生的不同能力、不同愛好,老師為他們選擇合適的模塊,讓教學(xué)的基本要素和基本內(nèi)容與學(xué)生能力密切聯(lián)系。
(1)通信基礎(chǔ)課程。學(xué)生主要學(xué)習(xí)的課程有信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理、通信電子線路等,在對(duì)這些理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的時(shí)候注重培養(yǎng)學(xué)生的信息分析處理能力,為以后的專業(yè)課奠定基礎(chǔ),讓學(xué)生對(duì)通信系統(tǒng)有一定的分析和設(shè)計(jì)能力。
(2)通信技術(shù)課程。學(xué)生需要學(xué)習(xí)的課程有移動(dòng)通信、光纖通信、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)、交換技術(shù)等等,主要讓學(xué)生能夠圍繞著通信技術(shù)進(jìn)行其中的理論學(xué)習(xí),掌握現(xiàn)代的通信技術(shù),將其應(yīng)用到通信行業(yè),促進(jìn)通信行業(yè)的發(fā)展,促進(jìn)新產(chǎn)品的開發(fā)。
(3)專業(yè)任選課程。學(xué)生學(xué)習(xí)的主要課程有電子測(cè)量技術(shù)、數(shù)字圖像處理、光傳輸和光交換、電信業(yè)務(wù)開發(fā)等等,這些課程主要是根據(jù)學(xué)生興趣開設(shè)的專業(yè)方向課程,相對(duì)來(lái)說(shuō)難度大一些,主要是讓學(xué)生有一個(gè)學(xué)習(xí)的專業(yè)方向,學(xué)生根據(jù)自己的特長(zhǎng)和興趣學(xué)習(xí)專業(yè)課程,學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性也會(huì)提高,視野更加開闊,為以后工作打下必要的專業(yè)基礎(chǔ)。
2.加強(qiáng)通信工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)
通信工程專業(yè)課程基本體系的建設(shè)要以實(shí)踐教學(xué)體系為重點(diǎn),在通信工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,其設(shè)計(jì)性、科學(xué)性、創(chuàng)新性要全面地體現(xiàn)出來(lái),讓每個(gè)學(xué)生在實(shí)踐中都能夠提升自身的能力,并且要注重學(xué)生整體能力的培養(yǎng),加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的應(yīng)用性,讓學(xué)生在實(shí)踐中分析問(wèn)題、解決問(wèn)題,對(duì)于課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)重點(diǎn)管理和監(jiān)督,學(xué)生在實(shí)踐中有明確的目標(biāo),各自有明確的任務(wù)和分工,全面構(gòu)造通信工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系,為學(xué)生在未來(lái)的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中提供有效保障。
3.加強(qiáng)通信工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)
在通信工程專業(yè)實(shí)踐中,實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生的主要實(shí)踐地點(diǎn),學(xué)校應(yīng)當(dāng)關(guān)注實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備的更新,對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué)合理的管理,加大資金的投入,為學(xué)生創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)和實(shí)踐條件,同時(shí)實(shí)驗(yàn)室也要制定相應(yīng)的管理制度,損壞實(shí)驗(yàn)儀器的學(xué)生應(yīng)當(dāng)賠償一定的費(fèi)用,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之后要打掃衛(wèi)生,保障實(shí)驗(yàn)室的良好環(huán)境。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)長(zhǎng)期對(duì)學(xué)生開放,為學(xué)生提供良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和條件。
4.加強(qiáng)校企協(xié)作,在校外投資實(shí)習(xí)基地
實(shí)習(xí)是實(shí)踐教學(xué)的重要組成部分,學(xué)生總是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)無(wú)法學(xué)到真正的工作經(jīng)驗(yàn),只有將學(xué)生帶到通信工程的企業(yè),讓他們?cè)谄渲羞M(jìn)行實(shí)際的動(dòng)手操作,他們才會(huì)學(xué)到實(shí)際有用的東西。因此,學(xué)校就必須與校外通信企業(yè)進(jìn)行良好的溝通,學(xué)校與企業(yè)之間聯(lián)合進(jìn)行人才的培養(yǎng),共同制定實(shí)習(xí)方案,讓學(xué)生參與到實(shí)際的測(cè)試、開發(fā)、設(shè)計(jì)中,增加學(xué)生的興趣,畢業(yè)后學(xué)校為該企業(yè)提供專業(yè)型人才,保持與該企業(yè)的良好聯(lián)系。如果條件允許,學(xué)校可以在校外投入資金建設(shè)校企,這樣就更加方便學(xué)生進(jìn)行實(shí)習(xí)。
三、結(jié)束語(yǔ)
1.1施工材料與設(shè)備
材料與設(shè)備是建設(shè)通信工程的基礎(chǔ)物質(zhì)條件,倘若材料與施工設(shè)備本身質(zhì)量存在缺陷,那么工程整體質(zhì)量絕對(duì)會(huì)受到影響。通信工程中最為常見的材料之一是光導(dǎo)纖維,又稱光纜。假如選擇不當(dāng)或使用了劣質(zhì)光纜,工程項(xiàng)目完工后投入使用的壽命與效果均會(huì)明顯不達(dá)標(biāo)。在通信工程施工中,儀器儀表是必不可缺的關(guān)鍵設(shè)備,針對(duì)工程項(xiàng)目的特殊要求,因此使用到的儀器儀表規(guī)格、功能、精度等級(jí)都是不一樣的,一旦混淆使用或操作不當(dāng)均會(huì)給施工質(zhì)量造成嚴(yán)重?fù)p害。
1.2施工工藝與方法
施工工藝與方法的選擇是決定施工質(zhì)量的關(guān)鍵。通常,通信工程項(xiàng)目的施工工藝與方法是在施工前就已經(jīng)確定的,若無(wú)特殊情況是不可隨便更改的。各類新技術(shù)、新材料逐漸滲透進(jìn)工程建設(shè)工作中,要協(xié)調(diào)好技術(shù)、材料、設(shè)備間的相互聯(lián)系,充分發(fā)揮出各類組成成分的優(yōu)秀性能,施工工藝的選擇至關(guān)重要。在現(xiàn)實(shí)施工過(guò)程中,施工質(zhì)量與進(jìn)度,很大程度上取決于施工工藝與方法是否合理。
1.3作業(yè)條件與環(huán)境因素
工程施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和作業(yè)條件是影響施工質(zhì)量的主要外因。由于通信工程施工周期長(zhǎng),施工范圍比較大,所以容易受到環(huán)境條件的影響。惡劣的環(huán)境條件無(wú)法滿足施工對(duì)作業(yè)條件的需求,勢(shì)必會(huì)對(duì)施工質(zhì)量造成影響,偶爾還會(huì)因?yàn)樘鞖膺^(guò)于惡劣,施工作業(yè)不得不暫停的情況,嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。所以,在施工過(guò)程中施工人員務(wù)必對(duì)環(huán)境因素進(jìn)行充分考量。
二、通信工程施工質(zhì)量控制的有效對(duì)策
2.1施工準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制工作
通信工程項(xiàng)目施工準(zhǔn)備工作,是為后期施工的順利開展奠定良好基石。所以,施工準(zhǔn)備工作不可怠慢。以光纜線路工程為例,施工準(zhǔn)備工作具體可從以下幾方面著手:2.1.1技術(shù)準(zhǔn)備拿到設(shè)計(jì)圖紙后,施工人員應(yīng)對(duì)其進(jìn)行研究,如有疑問(wèn)應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)部門溝通,并對(duì)設(shè)計(jì)工程量進(jìn)行核對(duì),確定準(zhǔn)確無(wú)誤,開始擬定技術(shù)實(shí)施方案。組織施工人員進(jìn)行路由復(fù)測(cè)及技術(shù)交底。另外,要準(zhǔn)備足夠的施工技術(shù)材料,結(jié)合施工規(guī)范與質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),制定適合的施工組織計(jì)劃與質(zhì)量控制措施。對(duì)施工期間所需要使用到的材料和儀器進(jìn)行檢查,一經(jīng)發(fā)現(xiàn)任何異常務(wù)必及時(shí)處理。把所有的準(zhǔn)備工作落實(shí)到位。2.12光纜單盤檢測(cè)在準(zhǔn)備階段,應(yīng)著重注意查看光纜技術(shù)性能是否完好。可借助光時(shí)域反射儀,檢驗(yàn)測(cè)試光纖的衰減、長(zhǎng)度及色散等參數(shù),確保光纜各項(xiàng)指標(biāo)能夠滿足施工需求。結(jié)合光纜訂貨清單與設(shè)計(jì)要求,對(duì)光纜的規(guī)格、型號(hào)、長(zhǎng)度進(jìn)行檢查。光纜開盤后,重點(diǎn)檢查纜身有無(wú)破損,端頭封裝是否嚴(yán)密。尤其是在對(duì)材料的相關(guān)性能進(jìn)行測(cè)試時(shí),要做好材料檢測(cè)結(jié)果的記錄,方便日后工作交接或?qū)|(zhì)。確定光纜出廠合格證與測(cè)試記錄均符合標(biāo)準(zhǔn),為光纖性能提供可靠保障。2.1.3光纜配盤光纜的配盤工作至關(guān)重要。一般情況下應(yīng)以復(fù)測(cè)路由的結(jié)果作為主要依據(jù),通過(guò)計(jì)算確定最終光纜鋪設(shè)的總長(zhǎng)度,根據(jù)工程需求選擇合適單盤進(jìn)行配纜。原則要求:根據(jù)路由復(fù)測(cè),光纜配盤應(yīng)盡量做到整盤敷設(shè),減少接頭,同時(shí)應(yīng)考慮人(手)孔間的累計(jì)距離及必要的盤留,減少浪費(fèi)光纜。保證全程衰耗指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求;近局端設(shè)備側(cè)光纜長(zhǎng)度不少于1公里,且光纜接頭盡可能避開交通要道;不同型號(hào)的光纜按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布放;編制并保存好中繼段光纜配盤圖,以備竣工資料使用,為日后通信工程的正常維護(hù)提供方便。
2.2施工過(guò)程中的質(zhì)量控制
通信工程的施工環(huán)節(jié)對(duì)工程質(zhì)量影響深遠(yuǎn),若希望為工程施工質(zhì)量提供可靠保障,務(wù)必采取有效措施,處理好施工過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)。通信工程的各個(gè)工序是一環(huán)扣一環(huán),各環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量與否至關(guān)重要,對(duì)任何異常情況都要給予及時(shí)干預(yù),盡量避免紕漏的出現(xiàn)。2.2.1光纜架(敷)設(shè)光纜架(敷)設(shè)可謂是整個(gè)通信項(xiàng)目建設(shè)工作的重點(diǎn)內(nèi)容,其施工質(zhì)量的好壞將會(huì)直接影響到后期的施工質(zhì)量。光纜架(敷)設(shè)方式一般分為:架空光纜、管道光纜、進(jìn)局光纜。架空光纜架設(shè)前,應(yīng)檢查并保證架空桿路及相應(yīng)吊線的施工質(zhì)量符合相關(guān)的規(guī)范要求。在架設(shè)光纜時(shí),通常利用掛鉤吊掛;在山地或路面不平的地方架設(shè)光纜,則以綁扎法固定光纜。光纜接頭應(yīng)盡量設(shè)置在方便維護(hù)的地方,預(yù)留光纜一般固定在電桿上。架空桿路的光纜間隔3~5檔桿則需設(shè)置U型伸縮彎,避免因溫度變化而引起的熱漲冷縮。當(dāng)架空光纜轉(zhuǎn)為管道光纜時(shí),應(yīng)使用鍍鋅鋼管予以保護(hù)并用防火泥封住管口。鋪設(shè)管道光纜前,務(wù)必要提前檢查管道內(nèi)有無(wú)異物,有無(wú)堵塞現(xiàn)象。光纜布放的孔位以設(shè)計(jì)文件要求為主,如有變更應(yīng)及時(shí)做好記錄。光纜敷設(shè)之前須先在管孔內(nèi)穿放光纖子管,光纜敷設(shè)盡量選擇同孔位同顏色子管敷設(shè),其他空置的管孔孔頭要進(jìn)行封堵,避免管孔的堵塞,便于后期其他管線敷設(shè)使用。結(jié)合人工敷設(shè)的方法來(lái)看,為確保光纜不會(huì)受到磨損,管道光纜應(yīng)盡量采取整盤的方式進(jìn)行鋪設(shè)。布放時(shí)盡量降低牽引力,而整盤光纜的布放則從中間開始,分別向四周進(jìn)行布放,于每個(gè)人孔處設(shè)置施工人員輔助牽引。光纜出管孔15cm內(nèi),不可進(jìn)行彎曲處理,人(手)孔內(nèi)的光纜余線要進(jìn)行必要的固定,并貼上不同標(biāo)志方便識(shí)別。局內(nèi)光纜敷設(shè)時(shí),一般從局前人孔經(jīng)進(jìn)線室引至傳輸機(jī)房。布放時(shí)上下樓道及每個(gè)拐彎處應(yīng)設(shè)專人,按統(tǒng)一指揮牽引,牽引中保持光纜呈松弛狀態(tài),嚴(yán)禁出現(xiàn)打小圈和死彎。應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求或規(guī)定留足預(yù)留光纜,預(yù)留光纜應(yīng)盤放在繞圈盤上。光纜經(jīng)由走線架、拐彎點(diǎn)(前、后)應(yīng)予綁扎,并墊膠管,避免光纜受側(cè)壓。光纖在機(jī)架內(nèi)的盤繞應(yīng)大于規(guī)定的曲率半徑。金屬回強(qiáng)芯、屏蔽線、鎧裝層,應(yīng)按設(shè)計(jì)要求接地或終結(jié)。局內(nèi)光纜應(yīng)當(dāng)作好標(biāo)志,并在醒目部位標(biāo)明方向和序號(hào)。2.2.2光纜接續(xù)該環(huán)節(jié)為工程施工中的關(guān)鍵部分,這部分工作的質(zhì)量將會(huì)直接影響到施工質(zhì)量與日后投入使用的效果。所以,在施工期間,務(wù)必給予該環(huán)節(jié)足夠的重視,利用有效措施,增強(qiáng)質(zhì)量控制力度。具體可通過(guò)以下方法進(jìn)行:首先,在剝離光纜護(hù)套時(shí),務(wù)必把握好切割深度,過(guò)淺會(huì)導(dǎo)致切割不充分,過(guò)深則容易損壞纖芯。其次,在光纖涂覆層剝離時(shí),操作者應(yīng)注意動(dòng)作輕柔且干凈利落,在順利剝離光纖涂覆層的同時(shí),不會(huì)對(duì)光纖造成損害。再者,光纖端面切割是整個(gè)接續(xù)過(guò)程中的關(guān)鍵。在對(duì)光纖進(jìn)行切割的過(guò)程中,操作者務(wù)必要做到平穩(wěn)、迅速,確保斷面平整干凈無(wú)毛刺。最后,在進(jìn)行光纖熔接的操作時(shí),操作者應(yīng)注意仔細(xì)查看熔接情況,發(fā)現(xiàn)異狀,應(yīng)立刻停止熔接并查明原因,妥善解決問(wèn)題。接續(xù)損耗應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求。2.2.3測(cè)試光纖接續(xù)時(shí),施工人員要對(duì)熔接過(guò)程中的所有光纖進(jìn)行雙向測(cè)試,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光纖熔接質(zhì)量,嚴(yán)格核算光纖損耗,抽查盤纖質(zhì)量。最后,在封裝接頭盒前,務(wù)必再次對(duì)所有光纖進(jìn)行反復(fù)檢測(cè),確保全程衰耗達(dá)到設(shè)計(jì)要求。確定無(wú)誤后方可封盒,以免因需調(diào)試反復(fù)開啟接頭盒,影響封盒質(zhì)量。最后做好測(cè)試記錄,收集技術(shù)資料。
