導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇數(shù)字信號(hào)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

全橋逆變器采用的是絕緣柵雙極晶體管，控制方式為有限雙極性控制[4]，如圖2所示。全橋逆變器的工作原理為：接通任一橋臂的兩個(gè)絕緣柵雙極晶體管，如IGBT1和IGBT3，接通時(shí)間ton，其值為DTs/2，（D為占空比，Ts為交替接通周期）。另一橋臂的晶體管IGBT2和IGBT4依次接通Ts/2。除IGBT1與IGBT4同時(shí)接通或IGBT2與IGBT3同時(shí)接通外，高頻變壓器的一次電壓和輸出電壓均為零。受負(fù)載電感的影響，負(fù)載處在一個(gè)交替接通周期內(nèi)可以形成穩(wěn)定的恒定電流。脈寬調(diào)制脈沖的寬度和負(fù)載的性質(zhì)共同決定了負(fù)載電流的大小。在晶體管IGBT2和IGBT4的脈寬調(diào)制波形設(shè)置一個(gè)死區(qū)時(shí)間，以防所有開關(guān)管同時(shí)接通而產(chǎn)生短路。輸出電流的調(diào)節(jié)通過IGBT1和IGBT3驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈寬調(diào)節(jié)。

2數(shù)字脈寬調(diào)制

作為逆變電路的核心，輸入信號(hào)經(jīng)脈寬調(diào)制器與給定值比較后，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ㄕ伎毡鹊拿}沖信號(hào)輸出并驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)而對(duì)整個(gè)逆變電源的輸出進(jìn)行調(diào)整和控制。數(shù)字信號(hào)處理器中自帶有脈寬調(diào)制模塊，該模塊中具有8個(gè)I/O引腳，組成編號(hào)為PWM1H/PWM1L、PWM2H/PWM2L、PWM3H/PWM3L、PWM4H/PWM4L的4個(gè)高/低端引腳對(duì)，并分別由4個(gè)占空比發(fā)生器控制。I/O引腳對(duì)低端與高端的狀態(tài)在負(fù)載互補(bǔ)時(shí)恰好相反。脈寬調(diào)制模塊具有4種工作模式，能夠?qū)崿F(xiàn)有限雙極性控制。數(shù)字脈寬調(diào)制流程如圖3所示，其工作模式由脈寬調(diào)制時(shí)基控制寄存器設(shè)定。引腳對(duì)PWM1H/PWM1L設(shè)置為遞增/遞減模式時(shí)，可以控制全橋逆變器中的晶體管IGBT2和IGBT4；引腳對(duì)PWM2H/PWM2L設(shè)置為雙更新模式時(shí)，可以控制全橋逆變器中的晶體管IGBT1和IGBT3。無論何種工作模式，脈寬調(diào)制的定時(shí)周期均通過控制寄存器實(shí)現(xiàn)。IGBT2和IGBT4的占空比由占空比寄存器1設(shè)定，并在有限雙極性控制模式下設(shè)置為1；IGBT1和IGBT3的占空比由占空比寄存器2設(shè)定，并在有限雙極性控制模式下不斷更新，其更新數(shù)據(jù)由PI控制模塊根據(jù)反饋電流或電壓計(jì)算得到。脈寬調(diào)制時(shí)基控制寄存器的值在實(shí)時(shí)控制過程中不斷增加，并不斷與占空比寄存器的值進(jìn)行比較，直至兩者相等時(shí)輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，并通過設(shè)置置位比較控制寄存器將輸出信號(hào)分為低有效和高有效。通過設(shè)置脈寬調(diào)制模塊自帶死區(qū)時(shí)間發(fā)生器的控制位，可以為PWM1H/PWM1L的死區(qū)時(shí)間設(shè)置插入位置和大小。2.3PI調(diào)節(jié)對(duì)于對(duì)象為慣性環(huán)節(jié)或滯后環(huán)節(jié)的連續(xù)控制系統(tǒng)，理想的控制方法是比例+積分（PI）控制，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定后不會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)誤差。由于高頻逆變電源的對(duì)象為二階慣性環(huán)節(jié)，因此適于采用增量式PI控制[5]。在由數(shù)字信號(hào)處理器控制的逆變電路中，采用軟件得到的高頻方波信號(hào)具有精準(zhǔn)的占空比和頻率，如圖4所示。圖中Ig和If分別為基準(zhǔn)電流和實(shí)測(cè)電流，e為兩者的差值，即電流偏差，Ig為數(shù)字信號(hào)處理器產(chǎn)生的方波電流。PI調(diào)節(jié)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制對(duì)象分別為脈寬調(diào)制模塊和全橋逆變電路。即將電流偏差e輸入PI控制器，由脈寬調(diào)制模塊輸出脈沖信號(hào)，以調(diào)節(jié)逆變電路的交替接通，進(jìn)而控制電流。

3實(shí)驗(yàn)研究

篇2

教學(xué)中要注重教學(xué)方法和手段的推陳出新，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，強(qiáng)調(diào)基本概念和原理的正確理解，教學(xué)中應(yīng)特別注意以下幾個(gè)方面。

(一)優(yōu)化教學(xué)方法上好“緒論”課，以知識(shí)的應(yīng)用提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。目前，有相當(dāng)一部分學(xué)生“信號(hào)與系統(tǒng)”學(xué)得不好，主要原因是學(xué)習(xí)積極性不高，看到滿篇的公式就害怕，由此對(duì)課程學(xué)習(xí)失去信心。針對(duì)這種情況，教師要在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性方面下功夫。教師需用啟發(fā)式教學(xué)取代以教師、課堂、課本為中心的灌輸式教學(xué)?？衫谩熬w論”課激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情:利用多媒體著重介紹數(shù)字信號(hào)處理在通信、語(yǔ)音和圖像處理等領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，如，手機(jī)的DSP芯片、門禁系統(tǒng)、心電信號(hào)濾波、數(shù)字圖像處理、視頻監(jiān)控、微信等，讓學(xué)生明白該課程的重要性及其應(yīng)用領(lǐng)域，提升學(xué)生對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的興趣與學(xué)習(xí)積極性。在教學(xué)過程中靈活設(shè)置教學(xué)情境，增加互動(dòng)環(huán)節(jié)，多做一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，拓展思維、增強(qiáng)信心。淡化公式推導(dǎo)，著重強(qiáng)調(diào)概念的物理意義和聯(lián)系。由于教材中大部分定理和結(jié)論是通過推導(dǎo)得出的，一些學(xué)生過于注重公式推導(dǎo)或證明。其實(shí)，授課時(shí)只需詳細(xì)推導(dǎo)典型公式，把一些重要的公式講清楚，類似的內(nèi)容可讓學(xué)生課后自學(xué)。課堂上教師要盡可能淡化推導(dǎo)和解題技巧，強(qiáng)調(diào)所得出結(jié)論的物理意義和工程應(yīng)用，將抽樣、頻譜分析、濾波等工程應(yīng)用案例穿插于理論教學(xué)中，讓工程應(yīng)用成為“數(shù)字信號(hào)處理”教學(xué)中的主線，做到數(shù)學(xué)概念、物理意義、工程應(yīng)用三者并重，［4］提高學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的目的性和主動(dòng)性。突出重難點(diǎn)，靈活采用多種教學(xué)方法。教學(xué)過程中分清主次，重難點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)講、詳細(xì)講，較簡(jiǎn)單的或應(yīng)用不多的內(nèi)容則少講或讓學(xué)生自學(xué)。教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容靈活選取不同的教學(xué)方法，如案例法、比喻法、對(duì)比法等，［5］通過分析和歸納總結(jié)的方式優(yōu)化教學(xué)方法，分解復(fù)雜問題。如，講授線性卷積時(shí)，將待卷積的兩個(gè)序列看作站成兩排等待領(lǐng)導(dǎo)接見的群眾，而卷積運(yùn)算過程相當(dāng)于領(lǐng)導(dǎo)和所接見群眾依次握手的過程。教師要善于運(yùn)用幽默形象的語(yǔ)言和高超的藝術(shù)，把抽象而枯燥無味的知識(shí)變得生動(dòng)有趣。巧用對(duì)比法。對(duì)比法能潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生將相近或相似的概念和方法進(jìn)行小結(jié)、比較和分析，不僅能更好地理解不同內(nèi)容之間的共性和個(gè)性，而且能夠培養(yǎng)發(fā)散思維能力，提高學(xué)習(xí)效率，如圖2，將ZT、DFS、DTFT、DFT幾種變換通過圖表來比較，清晰地展現(xiàn)常見變量間的關(guān)系，避免混淆。為了讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)之間的聯(lián)系、用途有清晰的認(rèn)識(shí)，可利用“知識(shí)樹”的形式把每個(gè)章節(jié)的重點(diǎn)層層分解，將所學(xué)知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)用聯(lián)系起來，便于歸納和總結(jié)(如圖2)。講解IIR和FIR濾波器設(shè)計(jì)時(shí)，先向?qū)W生講清為什么要設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器、有哪些應(yīng)用、設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器需要用到哪些知識(shí)。這樣，學(xué)生會(huì)自然而然地把所學(xué)知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來。關(guān)注師生交流和信息反饋，重視因材施教。教師要根據(jù)不同專業(yè)和學(xué)生基礎(chǔ)等方面的差異，在講課方式和側(cè)重點(diǎn)上有所區(qū)別。教師要及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法，幫扶“學(xué)困生”，提升“優(yōu)等生”。