2.3竣工驗(yàn)收階段的質(zhì)量控制
在進(jìn)行該環(huán)節(jié)工作時(shí),首先要對(duì)竣工驗(yàn)收資料進(jìn)行匯總與整理,形成竣工文件,對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行初步驗(yàn)收。工程初驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題應(yīng)在建設(shè)單位及監(jiān)理單位規(guī)定的時(shí)間內(nèi),按規(guī)范要求進(jìn)行整改。整改的工程項(xiàng)目應(yīng)重新經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,合格后交付建設(shè)單位,并辦理相關(guān)的簽證手續(xù)。在終驗(yàn)期間,要對(duì)工程進(jìn)行全面、徹底的檢查,具體操作可結(jié)合相關(guān)質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。工程質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)法律、法規(guī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、合同規(guī)定及設(shè)計(jì)文件的要求。驗(yàn)收合格后交給維護(hù)單位。筆者需要強(qiáng)調(diào)的是,在進(jìn)行隱蔽工程質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí),要會(huì)同建設(shè)單位和監(jiān)理單位做好隨工簽證記錄,為順利驗(yàn)收與投入使用提供可靠依據(jù)。
2.4提高對(duì)影響工程質(zhì)量因素的控制力度
為進(jìn)一步提高通信工程的整體施工質(zhì)量,提高防范意識(shí),加強(qiáng)影響工程高質(zhì)量的各類因素的監(jiān)管力度很有必要。具體詳情如下所示:2.4.1加強(qiáng)對(duì)施工人員的管理力度前文中提到,在通信工程施工期間,人為因素是影響施工質(zhì)量的重要因素。所以,筆者認(rèn)為,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工人員的管理力度,最大化降低失誤的發(fā)生率。要定期舉辦培訓(xùn)活動(dòng),加強(qiáng)技術(shù)考核,注重對(duì)道德文化的培養(yǎng),幫助員工樹立正確的思想觀念,始終堅(jiān)持質(zhì)量第一。同時(shí),加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工與管理人員專業(yè)技能的培訓(xùn),提升他們的專業(yè)技能水平,能夠選擇正確的施工工藝與施工方法,并規(guī)范執(zhí)行各項(xiàng)操作。最后,要設(shè)立健全的責(zé)任制與獎(jiǎng)懲制度,激發(fā)員工工作積極性,對(duì)員工不良習(xí)慣和違規(guī)行為加以約束。提高員工責(zé)任感,激發(fā)員工工作潛能。對(duì)于部分施工難度系數(shù)大、技術(shù)含量要求高的施工環(huán)節(jié),盡量選擇技術(shù)過(guò)硬的員工來(lái)完成。2.4.2加強(qiáng)施工材料與設(shè)備的管理前文中筆者談到,材料與設(shè)備是建設(shè)通信工程的基礎(chǔ)物質(zhì)條件,倘若材料與施工設(shè)備本身質(zhì)量存在缺陷,那么工程整體質(zhì)量絕對(duì)會(huì)受到影響。所以,提高對(duì)材料與機(jī)械設(shè)備的管理力度,為工程質(zhì)量提供良好保障很有必要。施工管理人員對(duì)材料質(zhì)量要進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān),結(jié)合工程需求,篩選合適材料。對(duì)進(jìn)場(chǎng)的材料進(jìn)行仔細(xì)審核,材料務(wù)必三證齊全且密封性良好,抽檢結(jié)果也要毫無(wú)問(wèn)題。材料入庫(kù)后,應(yīng)指定專人進(jìn)行管理,負(fù)責(zé)材料的出庫(kù)與入庫(kù),避免因管理不善引起資源浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生。要對(duì)施工期間需要用到的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查,確保其性能是否良好,精準(zhǔn)度是否符合標(biāo)準(zhǔn)。另外,還要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)與維護(hù),必要時(shí)送相關(guān)計(jì)量中心檢測(cè),確保設(shè)備隨時(shí)保持最佳的工作狀態(tài),滿足工程施工的需要。2.4.3方法因素的控制施工決策層應(yīng)提前根據(jù)工程設(shè)計(jì),結(jié)合現(xiàn)有人力資源與物力資源,擬定科學(xué)、合理、可行性強(qiáng)的施工規(guī)劃,選擇最為合適的施工方法,提前準(zhǔn)備好各類突發(fā)事件的應(yīng)急措施。盡量確保項(xiàng)目施工順利進(jìn)行,在提高施工效率的同時(shí),提高資源有效利用率,為工程質(zhì)量提供可靠保障。2.4.4環(huán)境因素的控制在項(xiàng)目施工期間,工程施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和作業(yè)條件是影響施工質(zhì)量的主要外因,由于通信工程施工周期長(zhǎng),施工范圍比較大,容易受到環(huán)境條件的影響。所以,要根據(jù)工程技術(shù)環(huán)境、施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境的實(shí)際情況,采取有效措施,盡量降低環(huán)境因素對(duì)工程質(zhì)量的不利影響。共建和諧、文明的施工環(huán)境,降低安全事故的發(fā)生率,為施工質(zhì)量創(chuàng)造有利條件。
三、結(jié)束語(yǔ)
電力系統(tǒng)通信工程設(shè)計(jì)一體化相關(guān)單位在與電力企業(yè)的合作上較為分散,而且電力系統(tǒng)通信工程設(shè)計(jì)管理還存在著不同程度的重復(fù)。然而這一問(wèn)題非常不利于項(xiàng)目成本的控制有可能會(huì)延長(zhǎng)工期。尤其是一些相關(guān)性非常強(qiáng)的專業(yè),在電力系統(tǒng)通信工程設(shè)計(jì)上往往存在相互之間承接的關(guān)系,特別是電力系統(tǒng)通信工程設(shè)計(jì)需要監(jiān)理單位的協(xié)調(diào)才能連接起來(lái),否則也不利于成本的節(jié)約和單位之間的協(xié)調(diào)。更為嚴(yán)重的是,電力系統(tǒng)通信工程的相關(guān)單位與其施工單位之間信息交流不暢,信息得不到及時(shí)的反饋,一般情況下,設(shè)計(jì)單位與施工單位之間主要進(jìn)行的是施工和圖紙的交流,這還關(guān)系到信息管理的復(fù)雜性問(wèn)題。所以,電力系統(tǒng)通信工程設(shè)計(jì)一體化管理在單位之間的協(xié)調(diào)性問(wèn)題需要受到高度重視。
2.電力系統(tǒng)通信工程設(shè)計(jì)一體化管理模式的構(gòu)建思路
2.1形成通信工程設(shè)計(jì)一體化管理模式整體思路、組織方案現(xiàn)階段的管理模式以專業(yè)劃分為依據(jù),若是形成電力系統(tǒng)通信工程設(shè)計(jì)一體化的管理模式,能夠根據(jù)區(qū)域進(jìn)行項(xiàng)目分組,以專業(yè)區(qū)分為主,這樣能夠很好的協(xié)調(diào)不同的專業(yè)之間工作流程之間的配合,有效地減少由于工作在路程上流轉(zhuǎn)造成的時(shí)間與人力的消耗,能夠在很大程度上提高工作的效率。電力系統(tǒng)通信工程的設(shè)計(jì)單位要改變以往傳統(tǒng)的工作模式,形成電力系統(tǒng)通信工程設(shè)計(jì)一體化管理模式的整體思路,進(jìn)而創(chuàng)新管理模式,確定管理的目標(biāo)及原則。另外一方面,最重要的就是協(xié)調(diào)好不同專業(yè)的主管對(duì)于電力系統(tǒng)通信工程設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)進(jìn)行有效管理,這一管理屬于技術(shù)管理層。需要認(rèn)真審核電力系統(tǒng)通信工程設(shè)計(jì)方案的可靠性、規(guī)范性以及可實(shí)施性。只有這樣才能將電力系統(tǒng)通信工程設(shè)計(jì)一體化管理工作落實(shí)到實(shí)處。
2.2建立信息傳遞的有效機(jī)制就目前的管理模式和組織框架來(lái)看,僅僅有一些電力企業(yè)專業(yè)的管理層與電力系統(tǒng)通信工程設(shè)計(jì)的某些單位之間有信息之間的傳遞,但是大部分的電力系統(tǒng)通信工程一體化設(shè)計(jì)的內(nèi)部之間,非常缺乏信息的有效傳遞。要想建立一體化的管理模式首先就必須實(shí)現(xiàn)信息傳遞的通暢性,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)時(shí)間、資源的有效利用。所以建立信息傳遞機(jī)制是非常有必要的。另外,電力系統(tǒng)通信工程設(shè)計(jì)一體化管理過(guò)程中,各專業(yè)的主管在具體安排相關(guān)工作的同時(shí)還需要根據(jù)不同專業(yè)的工作要求,積極響應(yīng)配合其工作,信息傳遞的方式有很多種,需要根據(jù)不同的信息內(nèi)容來(lái)確定。
2.3實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)通信工程設(shè)計(jì)一體化管理模式建立的流程方案通信工程設(shè)計(jì)一體化管理模式整體思路、組織方案和信息傳遞的有效機(jī)制,進(jìn)一步為電力系統(tǒng)通信工程管理模式提供了較大的發(fā)展空間。另外,在工作流程上也有較大的改變,改變主要在于細(xì)化了電力系統(tǒng)通信工程在項(xiàng)目管理方面的活動(dòng),提高了工作效率,減少了工作的重復(fù)性,還能夠根據(jù)實(shí)際的項(xiàng)目發(fā)展情況,合理的調(diào)節(jié)工作的順序,最大程度實(shí)現(xiàn)工作的任務(wù)量,改善工作模式,使電力系統(tǒng)通信工程設(shè)計(jì)一體化管理水平有較大程度的提升。
3.結(jié)語(yǔ)
本文所述“考研成功”是指參加全國(guó)統(tǒng)考,且通過(guò)考研初試的情況.所研究的學(xué)習(xí)成績(jī)樣本為湖南理工學(xué)院信息與通信工程學(xué)院2010~2014五屆本科生在校期間學(xué)習(xí)成績(jī)班級(jí)平均排名,所選取的院校樣本均是湖南理工學(xué)院信息與通信工程學(xué)院2010~2014屆應(yīng)屆畢業(yè)生報(bào)考的國(guó)內(nèi)的院校.湖南理工學(xué)院信息與通信工程學(xué)院2010~2014屆近四年學(xué)生考取具有本省區(qū)域優(yōu)勢(shì)的湖南大學(xué)的人數(shù)為26人,考取中南大學(xué)的人數(shù)為12人.考取省外“985”高校的人數(shù)則明顯少于考取省內(nèi)“985”高校的人數(shù),其中考取中國(guó)海洋大學(xué)、廈門大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)的人數(shù)均為1人,考取電子科技大學(xué)的人數(shù)為5人.且基本上沒(méi)有考取過(guò)專業(yè)性很強(qiáng)的“985”高校.近四年考取除“985”高校外的“211”高校總?cè)藬?shù)為30人,其中考取貴州大學(xué)、華東理工大學(xué)、華中師范大學(xué)、中國(guó)傳媒大學(xué)、新疆大學(xué)的人數(shù)均為1人,考取東華大學(xué)、寧波大學(xué)的人數(shù)均為2人,3人考取西南交通大學(xué),7人考取暨南大學(xué),8人考取上海大學(xué).其余大部分考取的還是非“985”、“211”高校.
2分析結(jié)果
2.1考研錄取結(jié)果分析
對(duì)2010~2014屆所有成功考取碩士研究生的應(yīng)屆本科畢業(yè)生的錄取結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn):最終錄取的院校分為三個(gè)層次:一是“985”高校,二是“211”高校,三是普通高等院校.按照高校的層次進(jìn)行了分類統(tǒng)計(jì),其中“985”高校按照省內(nèi)和省外也進(jìn)行了分類統(tǒng)計(jì).普通高校錄取的比例較大,是985與211高校的兩倍至三倍.并且考入“985”高校的主要集中在省內(nèi)的湖南大學(xué)和中南大學(xué).因此考生在準(zhǔn)備考研及確定目標(biāo)時(shí)應(yīng)該圈定一類符合自身?xiàng)l件的學(xué)校為目標(biāo),不能好高騖遠(yuǎn),起點(diǎn)定的過(guò)高,否則,影響的不但是復(fù)習(xí)的積極性,同時(shí)也會(huì)打擊自己的自信心.綜合大學(xué)生考研多種影響因素考慮來(lái)看:其中地域就是一個(gè)重要的因素.統(tǒng)計(jì)2010~2014年間信息學(xué)院考研各層次本省和外省錄取統(tǒng)計(jì)可知,每個(gè)層次本省比外省被錄取的幾率要大的多.
2.2考研成功學(xué)生考研成績(jī)與在校成績(jī)分析
影響學(xué)生考研成功與否的最重要因素還是成績(jī),成績(jī)?cè)诳佳羞^(guò)程中占據(jù)主導(dǎo)地位.其中數(shù)學(xué)和外語(yǔ)的成績(jī)則在整個(gè)考研過(guò)程中起到關(guān)鍵性的作用,數(shù)學(xué)與外語(yǔ)成績(jī)的好壞對(duì)整個(gè)考研成績(jī)的高低影響巨大.因此關(guān)聯(lián)分析考研學(xué)生在大學(xué)階段各科平時(shí)成績(jī)與其考研成績(jī)就變得十分重要.本文對(duì)成功考研學(xué)生的平時(shí)成績(jī)與考研成績(jī)進(jìn)行了分析,分析其大學(xué)數(shù)學(xué)成績(jī)(線性代數(shù)、概率統(tǒng)計(jì)、高等數(shù)學(xué))與考研數(shù)學(xué)成績(jī)的關(guān)系,建立大學(xué)平時(shí)數(shù)學(xué)成績(jī)與考研數(shù)學(xué)成績(jī)的分布關(guān)系.其中大學(xué)平時(shí)數(shù)學(xué)成績(jī)?nèi)〉氖歉鏖T各學(xué)期數(shù)學(xué)成績(jī)的平均值.大學(xué)平時(shí)數(shù)學(xué)成績(jī)與考研數(shù)學(xué)成績(jī)存在一定的線性關(guān)系.同時(shí)對(duì)大學(xué)外語(yǔ)成績(jī)與考研外語(yǔ)成績(jī)進(jìn)行了分析統(tǒng)計(jì).大學(xué)平時(shí)外語(yǔ)成績(jī)與考研外語(yǔ)成績(jī)也存在一定的線性關(guān)系. 大學(xué)專業(yè)成績(jī)?cè)跊Q定考生報(bào)考學(xué)校及報(bào)考專業(yè)方面具有比較重要的指導(dǎo)性,大學(xué)期間學(xué)生某一門專業(yè)或者其中幾門專業(yè)學(xué)的比較好,那么這位學(xué)生在選擇考試科目方面就會(huì)有比較大的傾向性.首先對(duì)成功考研學(xué)生選擇報(bào)考的專業(yè)課程相近專業(yè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),然后在所有專業(yè)課中選取8門最具代表性的課程進(jìn)行分析,這8門課程分別是大學(xué)物理、電路分析、信號(hào)與系統(tǒng)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路、高頻電子線路、數(shù)字信號(hào)處理、電磁場(chǎng)與電磁波.這8門課程信息學(xué)院的4個(gè)專業(yè)都有涉及.針對(duì)這8門課程進(jìn)行整個(gè)年級(jí)的排名。
3結(jié)論及建議
教育的本質(zhì)是促進(jìn)人的發(fā)展,合理定位高校專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),設(shè)計(jì)符合專業(yè)發(fā)展要求的課程體系,有助于高校人才培養(yǎng)工作的順利展開,有助于高校明確辦學(xué)指導(dǎo)思想,提升競(jìng)爭(zhēng)力。通信工程專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)依據(jù)教育部教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的《高等學(xué)校電子信息科學(xué)與工程類本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》,充分理解國(guó)家對(duì)通信工程類的人才的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)規(guī)格。以《南開大學(xué)公能素質(zhì)教育綱要》為指導(dǎo),根據(jù)現(xiàn)代工學(xué)學(xué)科建設(shè)的需要和通信工程專業(yè)的特點(diǎn),從而制定我校具有“公能”特色的人才培養(yǎng)目標(biāo)。我校不斷強(qiáng)化學(xué)生全面素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),以“注重素質(zhì)、培養(yǎng)能力、強(qiáng)化基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)、嚴(yán)格管理、保證質(zhì)量”為教學(xué)指導(dǎo)思想,秉承“允公允能,日新月異”的校訓(xùn),堅(jiān)持育人為本,強(qiáng)化質(zhì)量特色。通信工程專業(yè)不僅要強(qiáng)調(diào)全面貫徹德智體全面發(fā)展的方針,而且要適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科技發(fā)展。在制定通信專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)過(guò)程中,要體現(xiàn)出通信事業(yè)現(xiàn)狀和通信發(fā)展的方向,培養(yǎng)出通信事業(yè)需要的創(chuàng)新型技術(shù)人才。因此,我校的通信工程專業(yè)著力培養(yǎng)具有高尚的道德品質(zhì)、深厚的知識(shí)基礎(chǔ)、優(yōu)秀的專業(yè)能力、積極進(jìn)取的創(chuàng)新精神、開闊的國(guó)際視野、特色鮮明的電子信息技術(shù)科學(xué)的專業(yè)人才。依據(jù)“厚基礎(chǔ),寬口徑”的育人理念,培養(yǎng)具備通信技術(shù)、通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)等方面的知識(shí),能在通信領(lǐng)域中從事研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)營(yíng)及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和國(guó)防工業(yè)中從事開發(fā)、應(yīng)用通信技術(shù)與設(shè)備的創(chuàng)新型科學(xué)與技術(shù)人才。依照這一培養(yǎng)目標(biāo),有必要細(xì)化素質(zhì)、能力、知識(shí)等方面的具體要求,深化教育教學(xué)改革,建立與之相適應(yīng)的課程體系,將培養(yǎng)目標(biāo)落實(shí)到教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中。
2課程體系改革堅(jiān)持的原則
課程體系是學(xué)校人才培養(yǎng)的總體設(shè)計(jì),是安排教學(xué)內(nèi)容、組織教學(xué)活動(dòng)的基本依據(jù),同時(shí)也是學(xué)校教學(xué)改革的總體反映。通信工程專業(yè)是應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè),其課程體系的建設(shè)既要保證人才的知識(shí)系統(tǒng)性和學(xué)科前沿性的要求,又要體現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實(shí)踐特性。因此,我校通信工程專業(yè)的辦學(xué)理念堅(jiān)持以滿足國(guó)家重大需求為導(dǎo)向,瞄準(zhǔn)國(guó)際發(fā)展前沿,理工兼?zhèn)洹⒕C合發(fā)展。在上述教學(xué)理念的指導(dǎo)下,通信工程專業(yè)課程體系的改革遵循以下幾個(gè)原則:(1)秉承“允公允能、日新月異”校訓(xùn),堅(jiān)持“以人為本、立德樹人”的中國(guó)特色社會(huì)主義辦學(xué)方向;(2)學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)內(nèi)外知名高校成功的辦學(xué)理念和經(jīng)驗(yàn),突出我校的歷史積淀和辦學(xué)精神,凝練通信工程專業(yè)的教學(xué)特色、優(yōu)化本科課程教學(xué)體系;(3)科學(xué)、合理的分類設(shè)置基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課,充分考慮專業(yè)間、課程間以及不同年級(jí)知識(shí)結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)度,避免因人設(shè)課的現(xiàn)象;(4)在全體專業(yè)教師范圍內(nèi)選拔勝任的任課教師,組成課程組,定期開展教研活動(dòng);(5)教授必須上教學(xué)第一線,承擔(dān)并完成本科基礎(chǔ)課教學(xué)任務(wù);(6)深化教學(xué)方式改革,貫徹“講一練二考三”要求。
3課程體系改革的內(nèi)容與措施
3.1組織調(diào)研
對(duì)國(guó)內(nèi)外高等學(xué)校的通信專業(yè)進(jìn)行考察與調(diào)研:國(guó)外高校主要通過(guò)網(wǎng)上調(diào)研的方式,通過(guò)訪問(wèn)各國(guó)外高校的網(wǎng)站,對(duì)人才培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)課程設(shè)置等進(jìn)行調(diào)研;國(guó)內(nèi)高校主要通過(guò)派出相關(guān)專業(yè)教師到清華大學(xué)、北京郵電大學(xué)、電子科技大學(xué)等高校進(jìn)行實(shí)地考察,對(duì)無(wú)線通信技術(shù)、寬帶通信、光纖通信、移動(dòng)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)通信等方向的人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程設(shè)置、教材建設(shè)、畢業(yè)生就業(yè)情況以及未來(lái)幾年內(nèi)的人才需求情況進(jìn)行了調(diào)研。同時(shí),走進(jìn)與通信學(xué)科密切相關(guān)的各大企業(yè),充分調(diào)查研究社會(huì)企業(yè)對(duì)通信工程人才的知識(shí)與能力結(jié)構(gòu)需求。
3.2建設(shè)課程體系
構(gòu)建“專業(yè)+模塊”的課程體系,其中“專業(yè)”是保證通信工程專業(yè)人才的基本規(guī)格和全面發(fā)展的共性要求,體現(xiàn)“厚基礎(chǔ)、寬口徑”,“模塊”主要是實(shí)現(xiàn)不同方向人才的分流培養(yǎng),體現(xiàn)個(gè)性。將公共基礎(chǔ)課分為數(shù)學(xué)類課程模塊、物理類課程模塊、英語(yǔ)類課程模塊和計(jì)算機(jī)類課程模塊,專業(yè)基礎(chǔ)課分為電子電路課程模塊和應(yīng)用設(shè)計(jì)模塊,專業(yè)課分為通信理論模塊、通信網(wǎng)絡(luò)和專業(yè)實(shí)踐模塊。這種模塊化的教學(xué)模式,是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的整合與創(chuàng)新。傳統(tǒng)教學(xué)課程之間缺乏良好的銜接,彼此內(nèi)容間有重疊。模塊化課程可以使教學(xué)避免課程間的重復(fù)和脫節(jié),適度把握課程間的交叉與滲透,構(gòu)成完整的知識(shí)體系,幫助學(xué)生融會(huì)貫通。各個(gè)模塊課程的授課教師組成了課題組,以課題為引領(lǐng),帶動(dòng)教師參與到課程建設(shè)中來(lái),課題組通過(guò)顧問(wèn)專家指導(dǎo)、講座等形式完善課程和教材建設(shè),合理設(shè)置專業(yè)課程結(jié)構(gòu),整合教學(xué)內(nèi)容,改革教學(xué)方法,以期形成獨(dú)具特色的教學(xué)體系。此外,我們對(duì)課程體系中的細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行了修訂。全面考查專業(yè)課程名稱并進(jìn)行調(diào)整,對(duì)6門專業(yè)選修課的課課程名稱進(jìn)行規(guī)范;新開設(shè)4門專業(yè)選修課,補(bǔ)充了調(diào)整前缺少的相關(guān)領(lǐng)域的課程;將通信電路和現(xiàn)代交換原理與技術(shù)兩門課程由專業(yè)選修課調(diào)整為專業(yè)必修課;陸續(xù)開設(shè)科技論文寫作、通信技術(shù)系列講座、實(shí)踐類的一系列課程,形成一整套優(yōu)質(zhì)的課程體系。
3.3優(yōu)化課程內(nèi)容
直接反映授課內(nèi)容的是課程的教學(xué)大綱,課程大綱首先由任課教師制定,由教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審核并修訂,審核通過(guò)后,主講教師按照教學(xué)大綱執(zhí)行教學(xué)計(jì)劃。在課程講授過(guò)程中,如果主講教師發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,或者隨著社會(huì)發(fā)展需求更新教學(xué)內(nèi)容、授課教材等,需要及時(shí)修改教學(xué)大綱,調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。要求教師根據(jù)課程的學(xué)科知識(shí)體系,梳理出相關(guān)知識(shí)群,形成課程教學(xué)的知識(shí)脈絡(luò)和框架,明晰課程的整體教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容。同時(shí),進(jìn)行精品課程的建設(shè),通信電路作為通信工程專業(yè)的基礎(chǔ)課,將作為通信工程專業(yè)重點(diǎn)培養(yǎng)的精品課程,推出一系列教學(xué)改革措施,包括課時(shí)的調(diào)整、理論講授與實(shí)際練習(xí)比重的調(diào)整、授課方式的改革、加強(qiáng)課程資源共享系統(tǒng)和共享制度建設(shè)等等,最終實(shí)現(xiàn)“講一練二考三”的教學(xué)理念。
3.4增加實(shí)踐比重
在綜合考慮各門課程知識(shí)之間的銜接關(guān)系,對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的開設(shè)時(shí)間和講授內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整的基礎(chǔ)上,我們適當(dāng)?shù)卦黾恿松婕巴ㄐ徘把丶夹g(shù)的選修課程,并著重加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐類課程,重視學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的培養(yǎng)和鍛煉,適當(dāng)開設(shè)或增加實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)的課時(shí)和學(xué)分,開設(shè)認(rèn)知實(shí)習(xí)課程,鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐。由此,拓寬學(xué)生的專業(yè)知識(shí)面,滿足學(xué)生的未來(lái)發(fā)展需要,培養(yǎng)學(xué)生多方面、多角度立體思維的能力,強(qiáng)調(diào)寬厚的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)。積極鼓勵(lì)學(xué)生參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、國(guó)創(chuàng)、百項(xiàng)等實(shí)踐活動(dòng),利用開放實(shí)驗(yàn)室資源,組織學(xué)生形成研發(fā)設(shè)計(jì)小組。鼓勵(lì)學(xué)生利用這些資源進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電路焊接調(diào)試等動(dòng)手練習(xí),并組織專業(yè)教師指導(dǎo),充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)能動(dòng)性,進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力的培養(yǎng)。
3.5加強(qiáng)教學(xué)管理
成立教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì),通過(guò)聽課、審核大綱等方式,加強(qiáng)教學(xué)規(guī)范化管理,進(jìn)一步理順教學(xué)管理體系,明晰職責(zé),加強(qiáng)教學(xué)督導(dǎo)。實(shí)施院領(lǐng)導(dǎo)聽課制度,明確教學(xué)系職責(zé),強(qiáng)化過(guò)程管理。建立課程建設(shè)課題組,以課題為引領(lǐng),帶動(dòng)一部分教師參與到學(xué)校課程建設(shè)中來(lái),通過(guò)顧問(wèn)專家指導(dǎo)、講座等形式完善課程和教材建設(shè),合理設(shè)置專業(yè)課程結(jié)構(gòu),整合教學(xué)內(nèi)容,改革教學(xué)方法,以期形成獨(dú)具特色的教學(xué)體系。