(二)改革課堂教學(xué)模式傳統(tǒng)與現(xiàn)代教學(xué)手段并用。運(yùn)用多媒體教學(xué)能使抽象難懂的教學(xué)內(nèi)容形象化、直觀化，提高教學(xué)效率。［6］但在實(shí)際的“數(shù)字信號(hào)處理”課程教學(xué)中，過多地采用多媒體教學(xué)，教學(xué)效果并不理想。課堂中靈活運(yùn)用黑板板書、多媒體課件、Matlab或LabView軟件演示，可增強(qiáng)師生互動(dòng)。［7］難一點(diǎn)的公式推導(dǎo)和證明，仍然采用傳統(tǒng)板書方式教學(xué)，盡量放慢講課節(jié)奏，留給學(xué)生充裕的思考時(shí)間，達(dá)到深刻理解的目的。對(duì)于比較抽象的概念、原理或結(jié)論，如信號(hào)采樣及恢復(fù)、頻譜分析、循環(huán)卷積等，可借助多媒體技術(shù)將教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)、形象、高效地展示在學(xué)生面前，讓學(xué)生更清晰地理解其物理意義。建設(shè)網(wǎng)絡(luò)或視頻資源共享平臺(tái)也可避免多媒體教學(xué)課堂容量大、教學(xué)內(nèi)容難消化的問題。課后，讓學(xué)生登陸網(wǎng)絡(luò)課程，彌補(bǔ)大班教學(xué)人數(shù)過多造成的師生溝通不便、信息反饋通道不暢的問題;通過網(wǎng)絡(luò)答疑、討論和激勵(lì)制度激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)參與性。建立“學(xué)習(xí)共同體”教學(xué)模式。“學(xué)習(xí)共同體”是指由學(xué)習(xí)者及助學(xué)者(包括教師、專家、輔導(dǎo)員等)共同構(gòu)成的團(tuán)體。［8］共同體成員在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常溝通、交流，分享學(xué)習(xí)資源，共同完成特定學(xué)習(xí)任務(wù)，形成相互影響、相互促進(jìn)的學(xué)習(xí)組織。在大班教學(xué)中建立學(xué)習(xí)共同體，在課堂教學(xué)中形成師生互教、互學(xué)的互動(dòng)關(guān)系，教師在教學(xué)過程中給學(xué)生自主學(xué)習(xí)的空間，學(xué)生根據(jù)所接受的任務(wù)去發(fā)現(xiàn)、思考和解決問題，增進(jìn)協(xié)作和互動(dòng)，激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，從而改善課堂教學(xué)效果，提高學(xué)習(xí)效率。

(三)強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，高度重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)應(yīng)始終堅(jiān)持理論與實(shí)踐并重的原則。理論教學(xué)只是學(xué)習(xí)該門課程的一部分，將所學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，才能達(dá)到學(xué)以致用的目的。為此，必須加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。運(yùn)用仿真軟件教學(xué)。仿真軟件Matlab和Labview以其編程和調(diào)試簡(jiǎn)單、代碼短、效率高等特點(diǎn)深受廣大教學(xué)和科研人員的歡迎，［9］廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)、系統(tǒng)仿真等領(lǐng)域。結(jié)合幾年來“數(shù)字信號(hào)處理”課程的授課經(jīng)驗(yàn)，在課程中引入Matlab和Labview軟件，讓學(xué)生動(dòng)手完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度和廣度，有助于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)成就感，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和設(shè)計(jì)能力。CCS是TI公司推出的DSP軟件集成開發(fā)環(huán)境，它運(yùn)用圖形接口界面，提供工程管理和編輯工具。教師可以用2學(xué)時(shí)介紹DSP結(jié)構(gòu)、開發(fā)環(huán)境、DSP系列及其應(yīng)用實(shí)例。通過了解DSP仿真軟件CCS，為后續(xù)的DSP課程設(shè)計(jì)教學(xué)奠定基礎(chǔ)。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容和工程應(yīng)用的融合?！皵?shù)字信號(hào)處理”教學(xué)應(yīng)堅(jiān)持以實(shí)踐性和應(yīng)用性為教學(xué)目的，分層設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，盡量減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性、開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。革除填鴨式教學(xué)，開展“項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、案例教學(xué)”的教學(xué)模式，結(jié)合學(xué)生情況，創(chuàng)設(shè)情境，教師提出任務(wù)，學(xué)生邊學(xué)邊練，完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)，充分培養(yǎng)學(xué)生的再學(xué)習(xí)和主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。［10］針對(duì)每一章的具體內(nèi)容，在講授理論知識(shí)之前先給學(xué)生一個(gè)具體的工程應(yīng)用例子，提出問題，引導(dǎo)學(xué)生積極開動(dòng)腦筋，督促學(xué)生課后以小組為單位主動(dòng)查找相關(guān)資料，提出解決問題的方法和思路。如，在講授數(shù)字濾波器之前，教師可設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行去噪處理。同時(shí)，教師可以電子設(shè)計(jì)大賽等學(xué)科競(jìng)賽為契機(jī)，以畢業(yè)設(shè)計(jì)為導(dǎo)向，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性課題的研究，深入掌握信號(hào)處理理論，增強(qiáng)工程應(yīng)用能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，做到學(xué)以致用。

二、考核方式的改革

篇3

一取樣過程產(chǎn)生的信號(hào)損傷

在取樣的過程中對(duì)信號(hào)造成的損傷主要有：孔闌效應(yīng)、混疊效應(yīng)、過沖和振鈴。為了說明這些損傷所產(chǎn)生的原因，我們?cè)谝韵聰⑹鲋薪o出分析結(jié)果。