4結(jié)束語(yǔ)
1.1專業(yè)特點(diǎn)將CDIO工程教育模式
引入通信工程專業(yè)課教學(xué)中,建立面向物聯(lián)網(wǎng)的通信工程課程體系,構(gòu)建以一級(jí)項(xiàng)目為主線,二級(jí)項(xiàng)目為支撐,三級(jí)項(xiàng)目為基礎(chǔ)的分級(jí)、分階段課程群。結(jié)合項(xiàng)目訓(xùn)練,將核心課程教育與對(duì)專業(yè)的整體認(rèn)識(shí)統(tǒng)一起來(lái),培養(yǎng)掌握系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)的跨學(xué)科復(fù)合型人才。強(qiáng)調(diào)校企合作,廣泛建立實(shí)習(xí)基地,實(shí)行學(xué)分制,學(xué)生參加企業(yè)的培訓(xùn)可進(jìn)行學(xué)分置換。
1.2專業(yè)課程設(shè)置
根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求設(shè)置專業(yè)課程。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)從下至上可以分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層以智能卡、二維碼、攝像頭、RFID、傳感器和傳感網(wǎng)等感知設(shè)備為主,實(shí)現(xiàn)對(duì)“物”的識(shí)別以及信息采集;網(wǎng)絡(luò)層主要由移動(dòng)通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)組成,實(shí)現(xiàn)感知層數(shù)據(jù)的可靠傳輸;應(yīng)用層主要由智能終端組成,實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)算與智能處理,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用服務(wù)間接口,完成信息分析處理和決策。在保留通信工程專業(yè)原有“信號(hào)與系統(tǒng)”、“通信原理”、“通信電子線路”等核心課程的基礎(chǔ)上,新增“物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論”、“RFID原理及應(yīng)用”、“無(wú)線傳感器網(wǎng)路”、“Zigbee技術(shù)及應(yīng)用”等面向物聯(lián)網(wǎng)的特色課程。
2基于CDIO的實(shí)踐教學(xué)
實(shí)踐教學(xué)堅(jiān)持課堂、實(shí)訓(xùn)、企業(yè)培訓(xùn)實(shí)習(xí)有機(jī)結(jié)合,采用金字塔結(jié)構(gòu),將CDIO工程教育模式引入通信工程專業(yè)課程教學(xué),建立以一級(jí)項(xiàng)目為主線,二級(jí)項(xiàng)目為支撐,三級(jí)項(xiàng)目為基礎(chǔ)的教育教學(xué)模式。一級(jí)項(xiàng)目貫穿于整個(gè)學(xué)習(xí)階段,主要依托電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及企業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)等。二級(jí)項(xiàng)目以核心課程群為基礎(chǔ),以自學(xué)能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)為目標(biāo),是對(duì)課程知識(shí)的綜合應(yīng)用。主要包括電子電路綜合課程設(shè)計(jì)、信號(hào)處理綜合設(shè)計(jì)、嵌入式綜合設(shè)計(jì)、通信系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)等課程,以集中實(shí)訓(xùn)的方式開展,安排在暑假前兩三周進(jìn)行。三級(jí)項(xiàng)目以每門課程為依托,綜合該門課程的主干內(nèi)容,以課堂子項(xiàng)目的形式設(shè)置不同的任務(wù)。根據(jù)CDIO教育理念修訂每門課程的教學(xué)大綱。如單片機(jī)原理課,以洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線,涵蓋顯示、定時(shí)、中斷、電動(dòng)機(jī)控制等內(nèi)容,在更新教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,改革課堂教學(xué)模式,并出版配套教材。
3課程考核方式
改革從提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力出發(fā),打破章節(jié)限制,對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化整合,建立起理論知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際工程問(wèn)題之間的聯(lián)系,并充分運(yùn)用慕課等教學(xué)技術(shù)。課程考核方式不再沿襲傳統(tǒng)方式,強(qiáng)調(diào)過(guò)程考核、多元主體考核、多種形式考核。
3.1過(guò)程考核結(jié)合
教學(xué)過(guò)程各環(huán)節(jié),對(duì)學(xué)生進(jìn)行全方位考核,包括學(xué)生的課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、實(shí)踐項(xiàng)目及期中、期末考試成績(jī)。
3.2多元主體考核
通過(guò)教師評(píng)價(jià)和學(xué)生互評(píng)對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行考核。(1)教師考核。包括:階段性考核———每個(gè)階段完成項(xiàng)目的情況和完成質(zhì)量;項(xiàng)目成果———項(xiàng)目實(shí)施策略與方法評(píng)價(jià),項(xiàng)目創(chuàng)新性;專業(yè)能力評(píng)價(jià)———能否獨(dú)立完成小型項(xiàng)目或合作完成中大型項(xiàng)目;非專業(yè)能力評(píng)價(jià)———有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)開發(fā)態(tài)度和踏實(shí)的學(xué)習(xí)工作精神。(2)學(xué)生考核。包括:①自我評(píng)價(jià)。由學(xué)生本人從以下方面對(duì)所完成的項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià):項(xiàng)目過(guò)程、項(xiàng)目完成質(zhì)量、專業(yè)能力、非專業(yè)能力、態(tài)度;②同學(xué)互評(píng):由項(xiàng)目組長(zhǎng)評(píng)價(jià),主要評(píng)價(jià)承擔(dān)項(xiàng)目任務(wù)情況、項(xiàng)目實(shí)施態(tài)度、對(duì)小組的貢獻(xiàn)。
3.3多種形式考核
通過(guò)課堂討論、項(xiàng)目答辯、考試等對(duì)學(xué)生進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。另外結(jié)合慕課教學(xué),針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的考核,形式可以是習(xí)題、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、某個(gè)工程實(shí)際問(wèn)題等,學(xué)生通過(guò)考核可以獲得該部分的成績(jī)。
4結(jié)語(yǔ)
1.1 工程質(zhì)量方面
通信工程監(jiān)理中的質(zhì)量問(wèn)題主要表現(xiàn)在一些方面:未對(duì)駐波比進(jìn)行測(cè)試,弄虛作假的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生;將天線的饋線接反;施工前沒(méi)進(jìn)行周密的設(shè)計(jì),存在邊設(shè)計(jì)邊施工甚至先施工后設(shè)計(jì)的現(xiàn)象;通信管道的埋深不符合要求,未對(duì)人手井進(jìn)行外批蕩處理。
1.2 工程進(jìn)度方面
通信工程進(jìn)度方面的問(wèn)題有以下一些主要表現(xiàn):不同專業(yè)之間的銜接不夠,分工的界面不明晰,有些站點(diǎn)完成安裝和接入傳輸后找不到人負(fù)責(zé)最后的接通工作。1.3 工程投資方面通信工程投資方面的問(wèn)題主要有:因變更設(shè)計(jì)而增加資金投入,如管道工程中需要穿越建筑物、構(gòu)建物或者需要頂管等;工程質(zhì)量不合格需要補(bǔ)救或重建而造成投資浪費(fèi)。
1.4 安全、信息、合同方面
由于參建方的構(gòu)成十分復(fù)雜,有相當(dāng)一部分主管人員和施工人員缺乏必要的安全意識(shí),這給安全的管理留下了很大的隱患。由于運(yùn)營(yíng)商所采取的管理模式不能協(xié)調(diào)統(tǒng)一,信息流的路徑被人為增加。由于參建主體的多元化,合同也五花八門,這無(wú)形中增加了合同管理的難度,再由于運(yùn)營(yíng)商沒(méi)有賦予監(jiān)理管理合同的任務(wù),這樣表面上看起來(lái),監(jiān)理單位的工作負(fù)擔(dān)減輕,而實(shí)際上其監(jiān)管力度也大大削弱。
1.5 協(xié)調(diào)方面
協(xié)調(diào)是監(jiān)理工作永恒的主題,在參建主體較多、專業(yè)間緊密銜接的復(fù)雜工程中,協(xié)調(diào)就顯得更加重要,難度也明顯增加,同時(shí)工程的進(jìn)展也受到一定程度的制約。
2 通信工程監(jiān)理工作的原則和方法
2.1 工程施工控制原則
通信工程監(jiān)的質(zhì)量控制應(yīng)根據(jù)以下幾個(gè)原則進(jìn)行:以人為本;預(yù)防為主;用戶至上、質(zhì)量第一;嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)、用數(shù)據(jù)說(shuō)話;工程、科學(xué)、規(guī)范、守法。
2.2 控制因素
施工技術(shù)和方法、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理人員、材料、環(huán)境以及機(jī)械等因素都會(huì)對(duì)項(xiàng)目的施工質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響,必須嚴(yán)格控制這些因素,工程質(zhì)量才能有所保證。
2.3 控制的階段
必須要有一個(gè)總的指導(dǎo)方針對(duì)工程項(xiàng)目的質(zhì)量進(jìn)行全面控制,突出監(jiān)理重點(diǎn),做好三個(gè)階段(施工前、施工中、竣工后)的控制。
2.4 控制的方法
通信工程的控制方法主要有以下一些:審核施工方案、器材質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告、施工組織機(jī)構(gòu)等相關(guān)技術(shù)文件或報(bào)告;進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)檢查等。
3 通信工程監(jiān)理問(wèn)題的對(duì)策
3.1 規(guī)范監(jiān)理委托程序與監(jiān)理市場(chǎng)
監(jiān)管部門應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)竣工備案制度的建設(shè)工作,對(duì)于按規(guī)定應(yīng)進(jìn)行監(jiān)理招標(biāo)而未進(jìn)行招標(biāo)的工程、轉(zhuǎn)包掛靠的工程,一律不給予驗(yàn)收和備案。
3.2 大力推行環(huán)境、質(zhì)量、職業(yè)健康安全管理體系
科學(xué)化管理的才能為企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)效益。通信建設(shè)企業(yè)要在競(jìng)爭(zhēng)激勵(lì)的市場(chǎng)贏得更多的機(jī)會(huì)、綜合管理質(zhì)量和能力要取得進(jìn)一步的發(fā)展,就必須通過(guò)認(rèn)證審核。通信建設(shè)監(jiān)理企業(yè)必須以人為中心,嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量管理,樹立企業(yè)品牌。
3.3 強(qiáng)化資質(zhì)管理
目前,信息工程監(jiān)理單位在資質(zhì)方面存在著諸多亟待解決的問(wèn)題,建設(shè)單位必須取得經(jīng)營(yíng)自主、核算獨(dú)立、盈虧自負(fù)的法人資格,這對(duì)監(jiān)理行業(yè)的發(fā)展是十分必要的。
3.4 加強(qiáng)監(jiān)理隊(duì)伍建設(shè)
高素質(zhì)的監(jiān)理隊(duì)伍是信息工程監(jiān)理質(zhì)量的重要保證。監(jiān)理單位應(yīng)投入財(cái)力、物力進(jìn)行人才尤其是多技術(shù)知識(shí)、多學(xué)科符合人才的發(fā)掘和培養(yǎng),打造能力強(qiáng)、效率高的監(jiān)理人才隊(duì)伍。同時(shí),人才儲(chǔ)備工作尤其是企業(yè)外的人才儲(chǔ)備也具有舉足輕重的作用,企業(yè)外的人才儲(chǔ)備占職工總數(shù)比例應(yīng)保持在 30%以上,這樣不僅有利于向業(yè)主提供優(yōu)質(zhì)、全面的服務(wù),還可以在一定程度上規(guī)避骨干流失給企業(yè)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。
3.5 將總監(jiān)理工程師負(fù)責(zé)制落到實(shí)處
總監(jiān)理工程師空掛名的問(wèn)題必須首先得到解決。在委托監(jiān)管服務(wù)生效前,必須清理在工程項(xiàng)目中監(jiān)理人員不到場(chǎng)、而將設(shè)計(jì)、業(yè)主、施工人員空掛為監(jiān)理人員的現(xiàn)象。招投標(biāo)活動(dòng)的后續(xù)管理是重點(diǎn),其次要建立健全各級(jí)崗位責(zé)任制,并按一定的制度進(jìn)行考核、獎(jiǎng)懲。監(jiān)理人員、專業(yè)監(jiān)理工程師乃至總監(jiān)理工程師都應(yīng)有相應(yīng)的崗位責(zé)任,這樣才能從根本上杜絕做表面文章、弄虛作假的現(xiàn)象。另一方面,通信工程質(zhì)量監(jiān)督部門對(duì)監(jiān)理監(jiān)理機(jī)構(gòu)的工作的質(zhì)量也應(yīng)加強(qiáng)認(rèn)證,嚴(yán)格其質(zhì)量等級(jí),并對(duì)監(jiān)理機(jī)構(gòu)的工作和工程質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督。
3.6 大力提倡優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)的監(jiān)理服務(wù)
超寬帶(UWB,Ultra Wide Band)無(wú)線技術(shù)在無(wú)線電通信、雷達(dá)、跟蹤、精確定位、成像、武器控制等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,因此被認(rèn)為是未來(lái)幾年電信熱門技術(shù)之一。1990年,美國(guó)國(guó)防部首先定義了“超寬帶”概念,超寬帶無(wú)線通信開始得到美國(guó)軍方和政府部門的重視。2002年4月,美國(guó)FCC通過(guò)了超寬帶技術(shù)的商用許可,超寬帶無(wú)線通信在民用領(lǐng)域開始受到普遍關(guān)注。目前“超寬帶”的定義只是針對(duì)信號(hào)頻譜的相對(duì)帶寬(或絕對(duì)帶寬)而言,沒(méi)有界定的時(shí)域波形特征。因此,有多種方式產(chǎn)生超寬帶信號(hào)。其中,最典型的方法是利用納秒級(jí)的窄脈沖(又稱為沖激脈沖)的頻譜特性來(lái)實(shí)現(xiàn)[1]。
超寬帶無(wú)線電是對(duì)基于正弦載波的常規(guī)無(wú)線電的一次突破。幾十年來(lái),無(wú)線通信都是以正弦載波為信息載體,而超寬帶無(wú)線通信則以納秒級(jí)的窄脈沖作為信息載體。其信號(hào)產(chǎn)生、調(diào)制解調(diào)、信號(hào)隱蔽性、系統(tǒng)處理增益等方面,具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),尤其是能夠在密集的多徑環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高速傳輸。由于脈沖持續(xù)時(shí)間很短,多徑分量在時(shí)域上不易重疊,多徑分辨能力高,通過(guò)先進(jìn)的多徑分離技術(shù)或瑞克接收機(jī),可以充分利用多徑分量。