取樣是指用每隔一定時(shí)間的信號(hào)樣值序列來代替原來在時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)，也就是在時(shí)間上將模擬信號(hào)離散化。根據(jù)奈奎斯特取樣定理：對(duì)于最大頻率為fm的信號(hào)f(t)，當(dāng)取樣頻率fs不低于2fm時(shí)，由截止頻率為fm矩形低通濾波器可以從取樣信號(hào)中完全恢復(fù)原信號(hào)。但實(shí)際的物理過程與數(shù)字模型有不同的工程結(jié)果。

1.孔闌效應(yīng)

在數(shù)學(xué)模型的理想化狀態(tài)下理想的取樣脈沖寬度為無窮窄，取樣情況及其頻域情況如圖一所示，但在實(shí)際設(shè)備中取樣脈沖只能是有限寬度的脈沖，它的取樣情況及其頻域情況如圖一所示，很顯然具有不等于零的實(shí)際的有限寬度的取樣脈沖所引起的孔闌效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生高頻衰落。

由于信號(hào)的高頻部分反映的是視頻圖象的細(xì)節(jié)，因此高頻衰落會(huì)導(dǎo)致視頻畫面的細(xì)節(jié)模糊。針對(duì)這種情況實(shí)際工程中一般采用在將數(shù)字信號(hào)恢復(fù)成模擬信號(hào)以后通過提升高頻的辦法對(duì)這種失真進(jìn)行補(bǔ)償和校正。一般來講,由于取樣信號(hào)的頻率fs必須滿足fs>2fm,而為了減少孔闌效應(yīng)要求取樣脈沖的寬度τ盡量小,因此要滿足τ遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于取樣信號(hào)的周期T,即取樣信號(hào)的脈沖寬度要滿足1/τ>>2fm。

2．混疊效應(yīng)

在實(shí)際應(yīng)用中，為滿足奈奎斯特定理在取樣之前應(yīng)使用截止頻率為取樣頻率一半的濾波器對(duì)原信號(hào)進(jìn)行濾波，濾除可能產(chǎn)生頻譜混疊的高頻成分，以保證新處理的信號(hào)是一個(gè)有限帶寬的處理信號(hào)。理想低通濾波器特性如圖二所示，但實(shí)際的低通濾波器性能如圖三所示，因此為了盡量濾除大于1/2fc的頻率成分，就要選擇多階濾波器。如果濾波器的階數(shù)不足以達(dá)到濾除1/2fc以上的高頻分量，會(huì)引起恢復(fù)的信號(hào)中頻譜混疊效應(yīng)。混疊效應(yīng)在視頻圖象上表現(xiàn)為一種被稱為morie的漣漪狀的干擾。

3．過沖和振鈴

在保證有效的消除混疊效應(yīng)時(shí)，在上述情況已建議采用多階濾波器以滿足濾波器的帶外特性，但是取樣前的低通濾波器如果階數(shù)太大，會(huì)引起過沖和振鈴從而造成恢復(fù)的視頻信號(hào)過渡的邊沿不清晰。

針對(duì)以上兩種信號(hào)損傷造成的矛盾，主觀上選用階數(shù)少的濾波器會(huì)有利一些，因?yàn)轭l譜混疊效應(yīng)只有在圖象有超過二分之一取樣頻率以上分量時(shí)，特別是有單頻分量時(shí)才會(huì)明顯感覺到，因此是偶發(fā)事件。但過沖和振鈴效應(yīng)卻是只要有過渡邊沿就回出現(xiàn)的經(jīng)常性現(xiàn)象。因此就主觀感覺來說，減少過沖和振鈴留有一些混疊相對(duì)來講更有利一些。一般工程上出于平衡考慮取樣頻率選為fc=(2.2---2.5)fm。

另外為克服這一矛盾的方法是采用過抽樣方式，即在抽樣時(shí)用兩倍抽樣頻率抽樣，這時(shí)頻譜按兩倍抽樣頻率周期重復(fù)，重復(fù)頻譜中心頻率之間的間隔比正常情況大一倍，如圖四所示。這時(shí)抽樣前的濾波相對(duì)簡(jiǎn)單，可以用階數(shù)少、頻率特性緩降的無振鈴濾波器，然后在數(shù)字域用線形相位濾波器進(jìn)行二分之一抽取濾波器恢復(fù)到原抽樣頻率樣值。另外，在此過程中，取樣頻率增加了一倍，因此取樣脈沖的寬度只有原來的一半，從而也起到了減少孔闌效應(yīng)的作用。

二量化誤差所帶來的信號(hào)損傷

取樣過程是把模擬信號(hào)變成了時(shí)間上離散的脈沖信號(hào)，量化的過程則是進(jìn)行幅度上的離散化處理。因此在時(shí)間軸的任意一點(diǎn)上量化后的信號(hào)電平與原模擬信號(hào)電平之間在大多數(shù)情況下總是存在有一定的誤差，量化所引入的誤差是不可避免的同時(shí)也是不可逆的，由于信號(hào)的隨機(jī)性這種誤差大小也是隨機(jī)的，這種表現(xiàn)類似于隨機(jī)噪聲效果，具有相當(dāng)寬度的頻譜，因此我們又把量化誤差稱為量化噪聲。但量化誤差與噪聲是有本質(zhì)的區(qū)別的，因?yàn)槿我粫r(shí)刻量化誤差是可以從輸入信號(hào)求出的，而噪聲與信號(hào)之間則沒有這種關(guān)系。

降低量化誤差的方法最直接的就是增加量化級(jí)數(shù)減小最小量化間隔，但由此帶來碼率的增加從而要求更大的處理帶寬，一般現(xiàn)在的視頻信號(hào)均采用8比特、10比特，在信號(hào)質(zhì)量要求較高的情況下采用12比特量化。此外，我們?cè)谠O(shè)計(jì)一套系統(tǒng)的時(shí)候，可以考慮在系統(tǒng)的不同環(huán)節(jié)采用不同的比特量化，使得在系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的量化級(jí)相互錯(cuò)開，從而避免量化噪聲累積效果所產(chǎn)生的臺(tái)階效應(yīng)，這種均衡的效果可以改善整個(gè)系統(tǒng)的量化失真。一般量化比特高的環(huán)節(jié)應(yīng)該放在系統(tǒng)的前端，這樣可以使系統(tǒng)的前端對(duì)信號(hào)造成的不可恢復(fù)損傷減小到最低限度。

為了減小量化誤差我們還要正確的選擇量化方式。量化有兩種量化方式，一種是取整時(shí)只舍不入，此時(shí)產(chǎn)生的量化誤差總是負(fù)的，最大量化誤差等于兩個(gè)相鄰量化級(jí)的間隔d；另一種是取整時(shí)有舍有入，此時(shí)量化誤差有正有負(fù)，量化誤差的絕對(duì)值最大為1/2d。因此為了減少量化誤差，應(yīng)該采用有舍有入量化方式。

1．輪廓效應(yīng)

如果信號(hào)兩個(gè)相鄰量化電平相差較大，若在圖象面積較大的范圍內(nèi)，視頻信號(hào)緩變區(qū)（如漸變的藍(lán)天）能夠看出不連續(xù)的跳變，即會(huì)在圖象緩變區(qū)出現(xiàn)從一個(gè)量化電平到另一個(gè)量化電平之間的輪廓線，實(shí)際上就是圖象的等量化電平線。這種輪廓線是原圖象所沒有的，所以又稱為偽輪廓，即輪廓效應(yīng)。

一種簡(jiǎn)單而有效的消除輪廓效應(yīng)的方法是利用隨機(jī)的高斯噪聲信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生顫動(dòng)信號(hào)，疊加到被量化的信號(hào)當(dāng)中，當(dāng)顫動(dòng)信號(hào)的均方根值大于1/3d時(shí)人們便覺察不到輪廓效應(yīng)的存在。在數(shù)字電視中使用最多的顫動(dòng)信號(hào)是重復(fù)頻率為取樣脈沖的一半，峰-峰幅度為1/2d的方波，具體步驟如圖五所示。