目前,典型的超寬帶無(wú)線通信調(diào)制方式以TH-PPM、TH-PAM為主,本論文中,介紹超寬帶無(wú)線通信中的調(diào)制技術(shù),主要討論TH-PPM、TH-PAM的基本原理,并且對(duì)比調(diào)制技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),性能的好壞,并進(jìn)行動(dòng)態(tài)的仿真,從仿真圖中較清楚的研究調(diào)制方式,從而得出正確的結(jié)論,細(xì)致的研究超寬帶無(wú)線通信中的調(diào)制技術(shù)。
關(guān)鍵字:超寬帶 調(diào)制方式 PPM調(diào)制 PAM調(diào)制 OFDM調(diào)制
2 概述
2.1 總述
近幾年來(lái),超寬帶短距離無(wú)線通信引起了全球通信技術(shù)領(lǐng)域極大的重視。超寬帶通信技術(shù)以其傳輸速率高、抗多徑干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)成為短距離無(wú)線通信極具競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展前景的技術(shù)之一。FCC(美國(guó)通信委員會(huì)) 對(duì)超寬帶系統(tǒng)的最新定義是:相對(duì)帶寬(在- 10dB 點(diǎn)處) (fH - fL)/fc > 20 %(fH ,fL ,fc分別為帶寬的高端頻率、低端頻率和中心頻率) 或者總帶寬BW> 500MHz。[1]它與現(xiàn)有的無(wú)線電系統(tǒng)比較,在花費(fèi)更小的制造成本的條件下,能夠做到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率(100~500MbPs) 、更強(qiáng)的抗干擾能力(處理增益50dB 以上) ,同時(shí)具有極好的抗多徑性能和十分精確的定位能力(精度在cm 以內(nèi)) 。
2.2 UWB基本原理
發(fā)射超寬帶(UWB) 信號(hào)最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射一種時(shí)域上很短(占空比低達(dá)0. 5 %) 的沖激脈沖。這種傳輸技術(shù)稱為“沖擊無(wú)線電( IR) ”.UWB - IR 又被稱為基帶無(wú)載波無(wú)線電,因?yàn)樗幌駛鹘y(tǒng)通信系統(tǒng)中使用正弦波把信號(hào)調(diào)制到更高的載頻上,而是用基帶信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)天線輸出的[6];由信息數(shù)據(jù)對(duì)脈沖進(jìn)行調(diào)制,同時(shí),為了形成所產(chǎn)生信號(hào)的頻譜而用偽隨即序列對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行編碼。因此沖擊脈沖和調(diào)制技術(shù)就是超寬帶的兩大關(guān)鍵所在。
2.2.1 脈沖信號(hào)
從本質(zhì)上講,產(chǎn)生脈沖寬度為納秒級(jí)的信號(hào)源是UWB 技術(shù)的前提條件。目前產(chǎn)生脈沖信號(hào)源的方法有兩類: ①光電方法,基本原理是利用光導(dǎo)開關(guān)導(dǎo)通瞬間的陡峭上升沿獲得脈沖信號(hào)。由于作為激發(fā)源的激光脈沖信號(hào)可以有很陡的前沿,所以得到的脈沖寬度可達(dá)到皮秒(10 - 12 ) 量級(jí)。另外,由于光導(dǎo)開關(guān)是采用集成方法制成的,可以獲得很好的一致性,因此是最有發(fā)展前景的一種方法。②電子方法,利用微波雙極性晶體管雪崩特性,在雪崩導(dǎo)通瞬間,電流呈“雪崩”式迅速增長(zhǎng),從而獲得具有陡峭前沿的波形,成形后得到極短脈沖。在電路設(shè)計(jì)中,采用多個(gè)晶體管串行級(jí)聯(lián),使用并行同步觸發(fā)的方式,加快了雪崩過(guò)程,從而達(dá)到進(jìn)一步降低脈沖寬度的目的[7]。
沖激脈沖通常采用單周期高斯脈沖,典型的單周期高斯脈沖的時(shí)域和頻域數(shù)學(xué)模型分別表示為:
(2-1)
(2-2)
單周期脈沖的寬度在納秒級(jí)(0. 1~1. 5ns) ,重復(fù)周期為25~1000ns ,具有很寬的頻譜,如圖2-1 所示。實(shí)際通信中使用的是一長(zhǎng)串的脈沖,由于時(shí)域中信號(hào)的周期性造成了頻譜的離散化,周期性的單脈沖序列頻譜中出現(xiàn)了強(qiáng)烈的能量尖峰。這些尖峰將會(huì)對(duì)信號(hào)構(gòu)成干擾,通過(guò)數(shù)據(jù)信息和偽隨機(jī)碼來(lái)進(jìn)行編碼P調(diào)制,改變脈沖與脈沖間的時(shí)間間隔,可以降低頻譜的尖峰幅度[2]。
圖2-1 單周期脈沖的時(shí)間域和頻率域的表示
2.2.2 UWB的調(diào)制技術(shù)
超寬帶系統(tǒng)中信息數(shù)據(jù)對(duì)脈沖的調(diào)制方法可以有多種。脈沖位置調(diào)制( PPM) 和脈沖幅度調(diào)制(PAM) 是UWB 最常用的兩種調(diào)制方式。通常UWB信號(hào)模型為:
(2-3)
其中,w ( t) 表示發(fā)送的單周期脈沖, dj , tj 分別表示單脈沖的幅度和時(shí)延。
a PAM- UWB
PAM是一種通過(guò)改變那些基于需傳輸數(shù)據(jù)的傳輸脈沖幅度的調(diào)制技術(shù)。在PAM調(diào)制系統(tǒng)中,一系列的脈沖幅度被用來(lái)代表需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。任何形狀的脈沖都是通過(guò)其幅度調(diào)制使傳輸數(shù)據(jù)在{ - 1 , + 1}之間變化(對(duì)于雙極性信號(hào)) 或在M 個(gè)值之間變化(對(duì)于M 元PAM) 。增加傳輸脈沖所占的帶寬或減少脈沖重復(fù)頻率,都可以增加一個(gè)固定平均功率譜密度的UWB 系統(tǒng)所能達(dá)到的吞吐量和傳輸距離,可以看出這一效果與增加傳輸功率的峰值的效果是相似的。[8]
采用脈沖幅度調(diào)制(PAM)的超寬帶信號(hào)波形如下:[4]
(2-4)
其中, dj 是信息序列, Tf 是脈沖重復(fù)周期。根據(jù)dj 的不同取值, 可將PAM調(diào)制方式分為以下三種:
(1) OOK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ,UWB 信號(hào)的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ,UWB 信號(hào)的幅度為0) ;
(2)PPAM(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ,UWB 信號(hào)的幅度為β1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ,UWB 信號(hào)的幅度為β2) ;
(3)BPSK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ,UWB 信號(hào)的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ,UWB 信號(hào)的幅度為- 1) 。
對(duì)于這三種方式,在超寬帶的PAM調(diào)制方式中多采用BPSK方式。
b PPM- UWB
脈沖位置調(diào)制(PPM) 又稱時(shí)間調(diào)制(TM) ,是用每個(gè)脈沖出現(xiàn)的位置落后或超前某一標(biāo)準(zhǔn)或特定時(shí)刻來(lái)表示某個(gè)特定信息的[3]。二進(jìn)制PPM 是超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)經(jīng)常使用的一種調(diào)制方法,相對(duì)其它調(diào)制方法來(lái)說(shuō)也是較早使用的一種方法。采用PPM的一個(gè)重要原因是它能夠使用零相差的相關(guān)接收機(jī)來(lái)接收檢測(cè)信號(hào),而這種接收機(jī)有著非常好的性能。采用脈沖位置調(diào)制( PPM) 的超寬帶信號(hào)波形如下:
(2-5)
其中, dj 取0 或1 ,δ為調(diào)制因子, 與脈沖寬度Tm (1/Tf ) 是一個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)為1 時(shí)脈沖就會(huì)相應(yīng)滯后一個(gè)時(shí)延δ。
圖2-2 給出了上述四種調(diào)制方法的信號(hào)波形圖,對(duì)這四種調(diào)制方式給出了一個(gè)比較直觀的描述。
除了這些對(duì)脈沖的調(diào)制方法外,用偽隨機(jī)碼或偽隨機(jī)噪聲(PN) 對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行編碼以得到所產(chǎn)生信號(hào)的頻譜時(shí),根據(jù)編碼的不同即擴(kuò)頻和多址技術(shù)不同,超寬帶系統(tǒng)又被分為跳時(shí)的超寬帶系統(tǒng)(TH - UWB) 、直擴(kuò)的超寬帶系統(tǒng)(DS - UWB) 、跳頻的超寬帶系統(tǒng)(FH - UWB) 和基帶多載波超寬帶系統(tǒng)(MC - UWB) 等[9]。
圖2-2 不同調(diào)制方式的信號(hào)波形[4]
2.3 UWB 技術(shù)特點(diǎn)
由于UWB 與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比,工作原理迥異,因此UWB 具有如下傳統(tǒng)通信系統(tǒng)無(wú)法比擬的技術(shù)特點(diǎn)[4]:
(1)系統(tǒng)容量大。香農(nóng)公式給出C = Blog2 (1 +S/N) 可以看出,帶寬增加使信道容量的升高遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)功率上升所帶來(lái)的效應(yīng),這一點(diǎn)也正是提出超寬帶技術(shù)的理論機(jī)理。超寬帶無(wú)線電系統(tǒng)用戶數(shù)量大大高于3G系統(tǒng)。
(2)高速的數(shù)據(jù)傳輸。UWB 系統(tǒng)使用上GHz 的超寬頻帶,根據(jù)香農(nóng)信道容量公式,即使把發(fā)送信號(hào)功率密度控制得很低,也可以實(shí)現(xiàn)高的信息速率。一般情況下,其最大數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到幾百M(fèi)bps~1Gbps。
(3)多徑分辨能力強(qiáng)。UWB 由于其極高的工作頻率和極低的占空比而具有很高的分辨率,窄脈沖的多徑信號(hào)在時(shí)間上不易重疊,很容易分離出多徑分量,所以能充分利用發(fā)射信號(hào)的能量。實(shí)驗(yàn)表明,對(duì)常規(guī)無(wú)線電信號(hào)多徑衰落深達(dá)10~30dB 的多徑環(huán)境,UWB 信號(hào)的衰落最多不到5dB。
(4)隱蔽性好。因?yàn)閁WB 的頻譜非常寬,能量密度非常低,因此信息傳輸安全性高。另一方面,由于能量密度低,UWB 設(shè)備對(duì)于其他設(shè)備的干擾就非常低。
(5)定位精確。沖激脈沖具有很高的定位精度,采用超寬帶無(wú)線電通信,可在室內(nèi)和地下進(jìn)行精確定位,而GPS 定位系統(tǒng)只能工作在GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)。與GPS 提供絕對(duì)地理位置不同,超短脈沖定位器可以給出相對(duì)位置, 其定位精度可達(dá)厘米級(jí)。
(6)抗干擾能力強(qiáng)。UWB 擴(kuò)頻處理增益主要取決于脈沖的占空比和發(fā)送每個(gè)比特所用的脈沖數(shù)。UWB 的占空比一般為0. 01~0. 001 ,具有比其它擴(kuò)頻系統(tǒng)高得多的處理增益,抗干擾能力強(qiáng)。一般來(lái)說(shuō),UWB 抗干擾處理增益在50dB 以上。
(7)低成本和低功耗。UWB 無(wú)線通信系統(tǒng)接收機(jī)沒(méi)有本振、功放、鎖相環(huán)( PLL) 、壓控振蕩器(VCO) 、混頻器等, 因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,設(shè)備成本將很低。由于UWB 信號(hào)無(wú)需載波,而是使用間歇的脈沖來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù),脈沖持續(xù)時(shí)間很短,一般在0. 20ns~1. 5ns之間,有很低的占空因數(shù),所以它只需要很低的電源功率。一般UWB 系統(tǒng)只需要50~70mW 的電源,是藍(lán)牙技術(shù)的十分之一[10]。盡管如此,UWB 在技術(shù)上面臨一定的挑戰(zhàn), 還有諸多技術(shù)的問(wèn)題有待研究解決,比如需要更好地理解UWB 傳播信道的特點(diǎn),建立信道模型,解決多徑傳播;需要進(jìn)一步研究高速脈沖信號(hào)的生成、處理等技術(shù);研究新的調(diào)制技術(shù),進(jìn)一步降低收發(fā)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度等。
2.4 UWB發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成框圖
2.4.1 UWB發(fā)射機(jī)組成框圖
UWB發(fā)射機(jī)直接發(fā)送納秒級(jí)脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)而不需使用載波電路。所以,UWB發(fā)射機(jī)比現(xiàn)有的無(wú)線發(fā)射設(shè)備要簡(jiǎn)單得多。TH-UWB發(fā)射機(jī)組成框圖如圖2-3所示[5]。
圖2-3 UWB發(fā)射機(jī)組成框圖
調(diào)制后的數(shù)據(jù)與偽碼產(chǎn)生器生成的偽碼一起送入可編程延遲電路,可編程延遲電路產(chǎn)生的時(shí)延控制脈沖信號(hào)發(fā)生器的發(fā)送時(shí)刻,脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出的UWB信號(hào)由天線輻射出去。脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路的一個(gè)關(guān)鍵部分是天線,它的作用相當(dāng)于一個(gè)濾波器。
2.4.2 UWB接收機(jī)組成框圖
TH-UWB接收機(jī)采用相關(guān)接收方式,接收機(jī)框圖如圖4所示。圖4中虛線內(nèi)的部分是相關(guān)器。它由乘法器、積分器和取樣/保持電路三部分組成[5]。
接收機(jī)與發(fā)射機(jī)類似,兩者的區(qū)別在于接收機(jī)的基帶信號(hào)處理器從取樣/保持電路中解調(diào)數(shù)據(jù),基帶信號(hào)處理器的輸出控制可編程時(shí)延電路,為可編程時(shí)延電路提供定時(shí)跟蹤信號(hào),保證相關(guān)器正確解調(diào)出數(shù)據(jù)。
圖2-4 UWB接收機(jī)組成框圖
2.5 UWB 技術(shù)的應(yīng)用前景
UWB 系統(tǒng)在很低的功率譜密度的情況下,UWB具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢(shì),最大可以提供高達(dá)1000Mbps 以上的傳輸速率,使UWB 同其它短距離無(wú)線通信系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常明顯,如表1 所示。現(xiàn)有的各種無(wú)線解決方案(例如802. 11 ,Bluetooth等) 的速率均低于100Mbit/s ,UWB 則在10m 左右的范圍之內(nèi)打破了這一限制,UWB 的應(yīng)用將使人們可以擺脫更多線纜的牽絆,通信因而變得更為方便[6]。
2.6 結(jié)束語(yǔ)
無(wú)線通信已經(jīng)迅速滲入我們的生活當(dāng)中,對(duì)容量不斷增長(zhǎng)的要求需要一種不對(duì)現(xiàn)有的通信系統(tǒng)造成影響的新的無(wú)線通信方案,超寬帶脈沖無(wú)線電系統(tǒng)正好滿足了這一要求。UWB 技術(shù)對(duì)于無(wú)線短距離的高速數(shù)據(jù)通信是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的,隨著研究的深入,憑借多方面的優(yōu)勢(shì),它將在很多領(lǐng)域占有一席之地。特別是短距離傳輸?shù)暮?G領(lǐng)域,UWB 將有廣闊的發(fā)展空間[8]。
表1 幾種短距離無(wú)線通信比較
IEEE802. 11a
Bluetooth
UWB
工作頻率
2. 4GHz
2. 402~2. 48GHz
3. 1~10. 6GHz