圖五高頻顫動(dòng)的效果

由圖五比較可以看出，疊加顫動(dòng)信號(hào)的效果等效于將量化間隔由d減小到1/2d，或者說將量化級(jí)數(shù)提高了一倍（比特?cái)?shù)由n提高到n+1），從而改善了輪廓效應(yīng)。順便指出，由于模/數(shù)轉(zhuǎn)換中的取樣、量化都屬于非線形過程，難以避免會(huì)出現(xiàn)差拍干擾，采用疊加顫動(dòng)信號(hào)的方法對(duì)于消除圖象中的差拍干擾也同樣有效。同時(shí)由于顫動(dòng)信號(hào)的幅度小，頻率高，并未對(duì)圖象細(xì)節(jié)造成顯而易見的損傷。

2．顆粒雜波

如果最小量化電平不夠小，則圖象較弱信號(hào)的緩變區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)在鄰近的兩個(gè)量化電平之間產(chǎn)生由于四舍五入法則而造成的跳變，使得圖象在這個(gè)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)顆粒狀的雜波，而人的視覺對(duì)圖象弱信號(hào)緩變區(qū)的噪聲則是非常敏感的。

為了克服均勻量化時(shí)這種大信號(hào)時(shí)信噪比有余，而小信號(hào)時(shí)信噪比不足的特點(diǎn)，我們可以采用小信號(hào)時(shí)量化級(jí)間寬度小而大信號(hào)時(shí)量化級(jí)間寬度大些的非均勻量化，又叫非線形量化。值得說明一點(diǎn)，數(shù)字?jǐn)z象機(jī)信號(hào)處理大多數(shù)采用非均勻量化方式，這是由于攝象機(jī)中的光-電轉(zhuǎn)換至電視機(jī)顯象管中的電-光轉(zhuǎn)換在內(nèi)的整個(gè)電視信道必須保持線形，但是實(shí)際的電視系統(tǒng)在沒有校正之前是非線形的，因此為了使最終顯示出來的光像保持良好的線形關(guān)系，在攝象機(jī)單元必須對(duì)它進(jìn)行校正，即γ校正。而γ校正類似于非線形量化特性，因此我們可以在量化過程中采用非均勻量化方式，在提高小信號(hào)信噪比的同時(shí)也滿足了γ校正的要求。

另外，由于在實(shí)際的信號(hào)中，弱信號(hào)出現(xiàn)的概率是很大的，為了改善弱信號(hào)時(shí)的的量化信噪比，可以采用壓縮擴(kuò)張的編解碼方法。在量化之前，先利用非線形器件將信號(hào)電平高的部分進(jìn)行壓縮，然后對(duì)壓縮過的信號(hào)進(jìn)行量化，解碼后復(fù)原出的模擬信號(hào)再通過非線形器件對(duì)大幅度信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)張恢復(fù)沒壓縮之前的比例關(guān)系，這種方法相對(duì)擴(kuò)大了小信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，等效于對(duì)小信號(hào)采用量化間隔小的細(xì)量化而大信號(hào)采用粗量化，從而改善了弱信號(hào)的量化信噪比。

三壓縮編碼所帶來的信號(hào)損傷

數(shù)字電視信號(hào)數(shù)碼率太高,數(shù)據(jù)量非常大。如果直接存儲(chǔ)和傳輸不但開銷很大，而且有時(shí)設(shè)備也承受不了如此大的負(fù)荷。壓縮編碼以壓縮信源數(shù)碼率為目的，盡量減少信源各符號(hào)的相關(guān)性，使信源的傳輸效率提高。當(dāng)然，它是以犧牲圖像質(zhì)量為前提。必定會(huì)對(duì)信號(hào)造成一定的損傷。

下面針對(duì)幾種常用的圖像壓縮方式，來看一下他具體會(huì)對(duì)信號(hào)帶來什么樣的損傷呢？

（一）差值脈沖編碼（DPCM）

電視圖像基本上是由面積較大的像塊（如藍(lán)天，大地，服裝）組成。雖然每個(gè)像塊的幅值各不相同，但像塊內(nèi)各樣值的幅度是相近或相同的。換句話說，相鄰象素之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。我們就可以利用這些相關(guān)性對(duì)當(dāng)前的像素進(jìn)行預(yù)測(cè)。再利用預(yù)測(cè)值得到差值。這樣在很大的程度上降低了信源的冗余度。這種壓縮方法對(duì)視頻信號(hào)會(huì)產(chǎn)生以下問題：

1由于在當(dāng)前差值中包括當(dāng)前的量化誤差，而輸出的前一樣值又包括前一樣值的量化誤差，這就造成了量化誤差的積累。而誤差會(huì)傳播，這就使信號(hào)抗通道誤碼能力減弱。

2邊緣清晰度臨界。根據(jù)DPCM編碼思想，當(dāng)被預(yù)測(cè)值處于圖象突變邊緣時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤預(yù)測(cè)或產(chǎn)生較大的預(yù)測(cè)誤差。致使邊緣清晰度臨界。如：邊緣為黑白突變，被預(yù)測(cè)值為x，x1x2x3x4x5為已知值，由DPCM編碼可得

進(jìn)行水平一維預(yù)測(cè)x=x1=0產(chǎn)生錯(cuò)誤預(yù)測(cè)

進(jìn)行二維預(yù)測(cè)x=x1+(x4-x5)/2=1/2產(chǎn)生較大的預(yù)測(cè)誤差

（二）變換編碼

變換編碼首先對(duì)圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行某種形式的正交變換，并對(duì)變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，從而達(dá)到數(shù)據(jù)壓縮的目的。正交變換的種類很多，比如人們熟知的傅立葉變換，沃爾什哈達(dá)碼變換，哈爾變換，斜變換，余弦變換，正弦變換，K--L變換。

變換編碼中較常用的是離散余弦變換DCT，它首先將輸入圖象分成若干NXN的圖象塊，對(duì)每一小圖象塊進(jìn)行正交變換，從空間域變換到頻域。為了達(dá)到壓縮的目的，對(duì)DCT系數(shù)需作量化處理。低頻分量采用較小的量化間隔，量化誤差小，精度高。頻率越高，量化間隔愈大，精度越低。這是因?yàn)楦哳l分量只影響圖象的細(xì)節(jié)，對(duì)整塊圖象來講，沒有低頻分量重要。讀取時(shí)采用之字型。這樣的處理給信號(hào)帶來的損傷主要表現(xiàn)在：

由于高頻信息的丟失，恢復(fù)圖象中相鄰塊在邊界上產(chǎn)生較為規(guī)則的誤差分布，由于人眼對(duì)水平和垂直方向的規(guī)則誤差分布具有特殊的敏感性，使得在主觀感覺上認(rèn)為具有規(guī)則誤差分布的圖象的質(zhì)量明顯降低，從而產(chǎn)生"塊效應(yīng)"。在拍攝一幅綠草如茵的草地中，充斥畫面的草坪隨風(fēng)搖擺時(shí)，一種細(xì)塊狀的閃爍效應(yīng)是這一失真的直觀表現(xiàn)。

（三）運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)

運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)是一個(gè)有力的工具，以便減少幀間的時(shí)間冗余度，并作為用于DPCM編碼的預(yù)測(cè)技術(shù)。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償概念是以對(duì)視頻幀間運(yùn)動(dòng)的估計(jì)為基礎(chǔ)的。也就是說，若視頻鏡頭中所有物體均在空間上有一位移，那么用有限的運(yùn)動(dòng)參數(shù)來對(duì)幀間的運(yùn)動(dòng)加以描述。為了做到這一點(diǎn)，畫面一般劃分成一些不連續(xù)的象素塊，對(duì)每個(gè)這樣的象素塊，只對(duì)一個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行估算、編碼和傳送。

在MPEG壓縮算法中，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)技術(shù)用來減少幀間的時(shí)間冗余度，只對(duì)預(yù)測(cè)誤差畫面（原始畫面與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)畫面之間的差別）加以編碼。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償去除時(shí)間方向的冗余度，最多只能利用前后兩幀圖象間的相關(guān)性，效率不高。而實(shí)際上，尤其是在運(yùn)動(dòng)緩慢的圖象序列中，在連續(xù)多幀圖象間都存在著很強(qiáng)的時(shí)間相關(guān)性。正是由于它固有的缺陷，使得在圖象活動(dòng)劇烈或低碼率通訊時(shí)，編碼器只能通過迭用粗量化，降低幀頻或舍去更多的DCT變換系數(shù)來降低碼率，因而對(duì)信號(hào)損傷較大，丟失了許多有用的信息。在恢復(fù)圖象中將出現(xiàn)明顯的塊效應(yīng)和運(yùn)動(dòng)物體邊緣的蚊音效應(yīng)。

（四）混合編碼

以兩種或兩種以上的方法對(duì)圖象進(jìn)行編碼稱為混合編碼。我們熟悉的JPEG和MPEG都屬于該種類型。

1JPEG

JPEG是處理彩色或單色靜止圖象的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。利用它可以獲得較高的壓縮比，并保持較好的信噪比，從而大大節(jié)省圖象存儲(chǔ)空間，降低通訊帶寬。但是編碼過程會(huì)使物體在背景中的位置略有移動(dòng)（即發(fā)生幾何畸變）。另外，高壓縮比場(chǎng)合，JPEG的重建圖象在水平和垂直方向可能有暈圈、幻影，產(chǎn)生"方塊"效應(yīng)。

這不難理解.在JPEG系統(tǒng)中,首先把原始圖像劃分成大小相等的像素塊，然后對(duì)圖像塊進(jìn)行離散余弦變換DCT（圖像塊的能量集中到少量的系數(shù)），再利用基于人眼特性的矩陣對(duì)變換后得到的系數(shù)矩陣進(jìn)行量化，從而大幅度地壓縮了矩陣系數(shù)，同時(shí)也造成了損失。最后對(duì)量化得到的矩陣系數(shù)進(jìn)行無損熵編碼。圖像的重建過程是編碼過程的逆過程。在高壓縮比場(chǎng)合，JPEG的重建圖像在水平和垂直方向出現(xiàn)暈圈、幻影，產(chǎn)生"方塊"效應(yīng)，就是因?yàn)閷?duì)原始圖像進(jìn)行了分塊的DCT變換和量化。如果不分塊或分塊很大而進(jìn)行DCT變換與量化，那么圖像塊中像素能量集中到少量的系數(shù)效果將變的不明顯，即不利于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化壓縮，同時(shí)還得使計(jì)算復(fù)雜度增加。這樣一種現(xiàn)象實(shí)際上是離散余弦變換DCT本身的特性所造成的（采用離散正弦變換DST或離散傅立葉變換DFT結(jié)果類似）。

2MPEG

MPEG壓縮算法中包含兩種基本技術(shù)：一種是基于16X16子塊的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，用來減少幀序列的時(shí)域冗余；另一種是基于DCT的壓縮，用來減少幀序列的空間冗余。

較為成熟的MPEG技術(shù)是MPEG1和MPEG2。MPEG1是為適應(yīng)在數(shù)字存儲(chǔ)媒體（如CD-ROM）上有效地存取電視圖像而制定的標(biāo)準(zhǔn)（最高速率達(dá)1.5Mb/s）。它的壓縮技術(shù)基礎(chǔ)為：宏模塊結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償及宏模塊的有條件再補(bǔ)給。MPEG2是MPEG1算法的擴(kuò)展。是為MPEG1最初沒有包括在內(nèi)或未想到的應(yīng)用提供的一種視頻編碼方法。特別是對(duì)MPEG2提出的一個(gè)要求，即它所提供的視頻質(zhì)量，不能低于NTSC/PAL，最高應(yīng)可達(dá)到CCIR601質(zhì)量。MPEG2編碼算法的基礎(chǔ)為通用的混合DCT/DPCM編碼方案。

隨著MPEG1和MPEG2的廣泛應(yīng)用，其缺陷也日漸顯露，主要表現(xiàn)在：

（1）現(xiàn)已制定的標(biāo)準(zhǔn)所采用的技術(shù)，當(dāng)碼率很低時(shí)（低于64Kb/s）會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的"方塊"效應(yīng)、"蚊音噪聲"以及"動(dòng)作失真"。而低碼率要求是移動(dòng)通訊信道所必須的。

（2）編碼采用了預(yù)測(cè)編碼技術(shù)。例如采用基于塊的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償來去除時(shí)間相關(guān)性。但信號(hào)的糾錯(cuò)能力主要依賴其相關(guān)性，特別在條件較差的信道中傳播時(shí)，干擾造成的錯(cuò)誤會(huì)迅速沿視頻序列擴(kuò)散。

篇4

論文摘要：文章介紹了數(shù)字通信系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，并與傳統(tǒng)的模擬信號(hào)對(duì)比闡述了數(shù)字信號(hào)的優(yōu)勢(shì)，然后對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)的應(yīng)用方法進(jìn)行淺析。

一、數(shù)字通信系統(tǒng)

數(shù)字通信是指用數(shù)字信號(hào)作為載體來傳輸信息，或者用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制后在傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。它的主要技術(shù)設(shè)備包括發(fā)射器、接收器以及傳輸介質(zhì)。數(shù)字通信系統(tǒng)的通信模式主要包括數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)、數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)以及模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)三種。

數(shù)字信號(hào)與傳統(tǒng)的模擬信號(hào)不同，它是一種無論在時(shí)間上還是幅度上都屬于離散的負(fù)載數(shù)據(jù)信息的信號(hào)。與傳統(tǒng)的模擬通信相比其具以下優(yōu)勢(shì)：首先是數(shù)字信號(hào)有極強(qiáng)的抗干擾能力，由于在信號(hào)傳輸?shù)倪^程中不可避免的會(huì)受到系統(tǒng)外部以及系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲干擾，而且噪聲會(huì)跟隨信號(hào)的傳輸而進(jìn)行放大，這無疑會(huì)干擾到通信質(zhì)量。但是數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖请x散性的數(shù)字信號(hào)，雖然在整個(gè)過程中也會(huì)受到的噪聲干擾，但只要噪聲絕對(duì)值在一定的范圍內(nèi)就可以消除噪聲干擾。其次是在進(jìn)行遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳輸時(shí)，通信質(zhì)量依然能夠得到有效保證。因?yàn)樵跀?shù)字通信系統(tǒng)當(dāng)中利用再生中繼方式，能夠消除長(zhǎng)距離傳輸噪音對(duì)數(shù)字信號(hào)的影響，而且再生的數(shù)字信號(hào)和原來的數(shù)字信號(hào)一樣，可以繼續(xù)進(jìn)行傳輸，這樣一來數(shù)字通信的質(zhì)量就不是因?yàn)榫嚯x的增加而產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響，所以它也比傳統(tǒng)的模擬信號(hào)更適合進(jìn)行高質(zhì)量的遠(yuǎn)距離通信。此外數(shù)字信號(hào)要比模擬信號(hào)具有更強(qiáng)的保密性，而且與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的形式非常簡(jiǎn)便，目前的終端接口都采用數(shù)字信號(hào)，同時(shí)數(shù)字通信系統(tǒng)還能夠適應(yīng)各種類型的業(yè)務(wù)要求，例如電話、電報(bào)、圖像以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊?，它的普及?yīng)用也方便實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，便于采用大規(guī)模集成電路，便于實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)谋Ｃ芴幚恚阌趯?shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的管理等優(yōu)點(diǎn)。