傳輸速率
54Mbps
小于1Mbps
大于480Mbps
通信距離
10m~100m
10m
小于10m
發(fā)射功率
1 瓦以上
1 毫瓦~100毫瓦
1 毫瓦以下
容量空間
80kbps/m2
30kbps/m2
1000kbps/m2
應(yīng)用范圍
無(wú)線局域網(wǎng)
家庭和辦公室互連
近距離多媒體
終端類型
筆記本、臺(tái)式電腦、掌上電腦、因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)
筆記本、移動(dòng)電話、掌上電腦、移動(dòng)設(shè)備
無(wú)線電視、DVD , 高速因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)
3 MATLAB 軟件工具介紹
3.1 MATLAB語(yǔ)言的概述
MATLAB是一種科學(xué)計(jì)算軟件,適用于工程應(yīng)用各領(lǐng)域的分析設(shè)計(jì)與復(fù)雜計(jì)算,它使用方便,輸入簡(jiǎn)捷,運(yùn)算高效且內(nèi)容豐富,很容易由用戶自行擴(kuò)展。因此,它已成為大學(xué)教學(xué)和科學(xué)研究中最常用且必不可少的工具。
MATLAB是“矩陣實(shí)驗(yàn)室”(MATrix LABoratoy)的縮寫,它是一種以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)的交互式程序語(yǔ)言,著重針對(duì)科學(xué)計(jì)算、工程計(jì)算和繪圖的需求。與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比,其特點(diǎn)是簡(jiǎn)潔和智能化,適應(yīng)科技專業(yè)人員的思維方式和書寫習(xí)慣,使得編程和調(diào)試效率大大提高。它用解釋方式工作,鍵入程序立即得出結(jié)果,人機(jī)交互性能好,為科技人員所樂(lè)于接受。特別是它可適應(yīng)多種平臺(tái),并且隨計(jì)算機(jī)硬、軟件的更新而用時(shí)升級(jí)。因而,MATLAB語(yǔ)言是數(shù)值計(jì)算用得最頻繁的電子信息類學(xué)科工具。它大大提高了課程教學(xué)、解題作業(yè)、分析研究的效率。
3.2 MATLAB的歷史
在1980年前后,美國(guó)的Cleve Moler博士在New Mexico大學(xué)講授線性代數(shù)課程時(shí),發(fā)現(xiàn)應(yīng)用其他高級(jí)語(yǔ)言編程極為不便,便構(gòu)思并開發(fā)了MATLAB(MATrix LABoratory,矩陣實(shí)驗(yàn)室),它是集命令翻譯、科學(xué)計(jì)算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng),經(jīng)過(guò)在該大學(xué)進(jìn)行了幾次的試用之后,于1984年推出了該軟件的正式版本。它是以著名的線性代數(shù)軟件包LINPACK和特征計(jì)算軟件包EISPACK中的子程序?yàn)榛A(chǔ)發(fā)展而成的一種開放型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,其基本的數(shù)據(jù)單元是一個(gè)維數(shù)不加限制的矩陣,這就允許用戶可以根據(jù)數(shù)值計(jì)算問(wèn)題的復(fù)雜程序,對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分段甚至逐句編程處理,顯然這與C、FORTRAN等傳統(tǒng)高級(jí)語(yǔ)言完全不同。在MATLAB下,矩陣的運(yùn)算變得異常的容易,后來(lái)的版本中又增添了豐富多彩的圖形圖像處理及多媒體功能,使得MATLAB的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛,Moler博士等一批數(shù)學(xué)家與軟件專家組建了名為MathWorks的軟件開發(fā)公司,專門擴(kuò)展并改進(jìn)MATLAB。
為了準(zhǔn)確地把一個(gè)控制系統(tǒng)的復(fù)雜模型輸入給計(jì)算機(jī),然后對(duì)之進(jìn)行進(jìn)一步的分析與仿真,1990年MathWorks軟件公司為MATLAB提供了新的控制系統(tǒng)模型圖形輸入與仿真工具,并定名為SIMULAB,該工具很快在控制界得致函廣泛的使用。但因其名字與著名的軟件SIMULA類似,所以在1992年正式改名為SIMULINK。此軟件有兩個(gè)明顯的功能:仿真與連接,亦即可以利用鼠標(biāo)在模型窗口上畫出所需的控制系統(tǒng)模型,然后利用該軟件提供的功能來(lái)對(duì)系統(tǒng)直接進(jìn)行仿真。很明顯,這種做法使得一個(gè)很復(fù)雜系統(tǒng)的輸入變得相當(dāng)容易。SIMULINK的出現(xiàn),更使得MATLAB的控制系統(tǒng)的仿真與其在CAD中的應(yīng)用打開了嶄新的局面。
3.3 MATLAB語(yǔ)言的特點(diǎn)
MATLAB語(yǔ)言有以下特點(diǎn)。
(1) 起點(diǎn)高
每個(gè)變量代表一個(gè)矩陣,以矩陣運(yùn)算見長(zhǎng)。當(dāng)前的科學(xué)計(jì)算中,幾乎無(wú)處不用矩陣運(yùn)算,這使它的優(yōu)勢(shì)得到了充分的體現(xiàn)。
(2) 人機(jī)界面適合科技人員
MATLAB的語(yǔ)言規(guī)則與筆算式相似。MATLAB的程序與科技人員的書寫習(xí)慣相近,因此,易寫易讀,易于在科技人員之間交流。矩陣的行列數(shù)無(wú)需定義。MATLAB不必有階數(shù)定義,輸入數(shù)據(jù)的行列數(shù)就決定了它的階數(shù)。鍵入算式立即得到結(jié)果,無(wú)需編譯。MATLAB是以解釋方式工作的,即它對(duì)每條語(yǔ)句解釋后立即執(zhí)行,若有錯(cuò)誤也立即做出反應(yīng),便于編程者立即改正。這些都大大減輕了編程和調(diào)試的工作量。
(3) 強(qiáng)大而簡(jiǎn)易的做圖功能
能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動(dòng)確定坐標(biāo)繪圖,能規(guī)定多種坐標(biāo)系,(極坐標(biāo)系、對(duì)數(shù)坐標(biāo)系等),能繪制三維坐標(biāo)中的曲線和曲面,可設(shè)置不同顏色、線型、視角等。如果數(shù)據(jù)齊全,通常只需一條命令即可出圖。
(4) 智能化程度高
繪圖時(shí)自動(dòng)選擇坐標(biāo),大大方便了用戶;做數(shù)值積分時(shí)自動(dòng)按精度選擇步長(zhǎng);自動(dòng)檢測(cè)和顯示程序錯(cuò)誤的能力強(qiáng),易于調(diào)試。
(5) 功能豐富,可擴(kuò)展性強(qiáng)
MATLAB軟件包括基本部分和專業(yè)擴(kuò)展兩大部分。
基本部分包括矩陣的運(yùn)算和各種變換、代數(shù)和超越方程的求解、數(shù)據(jù)處理和傅立葉變換及數(shù)值積分等等。可以充分滿足大學(xué)理工科學(xué)生的計(jì)算需要。
擴(kuò)展部分稱為工具箱。它實(shí)際上是用MATLAB的基本語(yǔ)句編成的各種子程序集,用于解決某一方面的專門問(wèn)題,或?qū)崿F(xiàn)某一類的新算法。現(xiàn)在已經(jīng)有控制系統(tǒng)、信號(hào)處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識(shí)、模糊集合、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及小波分析等工具箱,并且向公式推導(dǎo)、系統(tǒng)仿真和實(shí)時(shí)運(yùn)行等領(lǐng)域發(fā)展。
MATLAB的核心內(nèi)容在于它的基本部分,所有的工具箱子程序都是用它的基本語(yǔ)句編寫的。
3.4 MATLAB仿真
通過(guò)利用所學(xué)的理論知識(shí),建立一個(gè)完整、準(zhǔn)確的需求說(shuō)明,清楚、準(zhǔn)確地提出仿真試驗(yàn)所要解決的問(wèn)題。
對(duì)所提出的仿真系統(tǒng)給出詳細(xì)定義,明確系統(tǒng)中的模塊、系統(tǒng)構(gòu)成、模塊之間的相互關(guān)系,系統(tǒng)的輸入輸出、邊界條件以及系統(tǒng)的約束條件,并明確仿真所要達(dá)到的目標(biāo)。
根據(jù)仿真系統(tǒng)分析的結(jié)果,確定系統(tǒng)中的參數(shù)、變量及其互之間的關(guān)系,并以數(shù)學(xué)形式將這些關(guān)系描述出來(lái),從而構(gòu)成仿真系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)建模是系統(tǒng)仿真中最關(guān)鍵的一步,所建立的數(shù)學(xué)模型必須盡可能準(zhǔn)確地反映所關(guān)心的真實(shí)系統(tǒng)的特性,而又不能過(guò)于復(fù)雜,以免降低模型的效率,增加不必要的計(jì)算過(guò)程,即建模需要根據(jù)求解問(wèn)題的要求,在模型的近似程度與復(fù)雜程度之間折中。電子與通信系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型通常以方框圖形式或數(shù)學(xué)方程形式來(lái)表達(dá)。
根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型所需要的數(shù)據(jù)元素,收集與模型系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)學(xué)模型建立系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真模型,收集數(shù)據(jù),確定其中各子模塊的結(jié)構(gòu),輸入輸出接口,輸入輸出的數(shù)據(jù)表達(dá)形式,數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式等。然后編制相應(yīng)的程序流程,用MATLAB語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。
仿真模型驗(yàn)證的目的是確定計(jì)算機(jī)仿真模型是否準(zhǔn)確表達(dá)了數(shù)學(xué)模型。仿真模型驗(yàn)證通常的方法是將數(shù)學(xué)模型的解析結(jié)果(或理論結(jié)果)與仿真所得到的數(shù)值結(jié)果相比較來(lái)完成的;或通過(guò)已知的系統(tǒng)輸入輸出結(jié)果,對(duì)比在相同條件下的系統(tǒng)仿真結(jié)果來(lái)驗(yàn)證仿真模型的正確性。
根據(jù)仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案,讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行計(jì)算,并在執(zhí)行計(jì)算的過(guò)程中了解仿真模型對(duì)于各種不同輸入信號(hào)以及不同參數(shù)和仿真機(jī)制下的輸出,得出試驗(yàn)數(shù)據(jù),從而預(yù)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中的運(yùn)行情況。
對(duì)仿真模型的運(yùn)行階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,其目的是從運(yùn)行階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中找出系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律,對(duì)仿真系統(tǒng)的性能做出評(píng)價(jià),為系統(tǒng)方案的最終決策提供輔助支持。對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析,對(duì)仿真數(shù)據(jù)的可靠性、一致性、置信度等做出判定,最終將仿真結(jié)果以曲線、圖表和文字等形式形成論文。
4 超寬帶無(wú)線的調(diào)制技術(shù)
發(fā)射超寬帶(UWB)信號(hào)最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射時(shí)域上很短的脈沖。這種傳輸技術(shù)稱為“沖激無(wú)線電”(Impulse Radio,簡(jiǎn)寫為IR)。信息數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)脈沖進(jìn)行調(diào)制,其調(diào)制方式可以有多種。脈沖位置調(diào)制(PPM)和脈沖幅度調(diào)制(PAM)是最常用的兩種調(diào)制方式。除了要對(duì)脈沖進(jìn)行調(diào)制外,為了形成所產(chǎn)生的信號(hào)的頻譜,還要用偽隨機(jī)碼或偽隨機(jī)噪聲(PN)對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行編碼。一般是,編碼后的數(shù)據(jù)符號(hào)引起脈沖在時(shí)間軸上的偏移,這就是所謂的跳時(shí)超寬帶(TH-UWB,Time-Hopping UWB)。直接序列擴(kuò)譜(DS-SS)就是編碼后的數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)基本脈沖的幅度進(jìn)行調(diào)制,這在沖激無(wú)線電(IR)中被稱為直接序列超寬帶(DS-UWB,Direct-Sequence UWB),這種調(diào)制方式似乎非常有吸引力[1]。
對(duì)于超寬帶信號(hào),也可以通過(guò)很高的數(shù)據(jù)速率來(lái)產(chǎn)生而根本不需要具備脈沖的特性。只要UWB定義所要求的相對(duì)帶寬或最小帶寬在整個(gè)傳輸過(guò)程中得到滿足,那么,靠發(fā)射高速率數(shù)據(jù)而不是窄脈沖所產(chǎn)生的具有UWB射頻帶寬的系統(tǒng),就不應(yīng)該被排除在UWB系統(tǒng)之外。諸如正交頻分復(fù)用(OFDM),在數(shù)據(jù)速率適當(dāng)?shù)那闆r下也可產(chǎn)生UWB信號(hào)。因此,OFDM也是一種超寬帶的調(diào)制方式。
本文主要討論TH-UWB、DS-UWB和OFDM調(diào)制方式。
4.1 PPM-TH-UWB 調(diào)制方式
4.1.1 跳時(shí)超寬帶信號(hào)的產(chǎn)生
在結(jié)合了二進(jìn)制PPM的TH-UWB(二進(jìn)制PPM-TH-UWB或者PPM-TH-UWB)中,UWB信號(hào)的產(chǎn)生可以系統(tǒng)地描述如下(參見圖4-1描繪的發(fā)射鏈路) [1]。
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圖4-1 PPM-TH-UWB信號(hào)的發(fā)射方案
給定待發(fā)射的二進(jìn)制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…),其速率Rb=1/Tb (b/s),圖4-1中的第一個(gè)模塊使每個(gè)比特重復(fù)Ns次,產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制序列:
(…,b0,b0,…,b0,b1,b1,…,b1,…,bk,bk,…,bk,bk+1,bk+1,…,bk+1,…)=
(...,a0,a1,…aj,aj+1,…)=a
新的比特速率Rcb=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。這個(gè)模塊引入了冗余,其實(shí)是一種被稱為重復(fù)碼的(Ns,1)分組編碼器。一般術(shù)語(yǔ)上稱為信道編碼。
第二個(gè)模塊是傳輸編碼器,就是應(yīng)用整數(shù)值碼序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)和二進(jìn)制序列a=(…,a0,a1,…,aj,aj+1,…),產(chǎn)生一個(gè)新序列d,序列d的一般元素表達(dá)式如下:
dj=cjTc+aj (4-1)
式中,Tc和 是常量,對(duì)所有的cj滿足條件cjTc+ <Ts,通常 <Tc。
這里的d是一個(gè)實(shí)數(shù)值序列,而a是二進(jìn)制序列,c是整數(shù)值序列.現(xiàn)在我們遵循最常用的方法,假定c是企業(yè)界隨機(jī)碼序列,它的元素cj是整數(shù),且滿足
0 cj Nh-1。 碼序列c可能為周期序列,其周期表示為Np。兩種特殊情況值得討論。第一種,碼是非周期的,即 ;第二種是Np=Ns,這是最常用的一種,這時(shí)的編碼周期與二進(jìn)制碼重復(fù)的次數(shù)相等。我們必須牢記:傳輸編碼扮演了碼分多址編碼和發(fā)射信號(hào)的頻譜形成雙重角色[1]。