要進(jìn)行數(shù)字通信就必須進(jìn)行模數(shù)變換，也就是把由信號(hào)發(fā)射器發(fā)出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)?；镜姆椒òǎ菏紫劝堰B續(xù)形的模擬信號(hào)用相等的時(shí)間間隔抽取出模擬信號(hào)的樣值。然后將這些抽取出來的模擬信號(hào)樣值轉(zhuǎn)變成最接近的數(shù)字值。因?yàn)檫@些抽取出的樣值雖然在時(shí)間進(jìn)行了離散化處理，但是在幅度上仍然保持著連續(xù)性，而量化過程就是將這些樣值在幅度上也進(jìn)行離散化處理。最后是把量化過后的模擬信號(hào)樣值轉(zhuǎn)化為一組二進(jìn)制數(shù)字代碼，并最終實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化地轉(zhuǎn)變，然后將數(shù)字信號(hào)送入通信網(wǎng)進(jìn)行傳輸。而在接收端則是一個(gè)還原過程，也就是把收到的數(shù)字信號(hào)變?yōu)槟M信號(hào)，通過數(shù)據(jù)模變換再現(xiàn)聲音以及圖像。如果信號(hào)發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)本來就是數(shù)字信號(hào)，則不用在進(jìn)行數(shù)據(jù)模變換的過程，可以直接進(jìn)入數(shù)字網(wǎng)進(jìn)行傳輸。

二、數(shù)字通信系統(tǒng)的應(yīng)用

數(shù)字通信系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù)包括編碼、調(diào)制、解調(diào)、解碼以及過濾等。其中數(shù)字信號(hào)的調(diào)制以及解調(diào)是整個(gè)系統(tǒng)的核心也是最基本、最重要的技術(shù)。

數(shù)字調(diào)制是通過對(duì)信號(hào)源的編碼進(jìn)行調(diào)制，將其轉(zhuǎn)換成為能夠進(jìn)行信道傳輸?shù)念l帶信號(hào)，即把基帶信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)高頻率的帶通信號(hào)（已調(diào)信號(hào)），而且由于在傳輸過程中為了避免信息失真、傳輸損耗以及確保帶內(nèi)特性等因素，在進(jìn)行信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)途傳輸以及大規(guī)模通信活動(dòng)時(shí)必須對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制?，F(xiàn)階段的數(shù)字信號(hào)調(diào)制主要分為調(diào)幅、調(diào)相以及調(diào)頻三種。調(diào)幅是根據(jù)信號(hào)的不同，通過調(diào)節(jié)正弦波的幅度進(jìn)行信號(hào)調(diào)制，目前最常見的數(shù)字信號(hào)是幅度取值為0和1為代表的波形，即二進(jìn)制信號(hào)；調(diào)相是由于載波的相位受到數(shù)字基帶信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）的控制，通常情況下載波相位和基帶信號(hào)是保持一致的，例如二進(jìn)制基帶信號(hào)為0時(shí)，載波相位相應(yīng)也為0；調(diào)頻是利用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行載波頻率的調(diào)制。解調(diào)就是講載波信號(hào)提取出來并經(jīng)過還原得到信息的過程，它是調(diào)制的逆過程也被稱為反調(diào)制。目前解調(diào)的類型分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩大類。數(shù)字通信的質(zhì)量通常用信息傳輸速率、符號(hào)傳輸速率以及消息傳輸速率這三個(gè)指標(biāo)來衡量。對(duì)于數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)通常用信息傳輸速率、符號(hào)傳輸速率以及消息傳輸速率這三個(gè)指標(biāo)來衡量。

通信系統(tǒng)向數(shù)字化時(shí)代的轉(zhuǎn)變就是要從有線通信想無線通信，從公用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)到專用網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)全球化的數(shù)字通信理念。而且通過現(xiàn)有的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，通過一個(gè)多用途的用戶網(wǎng)絡(luò)接口就可以輕松實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)出端到接收端全程數(shù)字傳輸與交換的新型通信網(wǎng)。利用這種新型技術(shù)可以擴(kuò)充通信業(yè)務(wù)的范圍，而且還具有更加經(jīng)濟(jì)以及靈活的特點(diǎn)，能夠與現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)、多媒體信息網(wǎng)、公共電話網(wǎng)以及分組交換數(shù)字網(wǎng)等進(jìn)行任意轉(zhuǎn)換。隨著數(shù)字通信設(shè)備的發(fā)展和不斷完善，利用微處理技術(shù)對(duì)數(shù)字通信系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，還能夠使設(shè)備更加靈活的應(yīng)用到各種長(zhǎng)途以及市話當(dāng)中。由于長(zhǎng)途通信線路的投資遠(yuǎn)大于終端設(shè)備，為了提高長(zhǎng)距離傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性，未來高度、大容量的數(shù)字通信系統(tǒng)也將成為主流趨勢(shì)，而且隨著數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)備制造也越來越容易，成本更低、可靠性也更高。

三、結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字通信系統(tǒng)是一種全新的利用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行消息傳輸?shù)耐ㄐ拍Ｊ?，伴隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，數(shù)字通信的應(yīng)用也已經(jīng)越來越廣泛，在我們?nèi)粘Ｉ钪械碾娔X、手機(jī)上網(wǎng)、視頻電話、網(wǎng)絡(luò)會(huì)議以及數(shù)字電視等都是通過數(shù)字通信系統(tǒng)來進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)?，而且由于社?huì)的發(fā)展人們對(duì)各種通信業(yè)務(wù)的需求量也在逐漸增加，在光纖傳輸媒介還沒有完全普及以前，數(shù)字通信系統(tǒng)主要是利用電纜、微波等有限的媒介進(jìn)行傳輸，但目前光纖技術(shù)的發(fā)展無疑將會(huì)推動(dòng)數(shù)字通信的發(fā)展。隨著數(shù)字通信系統(tǒng)也正在向智能化化、高速度以及大容量的方向迅速發(fā)展，相信在未來數(shù)字通信系統(tǒng)將會(huì)取代傳統(tǒng)的模擬通信系統(tǒng)而成為主導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

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篇5

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)；信號(hào)處理；DSP

1．?dāng)?shù)字信號(hào)處理的概念

數(shù)字信號(hào)處理是用數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)離散信號(hào)或?qū)⒛M信號(hào)離散化后進(jìn)行處理的現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)，自身有其獨(dú)特的計(jì)算方法和理論。數(shù)字信號(hào)處理是當(dāng)前發(fā)展相當(dāng)迅速的一種技術(shù)，無線通訊，多媒體技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)等都是基于數(shù)字信號(hào)處理算法的。

數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)是為進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理而設(shè)計(jì)的微處理器。數(shù)字信號(hào)處理器是同數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)一同發(fā)展起來的。它針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用采用了專用的硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。

微處理器的發(fā)展經(jīng)歷了單板計(jì)算機(jī)、單片計(jì)算機(jī)的歷程，DSP則是一種高性能的片上微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它除了利用大量的新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)來大幅度改善芯片性能外，還把內(nèi)存、接口、外設(shè)、事件管理器等集成在一個(gè)芯片上，成為一個(gè)功能強(qiáng)大的片上系統(tǒng)（SOC）。DSP的產(chǎn)生和發(fā)展，得益于數(shù)字信號(hào)處理理論及計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)的飛速進(jìn)步。