實(shí)數(shù)值序列d輸入到第三個(gè)模塊,即PPM調(diào)制模塊,產(chǎn)生了一個(gè)速率為Rp=Ns/Tb=1/Ts(脈沖/s)的單位脈沖(Dirac pulses ) 序列。這些脈沖在時(shí)間軸上的位置為 ,因此脈沖位置在jTs基礎(chǔ)上偏移了dj,脈沖的發(fā)生時(shí)間也可表示為( )。注意是碼序列對(duì)c信號(hào)引入了TH位移,也正因?yàn)榇耍琧被稱為TH碼。還要注意一點(diǎn)就是由PPM調(diào)制引起的位移 ,通常比TH碼引起的位移cjTc小得多,即: ,cj=0除外。Tc稱為碼片時(shí)間(chip time)。
最后一個(gè)模塊是脈沖形成濾波器,其沖激響應(yīng)為。必須保證脈沖形成濾波器輸出的脈沖序列不能有任何的重疊。
以上所有系統(tǒng)級(jí)聯(lián)以后的輸出信號(hào) 可表示如下:
(4-2)
比特間隔或比特持續(xù)時(shí)間,也即用于傳輸一個(gè)比特的時(shí)間Tb,可表示為:Tb=NsTs。在式(4-2)中,cjTc定義了脈沖的隨機(jī)性或者說(shuō)是相對(duì)于Ts整數(shù)倍時(shí)刻的抖動(dòng)。如果用隨機(jī)TH抖動(dòng) 來(lái)表示由TH編碼cjTc引起的時(shí)間上的位移,并假定 在0和 之間分布,則可得到:
(4-3)
正如前面提到的, 通常遠(yuǎn)大于 。這兩個(gè)量的整體效果是產(chǎn)生一個(gè)分布在0和 之間的時(shí)間隨機(jī)位移量,用 表示這個(gè)時(shí)間隨機(jī)位移,可得發(fā)射信號(hào)的如下表達(dá)式:
(4-4)
更一般性地概括式(4-2)所表示的信號(hào),其思想是:對(duì)于信息比特“0”和“1”,可以發(fā)射兩個(gè)不同的脈沖波形 和 來(lái)分別表示。上面分析的PPM調(diào)制的例子,引入了 這個(gè)時(shí)間位移量,它的值根據(jù)它所代表的比特而有所不同,其實(shí)是上述思想的特殊例子,其中的 是 位移以后的波形。一種更一般的表達(dá)式:
(4-5)
當(dāng)將 設(shè)置為- 時(shí),式(4-5)也表示了PAM和TH-UWB的結(jié)合,即PAM-TH-UWB模型[1]。
4.1.2 PPM-TH-UWB的發(fā)射鏈路 系統(tǒng)模型如圖4-2所示
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圖4-2 PPM-TH-UWB 發(fā)射器的系統(tǒng)模型
圖4-2中的第一個(gè)模塊表示二進(jìn)制源。這個(gè)模塊的輸出是發(fā)射到物理信道的二進(jìn)制流。第二個(gè)模塊表示重復(fù)碼編碼器。二進(jìn)制流的每一個(gè)比特都被重復(fù)次。第三個(gè)模塊仿真TH編碼和二進(jìn)PPM。這里考慮偽隨機(jī)TH碼。最后一個(gè)模塊是脈沖形成。這個(gè)模塊的沖激響應(yīng)表示要發(fā)射的UWB信號(hào)的基本脈沖波形[1]。
4.1.3 PPM-TH-UWB 仿真結(jié)果及其分析
圖(4-3)顯示了參數(shù)設(shè)置如下時(shí)所產(chǎn)生的UWB信號(hào)
以dBm為單位的平均發(fā)射功率Pow, 信號(hào)的抽樣頻率fc, 由二進(jìn)制源產(chǎn)生的比特?cái)?shù)numbits, 平均脈沖重復(fù)時(shí)間Ts(單位為秒),每個(gè)比特映射的脈沖數(shù)Ns, 碼片時(shí)間Tc(秒), 跳時(shí)碼的碼元最大值Nh和周期Np,沖激響應(yīng)持續(xù)時(shí)間Tm, 脈沖波形形成因子tau(秒), PPM時(shí)移dPPM(秒)。
Stx: Pow=-30, fc=50e9, numbits =2, Ts=3e-9, Ns=5,
Tc=1e-9, Nh=3, Np=5, Tm=0.5e-9, tau=0.25e-9,
dPPM=0.5e-9
由圖4-3中可以看到輸出序列的前五個(gè)脈沖在其對(duì)應(yīng)時(shí)隙的中間位置,而后五個(gè)脈沖則在其對(duì)應(yīng)時(shí)隙的起始位置。
圖4-3 PPM-TH-UWB 發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)
圖4-4 PPM-TH-UWB的幅度譜
由圖4-4可以看出,TH編碼和PPM調(diào)制都對(duì)幅度譜的高斯形狀產(chǎn)生扭曲。PPM-TH-UWB信號(hào)的幅度譜將完全包含在無(wú)TH編碼和無(wú)PPM調(diào)制的幅度譜包絡(luò)中,這是因?yàn)橐酝瑯拥男螤詈屯瑯拥钠骄β蕚鬏數(shù)乳g隔脈沖的結(jié)果。
4.2 PAM-DS-UWB調(diào)制方式
4.2.1 直接序列超寬帶信號(hào)的產(chǎn)生
直接序列擴(kuò)譜(DS-SS)是一種著名的數(shù)字調(diào)制方式。這里,我們先回顧DS-SS的基本原理,并把主要精力放在它在UWB的延伸方面。
具有UWB特性的信號(hào)可以通過(guò)下面的過(guò)程產(chǎn)生:首先,用偽隨機(jī)碼或二進(jìn)制PN碼序列對(duì)要發(fā)射的二進(jìn)制進(jìn)行編碼;其次,對(duì)一串窄脈沖進(jìn)行幅度調(diào)制。這一過(guò)程可以看做是目前使用DS-SS系統(tǒng)的一種極端方式,此時(shí)脈沖在時(shí)域上是具有典型時(shí)間的奈奎斯特型脈沖或方波。讓脈沖寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于切普間隔,很容易得到DS-SS-UWB的解析表達(dá)式。在傳統(tǒng)的DS-SS系統(tǒng)中,RF發(fā)射信號(hào)是對(duì)載波進(jìn)行幅度調(diào)制后得到的,通常使用二進(jìn)制相移鍵控BPSK方式。而在DS-UWB中,如果沒(méi)有專門的要求,這一過(guò)程可省略。[1]
更詳細(xì)地,上述信號(hào)可以通過(guò)如下過(guò)程產(chǎn)生(見圖所示發(fā)射鏈路)。
SHAPE \* MERGEFORMAT 圖4-5 PAM-DS-UWB 信號(hào)的發(fā)射方案
假定待發(fā)射的二進(jìn)制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…),其速率為Rb=1/Tb (b/s),圖4-5中的第一個(gè)系統(tǒng)將每個(gè)比特重復(fù)Ns次,得到序列:(…,b0,b0,…,b0,b1,b1,…,b1,…,bk,bk,…,bk,bk+1,bk+1,…,bk+1,…)=a*,其速率為Rcb=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。與TH方式相似,系統(tǒng)引入的冗余相當(dāng)于一個(gè)參數(shù)為(Ns,1)的重復(fù)碼編碼器。
第二個(gè)系統(tǒng)將a*序列轉(zhuǎn)換成只含有正值和負(fù)值元素的序列a=(…,a0,…,a1,…,aj,aj+1,…),轉(zhuǎn)換公式為:( ).
發(fā)射編碼器將一個(gè)由 1組成、周期為Np的二進(jìn)制碼序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)應(yīng)用到序列a=(…,a0,…,a1,…,aj,aj+1,…),產(chǎn)生一個(gè)新序列d=a·c,其組成元素dj=ajcj。通常假定Np等于Ns,更具一般性的假定是Np等于Ns的整數(shù)倍。注意,序列d的元素值為 1,這一點(diǎn)與序列a相同,其速率為Rc=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。
序列d進(jìn)入第三個(gè)系統(tǒng)——PAM調(diào)制器,產(chǎn)生一個(gè)速率為Rp=Ns/Tb=1/Ts (脈沖/s)的單位脈沖(Dirac脈沖 )序列,其位置在jTs處[6]。
調(diào)制器輸出的信號(hào)進(jìn)入沖洲響應(yīng)為p(t)的脈沖形成濾波器。在傳統(tǒng)的DS-SS系統(tǒng)中,沖激響應(yīng)p(t)是持續(xù)時(shí)間為Ts的矩形脈沖。而在DS-UWB系統(tǒng)中,與TH方式相似,p(t)是持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)小于Ts的脈沖。
以上系統(tǒng)級(jí)聯(lián)后的輸出信號(hào)可以表示為
(4-6)
注意,與TH方式相似,比特間隔或比特持續(xù)時(shí)間,即傳輸一個(gè)比特所用的時(shí)間是Tb=NsTs。
輸出的波形顯然是一個(gè)PAM波形。很容易知道,由于沒(méi)有時(shí)移而且脈沖以規(guī)則的時(shí)間間隔出現(xiàn),計(jì)算式(4-6)所示信號(hào)的PSD要比計(jì)算式(4-2)所示信號(hào)的PSD更容易。
上述方式的一種變形是使用PPM調(diào)制器代替PAM調(diào)制器,得到的信號(hào)可表示為:
(4-7)
注意到在式(4-7)中,由于碼的偽隨機(jī)特性,編碼會(huì)起到白化頻譜的作用。
4.2.2 PAM-DS-UWB 發(fā)射鏈路 其系統(tǒng)模型如圖4-6所示.
SHAPE \* MERGEFORMAT
圖4-6 PAM-DS-UWB 發(fā)射機(jī)系統(tǒng)模型
圖4-6中的前兩個(gè)模塊分別表示二進(jìn)制源和重復(fù)碼編碼器。第三個(gè)模塊是在重復(fù)碼編碼器的輸出端實(shí)現(xiàn)DS編碼和二進(jìn)制PAM調(diào)制。我們考慮偽隨機(jī)DS碼,分配給一般用戶的是長(zhǎng)度為NP的二進(jìn)制碼序列。最后一個(gè)模塊是脈沖形成器[1]。
4.2.3 PAM-DS-UWB 仿真結(jié)果及其分析
圖4- 7 由PAM-DS-UWB發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)
圖(4-7)顯示了參數(shù)設(shè)置如下時(shí)所產(chǎn)生的UWB信號(hào)
以dBm為單位的平均發(fā)射功率Pow, 信號(hào)的抽樣頻率fc, 由二進(jìn)制源產(chǎn)生的比特?cái)?shù)numbits, 平均脈沖重復(fù)時(shí)間Ts(單位為秒),每個(gè)比特映射的脈沖數(shù)Ns, 碼片時(shí)間Tc(秒), 跳時(shí)碼的碼元最大值Nh和周期Np,沖激響應(yīng)持續(xù)時(shí)間Tm, 脈沖波形形成因子tau(秒), PPM時(shí)移dPPM(秒)。
Stx: Pow=-30, fc=50e9, numbits =2, Ts=2e-9,
Ns=10, Np=10, Tm=0.5e-9,
tau=0.25e-9,
這個(gè)信號(hào)由兩組脈沖序列組成,每組包含10個(gè)脈沖,每組映射信息源的一個(gè)比特。從圖4-7中可以看出每二組的10個(gè)脈沖與第一組的10個(gè)脈沖在極性上是相反的。
圖4-8 PAM-DS-UWB的幅度譜
由圖4-8可以看出,幅度譜的包絡(luò)具有基本脈沖的傅氏變換的形狀,即高斯形狀。且Np(信號(hào)每比特發(fā)射脈沖數(shù))值越大,圖形分布越寬,即幅度峰值越小。
4.3 OFDM調(diào)制技術(shù)
4.3.1 概述
多頻帶(MB)方式與本章前兩節(jié)分析研究的IR原理不同。根據(jù)2002年,F(xiàn)CC公布的UWB定義,帶寬超過(guò)500MHz的信號(hào)都是UWB信號(hào)。因此,按照FCC規(guī)定的頻帶范圍3.1~10.6GHz,將此7.5 GHz的帶寬分割成最小帶寬為500MHz的若干個(gè)頻帶。為了盡量減小同窄帶通信系統(tǒng)的相互干擾,UWB采用較小的功率,于是UWB信號(hào)對(duì)于窄帶通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)相當(dāng)于熱噪聲,并不被窄帶通信系統(tǒng)的接收機(jī)檢測(cè)到,也可以避免特定頻帶上的非人為干擾[1]。
在每個(gè)子頻帶內(nèi)可以使用不同的數(shù)據(jù)調(diào)制類型,并不一定要用IR方式,正確的頻譜帶寬可以通過(guò)合適的比特速率實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用最廣泛的是眾所周知的正交頻分復(fù)用(OFDM)。
4.3.2 多頻段OFDM-UWB信號(hào)產(chǎn)生
一個(gè)已調(diào)的OFDM信號(hào)由調(diào)制在不同載波頻率 上的同個(gè)并行發(fā)射的信號(hào)組成。這些載波等間隔地位于頻域上,其間隔為 。OFDM調(diào)制器輸入的二進(jìn)制序列每K比特編為一組,以產(chǎn)生具有N個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)塊{ },這里假定 是L個(gè)可能的取值中的一個(gè),K=N1bL。最后,每個(gè)符號(hào)調(diào)制一個(gè)不同的載波。為了并行傳輸數(shù)據(jù)塊的N個(gè)符號(hào),不同的調(diào)制載波信號(hào)在頻率上必須正交[8]。
所有調(diào)制器使用相同的矩形波,其持續(xù)時(shí)間為T:
(4-8)
如果符號(hào) 在星座圖中的點(diǎn)用 表示,OFDM信號(hào)中有N個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)塊的表達(dá)式如下[1]:
(4-9)
而相應(yīng)的復(fù)包絡(luò)是
(4-10)
其中 ,S(t)是周期為T0的周期函數(shù)。
式(4-9)中OFDM信號(hào)的數(shù)字變換相當(dāng)于傳輸式(4-10)中復(fù)數(shù)包絡(luò)的抽樣值,也就是說(shuō)傳輸序列可表示如下:
(4-11)
tc是抽樣周期。
仿真OFDM調(diào)制信號(hào),考慮的是OFDM各個(gè)載波使用QPSK調(diào)制的情況。仿真整個(gè)發(fā)射鏈路,產(chǎn)生式(4-9)的信號(hào)。
4.3.3 OFDM仿真結(jié)果及其分析 要發(fā)射的總比特?cái)?shù)numbits; 調(diào)制信號(hào)的中心頻率fp; 抽樣頻率fc; 每個(gè)符號(hào)在其相應(yīng)載波上的傳輸時(shí)間T0; 循環(huán)前綴的持續(xù)時(shí)間TP;保護(hù)間隔時(shí)間TG, 矩形脈沖響應(yīng)的幅度為A, OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)N。
(1) numbits=8; fp=1e9; fc=50e9; T0=242.4e-9;
TP=60.6e-9; TG=70.1e-9; A=1; N=4;
圖4-9 OFDM-UWB信號(hào)
圖4-10 OFDM-UWB幅度譜
圖4-10中的幅度譜由子載波的幅度譜疊加而成。
(2)numbits=8; fp=1e9; fc=50e9; T0=242.4e-9;
TP=0; TG=50e-9; A=1; N=2;
圖4-11 OFDM-UWB信號(hào)圖
圖4-11 OFDM-UWB信號(hào)幅度譜
對(duì)比以上兩圖,可以看出,在同樣的時(shí)間里為了傳輸更多的符號(hào),是以增加帶寬為代價(jià)的,也就是增加子載波的數(shù)量。
4.4 總結(jié)
通過(guò)一系列的仿真,我們可以得出以下結(jié)論:PAM、PPM兩種調(diào)制方法主要是為了進(jìn)行信息數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)脈沖的調(diào)制,而信號(hào)中的偽隨機(jī)TH碼和DS碼主要是為了產(chǎn)生信號(hào)的頻譜,使信號(hào)的功率譜密度在采用偽隨機(jī)碼調(diào)制后變得更加平滑,不能干擾到其它已經(jīng)存在的窄帶系統(tǒng)[9]。
OFDM具有良好的抗多徑干擾性能,通過(guò)頻率的合理選擇,能夠同現(xiàn)存的窄帶系統(tǒng)和開放頻段的通信系統(tǒng)具有很好的共存性,同傳統(tǒng)的超寬帶系統(tǒng)相比有很大的優(yōu)勢(shì)[11]。
5 性能分析及應(yīng)用前景
5.1 脈位調(diào)制(PPM)和脈幅調(diào)制(PAM)
脈位調(diào)制(PPM)是一種利用脈沖位置承載數(shù)據(jù)信息的調(diào)制方式。按照采用的離散數(shù)據(jù)符號(hào)的狀態(tài)數(shù)可以分為二進(jìn)制PPM(2PPM)和多進(jìn)制(MPPM)。在這種調(diào)制方式中,一個(gè)脈沖重復(fù)周期內(nèi)脈沖可能出現(xiàn)的位置有2個(gè)或M個(gè),脈沖位置與符號(hào)狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)。根據(jù)相鄰脈位之間距離與脈沖寬度之間關(guān)系,又可分為部分重疊的PPM和正交PPM(OPPM)。在部分重疊的PPM中,為保證系統(tǒng)傳輸可靠性,通常選擇相鄰脈位互為脈沖自相關(guān)函數(shù)的負(fù)峰值點(diǎn),從而使相鄰符號(hào)的歐氏距離最大化。在OPPM中,通常以脈沖寬度為間隔確定脈沖位置。接收機(jī)利用相關(guān)器在相應(yīng)位置進(jìn)行相干檢測(cè)。鑒于UWB系統(tǒng)的復(fù)雜度和功率限制,實(shí)際應(yīng)用中,常用的調(diào)制方式為2PPM或2OPPM[3]。