2．?dāng)?shù)字信號(hào)處理器模擬的實(shí)現(xiàn)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，要使用軟件來模擬每個(gè)晶體管或每個(gè)門電路各個(gè)方面的行為特征幾乎是不可能的。人們簡(jiǎn)化系統(tǒng)復(fù)雜程度的常用辦法是對(duì)系統(tǒng)按層次進(jìn)行抽象，體系結(jié)構(gòu)就是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)層次上的簡(jiǎn)化。然而，體系結(jié)構(gòu)層次上的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)依然很復(fù)雜，開發(fā)其軟件模擬器也因此而十分困難。通常的做法是，在已存在的模擬器基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)或改進(jìn)，使其適應(yīng)自己的要求。

在任何數(shù)字信號(hào)處理中，當(dāng)涉及硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)，都會(huì)遇到一個(gè)很普遍的問題：一般要處理的原始信號(hào)序列長(zhǎng)度是非常長(zhǎng)的，但受物理設(shè)備條件所限，每次(比如一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi))輸入給數(shù)字信號(hào)處理相關(guān)硬件(如DSP)的必定是有限長(zhǎng)度的采樣后的數(shù)字序列，也就是說要對(duì)原有長(zhǎng)序列進(jìn)行一次截?cái)?。顯然，截?cái)嗪蟮亩绦蛄邢啾扔谠形唇財(cái)嗟拈L(zhǎng)序列的信號(hào)屬性必然要發(fā)生變化。比如截取高斯白噪聲的一段，其截?cái)嗪蟮男蛄械木岛头讲畹冉y(tǒng)計(jì)特性相對(duì)于原有白噪聲序列肯定會(huì)有變化。這種由于截?cái)喽鸬男蛄行阅芟陆碉@然會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的DSP等硬件設(shè)備中數(shù)字信號(hào)處理性能的下降。

3．DSP硬件結(jié)構(gòu)分析

在當(dāng)前信息化、數(shù)字化進(jìn)程中，信號(hào)作為信息的傳輸和處理對(duì)象，逐漸由模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)。信息化的基礎(chǔ)是數(shù)字化，而數(shù)字化的核心技術(shù)之一就是數(shù)字信號(hào)處理。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的并得到迅速發(fā)展的前沿技術(shù)。DSP作為一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，憑借其獨(dú)特的硬件結(jié)構(gòu)和出色的數(shù)字信號(hào)處理能力，廣泛應(yīng)用于通訊、語(yǔ)言識(shí)別、圖像處理、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。

3.1 DSP的主要特點(diǎn)及其硬件要求

數(shù)字信號(hào)處理是指將模擬信號(hào)通過采樣進(jìn)行數(shù)字化后的信號(hào)進(jìn)行分析、處理、它側(cè)重于理論、算法及軟件實(shí)現(xiàn)。數(shù)字信號(hào)處理算法具有如下一些主要的特點(diǎn)：信號(hào)處理算法運(yùn)算量大，要求速度快；信號(hào)處理算法通常需要執(zhí)行大量的乘累加運(yùn)算；信號(hào)處理算法常具有某些特定模式；信號(hào)處理算法大部分處理時(shí)間花在執(zhí)行相對(duì)小循環(huán)的操作上；信號(hào)處理要求專門的接口。

從一開始，DSP的結(jié)構(gòu)就是針對(duì)DSP算法模型進(jìn)行構(gòu)造的，幾乎所有的DSP都包含有DSP算法的特征。因此，數(shù)字信號(hào)處理的上述特點(diǎn)要求DSP必須是專門設(shè)計(jì)的。

3.2多總線，多處理單元結(jié)構(gòu)

DSP芯片采用了哈佛結(jié)構(gòu)，它分別設(shè)置程序存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，使用專用的程序總線和地址總線。CPU可以同時(shí)訪問程序和數(shù)據(jù)，大大提高了處理速度。所謂的改進(jìn)哈佛結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：

1）允許數(shù)據(jù)存放在程序存儲(chǔ)器中，并可以被算術(shù)指令直接使用。但程序和數(shù)據(jù)不能同時(shí)讀取，多數(shù)訪問存儲(chǔ)器的指令需要兩個(gè)執(zhí)行周期。

2）將指令存儲(chǔ)在高速緩存中，無須從數(shù)據(jù)/程序存儲(chǔ)器讀取，可以節(jié)約一個(gè)指令周期。

3）改進(jìn)存儲(chǔ)器塊結(jié)構(gòu)，允許在一個(gè)周期內(nèi)同時(shí)讀取一條指令和兩個(gè)操作數(shù)。

使用兩類（程序總線、數(shù)據(jù)總線）六組總線。包括程序地址總線、程序讀總線、數(shù)據(jù)寫地址總線、數(shù)據(jù)讀地址總線、數(shù)據(jù)寫總線、數(shù)據(jù)讀總線。配合哈佛機(jī)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)速度。

DSP內(nèi)部一般都包括多個(gè)處理單元，如ALU、乘法器、輔助算術(shù)單元等。它們都可在單獨(dú)的一個(gè)指令周期內(nèi)執(zhí)行完計(jì)算和操作任務(wù)，而且往往同時(shí)完成。這種結(jié)構(gòu)特別適合于濾波器的設(shè)計(jì)，如FIR和IIR。這種多處理單元結(jié)構(gòu)還表現(xiàn)為在將一些特殊的算法作成硬件，如典型的FFT的位翻轉(zhuǎn)尋址和流水FIR濾波算法的循環(huán)尋址等。而且大部分DSP具有零消耗循環(huán)控制的專門硬件，使得處理器不用花時(shí)間測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)器的值就能執(zhí)行一組指令的循環(huán)，硬件完成循環(huán)跳轉(zhuǎn)和循環(huán)計(jì)數(shù)器的衰減。

3.4 DSP結(jié)構(gòu)改進(jìn)

過去的DSP結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是面向計(jì)算密集型的應(yīng)用，而對(duì)控制密集型支持得不夠。而現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中很多場(chǎng)合需要信號(hào)處理和精確控制的有效結(jié)合，如數(shù)字蜂窩電話，它要有監(jiān)控和語(yǔ)言音處理的工作?，F(xiàn)代的DSP將采用DSP／MCU的混合結(jié)構(gòu)，在保證計(jì)算能力優(yōu)先的前提下，通過快速的現(xiàn)場(chǎng)切換、多執(zhí)行部件并行執(zhí)行等方式，加強(qiáng)控制類操作的處理能力。將MCU核集成到DSP核中，或者從整體上對(duì)DSP進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使之兼有DSP和MCU的功能。

另外，為解決速度、功耗、可編程之間的矛盾，我們提出了一種新型的計(jì)算方式，它結(jié)合了現(xiàn)有微處理器和DSP的時(shí)間計(jì)算方式以及ASIC、FPGA解決方案的空間計(jì)算方式。這種可重構(gòu)DSP處理器的關(guān)鍵是它能同時(shí)進(jìn)行時(shí)間和空間計(jì)算。它由一個(gè)計(jì)算元件互相連接的二維陣列構(gòu)成，每個(gè)陣列都有各自的邏輯單元和本地寄存器。連接這些計(jì)算元件的可編程連線借以對(duì)陣列的數(shù)據(jù)流架構(gòu)動(dòng)態(tài)重構(gòu)，從而可根據(jù)運(yùn)行的具體任務(wù)而對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】混沌加密；光學(xué)通信；應(yīng)用