PPM的優(yōu)點(diǎn)在于:它僅需要根據(jù)數(shù)據(jù)符號(hào)控制脈沖位置,不需要進(jìn)行脈沖幅度和極性的控制,便于以較低的復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)。因此,PPM是UWB系統(tǒng)廣泛采用的調(diào)制方式。但是,由于PPM信號(hào)為單極性,其輻射譜中往往存在幅度較高的離散譜線。對(duì)此超寬帶信號(hào)的幅度譜仿真也證明了這一點(diǎn)。如果不對(duì)這些譜線進(jìn)行抑制,將很難滿足FCC對(duì)輻射譜的要求[10]。
脈幅調(diào)制(PAM)是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)最為常用的調(diào)制方式之一。在UWB系統(tǒng)中,考慮到實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和功率有效性,不宜采用多進(jìn)制PAM(MPAM)。UWB系統(tǒng)常用的PAM有兩種方式:開關(guān)鍵控(OOK)和二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)。前者可以采用非相干檢測(cè)降低接收機(jī)復(fù)雜度,而后者采用相干檢測(cè)可以更好地保證傳輸可靠性[3]。
當(dāng)發(fā)射能量相同時(shí),使用二進(jìn)制PAM調(diào)制的信號(hào)可以比使用二進(jìn)制PPM調(diào)制的信號(hào)獲得更好的性能。
5.2 OFDM調(diào)制
OFDM有很多優(yōu)點(diǎn):能夠提供較大的系統(tǒng)容量,具有較強(qiáng)的抗多徑干擾、抗頻率選擇性衰落和頻率擴(kuò)散能力,適應(yīng)多徑和移動(dòng)信道傳播條件,能夠適應(yīng)不同設(shè)計(jì)需求,靈活分配數(shù)據(jù)容量和功率,可提供靈活的高速和變速綜合數(shù)據(jù)傳輸可以實(shí)現(xiàn)較高的安全傳輸性能,允許數(shù)據(jù)在復(fù)數(shù)的高速的射頻上被編碼。由于OFDM技術(shù)的良好性能使得它在無(wú)線通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用[12]。
OFDM技術(shù)是將頻道資源分成若干個(gè)子信道,每個(gè)子信帶再采用一定的調(diào)制技術(shù),提高頻率利用率。OFDM可與PPM、PAM等結(jié)合使用,將會(huì)有性能更好的調(diào)制技術(shù)出現(xiàn)。
5.3 UWB的應(yīng)用前景
超寬帶技術(shù)在通信、雷達(dá)和無(wú)線定位等領(lǐng)域都將有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái),人們對(duì)超寬帶技術(shù)深入的研究使超寬帶技術(shù)在系統(tǒng)理論、功率放大器、脈沖的產(chǎn)生與接收、同步、集成電路等方面取得了重大進(jìn)步,尤其是在超寬帶無(wú)線產(chǎn)生領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步,使超寬帶通信成為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分成為可能。
相對(duì)于傳統(tǒng)的窄帶無(wú)線通信系統(tǒng),超寬帶無(wú)線產(chǎn)生系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點(diǎn)和潛力,使超寬帶無(wú)線產(chǎn)生成為中短距無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的理想接入技術(shù)。根據(jù)產(chǎn)生速率不同,擠兌超寬帶無(wú)線傳輸系統(tǒng)也具有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。
利用超寬帶技術(shù)可以提供高數(shù)據(jù)率傳輸?shù)哪芰εc定位功能,可以設(shè)計(jì)依賴定位信息優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源管理的WPAN或WLAN,并應(yīng)用于多媒體傳輸、計(jì)算機(jī)通信和家庭娛樂(lè)等領(lǐng)域。
利用脈沖超寬帶信號(hào)對(duì)障礙物的良好穿透特性與精確測(cè)距功能,可以設(shè)計(jì)既具有通信功能也具有定位功能的超寬帶脈沖無(wú)線通信與定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括傳輸距離遠(yuǎn)(通信速率低)、頒布式移動(dòng)定位、便攜、超低成本、超低功耗、定位可靠性和精度高等特點(diǎn)。因而可以廣泛用于傳感器網(wǎng)絡(luò)、消防、公共安全、庫(kù)存盤點(diǎn)、人員監(jiān)護(hù)與救生等重要領(lǐng)域。利用超寬帶脈沖信號(hào)低截獲概率、保密性高和體積小的優(yōu)點(diǎn),該系統(tǒng)還可以應(yīng)用與偵察、情報(bào)收集、傷員救護(hù)、武器制導(dǎo)等軍事領(lǐng)域[8]。
超寬帶信號(hào)具有很低的輻射功率,而這樣的輻射功率分布在某些方面GHz的頻率范圍內(nèi),功率譜密度極低,類似白噪聲頻譜,具有低干擾、低截獲概率特性;同時(shí)由于使用窄脈沖為信號(hào)載體并采用跳時(shí)擴(kuò)頻,接收端必須已知發(fā)射端擴(kuò)頻碼的條件下才能解調(diào)出發(fā)射數(shù)據(jù)來(lái),加上它對(duì)多徑干擾具有很好的魯棒特性,非常適合在軍事保密通信的應(yīng)用。非常低的輻射功率可以避免過(guò)量的電磁波對(duì)人體的傷害[7]。
結(jié)論
超寬帶無(wú)線通信技術(shù)是目前發(fā)展的熱門技術(shù)。它以其自身的優(yōu)點(diǎn),被研究人員廣泛關(guān)注。超寬帶無(wú)線電技術(shù)大體包括基帶脈沖傳輸方式和帶通載波調(diào)制傳輸?shù)姆绞絻纱箢悺C}沖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是把信息調(diào)制在離散脈沖信號(hào)上發(fā)射,而帶通載波調(diào)制傳輸?shù)奶攸c(diǎn)則是把信息調(diào)制在正弦載波上發(fā)射。本論文是以采用基帶脈沖傳輸技術(shù)的經(jīng)典超寬帶無(wú)線電通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究的。
為了更好地了解超寬帶通信系統(tǒng),本文先概括地介紹了超寬帶無(wú)線通信的基礎(chǔ)知識(shí)。接著將仿真的基本工具M(jìn)ATLAB的使用說(shuō)明簡(jiǎn)單介紹。然后,重點(diǎn)介紹超寬帶通信的調(diào)制方式,主要包括對(duì)TH-PPM、DS-PAM和OFDM調(diào)制方式的介紹,并通過(guò)仿真圖像加以對(duì)比,說(shuō)明調(diào)制方式的優(yōu)缺點(diǎn)。
常采用不同的調(diào)制方案,對(duì)系統(tǒng)傳輸速率、搞多徑干擾能力有很大影響。對(duì)它們進(jìn)行分析比較,對(duì)系統(tǒng)調(diào)制信號(hào)的設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。通常,在一個(gè)通信系統(tǒng)中,應(yīng)用何種調(diào)制方式不僅要看調(diào)制方式本身性能,還要根據(jù)系統(tǒng)總的設(shè)計(jì)加以考慮。
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1、SDH系統(tǒng)
SDH是指同步數(shù)字系列,是在SONET的基礎(chǔ)上形成的主要針對(duì)光纖傳輸?shù)男碌臄?shù)字傳輸網(wǎng)體制。它在應(yīng)用過(guò)程中的主要原理是在信號(hào)通過(guò)某種形式固定在某個(gè)結(jié)構(gòu)上,并使光纖通過(guò)其進(jìn)行傳送,以一定的速率并且通過(guò)技術(shù)手段使光纖信號(hào)轉(zhuǎn)換成基本的電信號(hào),并使其在通過(guò)電纜和DDF接到所需用戶的端口。這種傳送信號(hào)的方式在發(fā)展過(guò)程中形成了全球統(tǒng)一的數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn),提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
2、WDM系統(tǒng)
WDM是波分復(fù)用系統(tǒng),是一種可以提高光纖頻率帶寬利用率的系統(tǒng)。WDM系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是使信號(hào)在光纖的傳播過(guò)程中能夠適應(yīng)不同的波長(zhǎng),這種技術(shù)采用了光發(fā)射機(jī)來(lái)進(jìn)行信號(hào)的傳送,將不同波長(zhǎng)的信號(hào)附著在一根光纖上,使其先復(fù)用再在節(jié)點(diǎn)處解復(fù)用,這項(xiàng)技術(shù)節(jié)省了大量的中間環(huán)節(jié),使信息傳輸速度更加快速、穩(wěn)固。
3、MSTPMSTP是以SDH為核心來(lái)實(shí)現(xiàn)多種線路的速率
MSTP具有多種技術(shù)的融合優(yōu)勢(shì),同時(shí)也具有了一些新的特點(diǎn),不僅提供了ATM、以太網(wǎng)、RPR、MLSP等多方面的功能,還能夠充分滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的匯集、與整合要求。在信息傳輸過(guò)程中MSTP不僅能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行整合,還可以滿足人們對(duì)信息管理的要求,在降低成本的同時(shí)提高的相應(yīng)的傳輸效率。
4、ASONASON是通過(guò)智能化來(lái)完成光網(wǎng)絡(luò)交換連接的傳送網(wǎng)
是在通信工程中最具核心意義的發(fā)展項(xiàng)目,數(shù)據(jù)信息傳輸速度快、容量大、安全性強(qiáng)在同領(lǐng)域項(xiàng)目的比較下具有較大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在傳輸及管理過(guò)程中自身的適用性更強(qiáng),在可擴(kuò)展性方面也具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì),相較于以往的傳輸管理體系更能適應(yīng)對(duì)信息需求不斷增強(qiáng)的現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展。
二、通信工程傳輸技術(shù)的應(yīng)用
1、長(zhǎng)途干線的傳輸網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用
SDH憑借具有較強(qiáng)的同步復(fù)用能力與較強(qiáng)的網(wǎng)管系統(tǒng)因而得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用,它不單單可以在通信工程的傳輸技術(shù)中廣泛應(yīng)用,同時(shí)在管理運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)信息傳輸方面具有絕對(duì)化的優(yōu)勢(shì),它的傳輸信息的可靠性與靈活性使得SDH與WDM、ASON、DWDM等進(jìn)行相互組合,調(diào)配其兼容性,發(fā)揮各自的長(zhǎng)處,減少相對(duì)成本,從而建立起適合長(zhǎng)途干線傳輸?shù)男阅芊€(wěn)定、功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
2、本地骨干傳輸網(wǎng)的應(yīng)用
本地傳輸網(wǎng)的的布局要求一般對(duì)容量要求較小,可以根據(jù)各種傳輸技術(shù)的特點(diǎn)來(lái)分配,來(lái)實(shí)現(xiàn)本地的信息傳輸過(guò)程的要求,本地的信息傳輸雖然距離短,但相較與長(zhǎng)途干線的信息傳輸要更加復(fù)雜化,包括各個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)等等。所以綜合考慮成本及傳輸速率等,一般情況下,本地傳輸網(wǎng)中的主要節(jié)點(diǎn)往往都集中在城市,采用WDM與DWDM具有較強(qiáng)的性價(jià)比和實(shí)用性,在系統(tǒng)維護(hù)、升級(jí)、管理等方面具有較大的優(yōu)勢(shì)。
3、寬帶局域網(wǎng)和接入網(wǎng)中的應(yīng)用
通信工程的傳輸技術(shù)在寬帶局域網(wǎng)和接入網(wǎng)中的應(yīng)用是十分普遍且具有時(shí)展意義的,目前個(gè)人用于記入到Internet和有線電視最主要的方式Modem、ASDL和HFC等,企業(yè)用戶則采用LAN接入,這些接入方式都是以SDH接入傳輸網(wǎng),利用ADM提供的靈活的接入口來(lái)滿足不同寬帶用戶的需求。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)接入是當(dāng)前各項(xiàng)發(fā)展中最為活躍的,人們?cè)趯W(xué)習(xí)及工作過(guò)程中對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的需求是不容小覷的,通信工程在傳輸技術(shù)中的這項(xiàng)應(yīng)用將為其帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)利益。
三、通信工程中傳輸技術(shù)應(yīng)用的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
1、ASON技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展
在未來(lái)的發(fā)展進(jìn)程中,ASON技術(shù)能夠結(jié)合大容量的特點(diǎn)與保護(hù)能力強(qiáng)的特點(diǎn),使得其在未來(lái)應(yīng)用過(guò)程中可以更容易實(shí)現(xiàn)智能化地網(wǎng)絡(luò)交接,所以ASON在發(fā)展演變進(jìn)程中具有相對(duì)的優(yōu)勢(shì),例如先進(jìn)性、可靠性、恢復(fù)性及保護(hù)性等功能,能夠自動(dòng)搜索和發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源,并且為市場(chǎng)需求提供多種準(zhǔn)備條件,保證通信工程流通順暢,所以ASON在未來(lái)發(fā)展進(jìn)程中具有很大的空間。
2、小型化的發(fā)展趨勢(shì)
通信工程的小型化發(fā)展趨勢(shì)是信息傳輸技術(shù)的又一個(gè)特點(diǎn),顧名思義,小型化就是將設(shè)備設(shè)施與產(chǎn)品外形精簡(jiǎn)化,不僅方便運(yùn)輸安裝,而且占地面積小,更加受到人們的喜愛。未來(lái)電子產(chǎn)品的發(fā)展進(jìn)程中一般都是以越來(lái)越精簡(jiǎn)化取勝,在相對(duì)更靈活的設(shè)施設(shè)備中卻涵蓋著更加豐富的使用功能,這是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
3、多功能化的發(fā)展趨勢(shì)
同前面所講的小型化發(fā)展趨勢(shì)是一個(gè)道理,多功能化也將以方便的服務(wù)成為適應(yīng)潮流的必需品,在客戶自主選擇的過(guò)程中,小型且多功能的設(shè)備是首要考慮的因素。將多種功能集中在一個(gè)設(shè)備上,不僅節(jié)省成本及空間,更加減少輻射帶來(lái)的危害,其優(yōu)勢(shì)就是通過(guò)將以往的單一傳送信號(hào)的設(shè)備替換為具有直接接入功能設(shè)備,以此增加了設(shè)備的功能和用途,提高了傳輸設(shè)備增值業(yè)務(wù)的能力。
四、小結(jié)
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 部級(jí)期刊
中華人民共和國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 省級(jí)期刊
江蘇省通信管理局主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 省級(jí)期刊
湖北通信服務(wù)公司主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 部級(jí)期刊
中國(guó)電子科技集團(tuán)公司主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 部級(jí)期刊
中國(guó)通信學(xué)會(huì)主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 省級(jí)期刊
湖北省通信管理局主辦