二十世紀(jì)六十年代，人們發(fā)現(xiàn)了混沌理論。混沌理論即一個(gè)給出混亂、隨機(jī)的分周期性結(jié)果的模型，卻是由確定的非線性微分方程構(gòu)成。混沌是一種形式非常復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，看似雜亂無章的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡，卻是由一個(gè)確定方程模型得出?；煦鐚?duì)初始條件的敏感度非常高。密碼技術(shù)是一種研究使用密碼進(jìn)行加密的技術(shù)，而隨著信息技術(shù)的發(fā)展，竊取加密密碼的方法越來越多，并且隨著傳統(tǒng)密碼技術(shù)的不斷使用和技術(shù)公開，傳統(tǒng)密碼技術(shù)的保密性已經(jīng)降低，所以一些新的密碼技術(shù)開始出現(xiàn)，其中包括混沌加密、量子密碼以及零知識(shí)證明等。本文首先介紹混沌加密密碼技術(shù)，然后介紹光學(xué)通信，最后重點(diǎn)探討混沌加密在光學(xué)通信中的應(yīng)用。

1.混沌加密

我們首先對(duì)混沌加密的相關(guān)內(nèi)容做一下簡(jiǎn)單介紹，主要包括：混沌的特征、混沌加密的定義以及混沌加密的常用方法?；煦绲奶卣髦饕校夯煦邕\(yùn)動(dòng)軌跡符合分?jǐn)?shù)維理論，混沌軌跡是有序與無序的結(jié)合、并且是有界的偽隨機(jī)軌跡，混沌運(yùn)動(dòng)具有遍歷性，所有的混沌系統(tǒng)都具有幾個(gè)相同的常數(shù)、并且符合利亞普諾夫指數(shù)特性，混沌運(yùn)動(dòng)的功率譜為連續(xù)譜線以及混沌系統(tǒng)具有正K熵等。混沌加密是一種新的密碼技術(shù)，是將混沌技術(shù)與加密方法相結(jié)合的一種密碼加密技術(shù)?；煦缂用艿姆椒ㄓ泻芏喾N，根據(jù)不同的通信模式，可以選擇不同的加密方式與混沌技術(shù)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)信息的加密傳輸?；煦缂用艿某Ｓ梅椒ㄖ饕ǎ簲?shù)字流混沌加密、數(shù)字信號(hào)混沌加密以及連續(xù)流混沌加密等。

2.光學(xué)通信

之所以將混沌加密應(yīng)用在光學(xué)通信中，是因?yàn)楣鈱W(xué)中存在混沌現(xiàn)象，這種混沌現(xiàn)象既包括時(shí)間混沌現(xiàn)象也包括空間混沌現(xiàn)象。光學(xué)通信是一種利用光波載波進(jìn)行通信的方式，其優(yōu)點(diǎn)是信息容量大、適應(yīng)性好、施工方便靈活、、保密性好、中繼距離長(zhǎng)以及原材料來源廣等，光纖通信是光學(xué)通信中最重要的一種通信方式，已成為現(xiàn)代通信的重要支柱和發(fā)展趨勢(shì)。光纖通信系統(tǒng)的組成主要包括：數(shù)據(jù)信號(hào)源、光數(shù)據(jù)傳輸端、光學(xué)通道以及光數(shù)據(jù)接收端等。數(shù)據(jù)信號(hào)源包括所有的數(shù)據(jù)信號(hào)，具體體現(xiàn)為圖像、文字、語(yǔ)音以及其他數(shù)據(jù)等經(jīng)過編碼后所形成的的信號(hào)。光數(shù)據(jù)傳輸端主要包括調(diào)制解調(diào)器以及計(jì)算機(jī)等數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)備。光學(xué)通道主要包括光纖和中繼放大器等。光數(shù)據(jù)接收端主要包括計(jì)算機(jī)等數(shù)據(jù)接收設(shè)備以及信號(hào)轉(zhuǎn)換器等。

3.探討混沌加密在光學(xué)通信中的應(yīng)用

在光學(xué)通信中，應(yīng)用混沌加密技術(shù)對(duì)明文進(jìn)行加密處理，以保證明文傳遞過程中的安全性和保密性。本文重點(diǎn)對(duì)混沌加密在光學(xué)通信中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。其內(nèi)容主要包括：混沌加密常用方法、光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案以及光學(xué)通信中兩級(jí)加密的混沌加密通信方案。其中混沌加密常用方法主要包括：數(shù)字流混沌加密、數(shù)字信號(hào)混沌加密以及連續(xù)流混沌加密等。光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案主要包括：混沌掩蓋加密方案、混沌鍵控加密方案、混沌參數(shù)加密方案以及混沌擴(kuò)頻加密方案等。

3.1混沌加密常用方法

連續(xù)流混沌加密方法：連續(xù)流混沌加密利用的加密處理方式是利用混沌信號(hào)來掩蓋明文，即使用混沌信號(hào)對(duì)明文進(jìn)行加密處理。連續(xù)流混沌加密方法常應(yīng)用在混沌掩蓋加密方案以及混沌參數(shù)加密方案中。其加密后的通信模式是模到模的形式。

數(shù)字流混沌加密方法：其加密后的通信模式是模到數(shù)再到模的形式。

數(shù)字信號(hào)混沌加密方法：其加密后的通信方式是數(shù)到數(shù)的形式。主要包括混沌時(shí)間序列調(diào)頻加密技術(shù)以及混沌時(shí)間編碼加密技術(shù)。主要是利用混沌數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)明文進(jìn)行加密。

3.2光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案

在光學(xué)通信中，利用混沌加密技術(shù)進(jìn)行通信方案的步驟主要包括：先利用混沌加密方法對(duì)明文進(jìn)行加密（可以使用加密系統(tǒng)進(jìn)行這一過程），然后通過光釬進(jìn)行傳輸，接收端接收后，按照一定解密步驟進(jìn)行解密，恢復(fù)明文內(nèi)容。

混沌掩蓋加密方案：其掩蓋的方式主要有三種：一種是明文乘以密鑰，一種是明文加密鑰，一種是明文與密鑰進(jìn)行加法與乘法的結(jié)合。

混沌鍵控加密方案：其利用的加密方法主要為FM-DCSK數(shù)字信號(hào)加密方法。該方案具有良好的抗噪音能力，并且能夠不受系統(tǒng)參數(shù)不匹配的影響。

混沌參數(shù)加密方案：就是將明文與混沌系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行混合傳送的一種方案。這種方案增加了通信對(duì)參數(shù)的敏感程度。

混沌擴(kuò)頻加密方案：該方案中，擴(kuò)頻序列號(hào)一般是使用混沌時(shí)間序列，其加密方法是利用數(shù)字信號(hào)，該方案的抗噪音能力特別好。

3.3光學(xué)通信中兩級(jí)加密的混沌加密通信方案

為了進(jìn)一步保證傳輸信息的安全保密性，需要對(duì)明文進(jìn)行二次加密。其步驟是：首先先對(duì)明文進(jìn)行第一次加密（主要利用雙反饋混沌驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生密鑰1，然后將明文與密鑰1組合起來形成密文1），第二步是通過加密超混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的密鑰2對(duì)密文1進(jìn)行二次加密，形成密文2，第三步將密文2通過光纖進(jìn)行傳遞，同時(shí)將加密超混沌系統(tǒng)一起傳遞到接收端。第四步，接收端接收到密文2以及加密超混沌系統(tǒng)后，對(duì)密文2進(jìn)行解密，形成密文1，然后將密文1傳送到雙反饋混沌驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生密鑰1，然后將密文1進(jìn)行解密，通過濾波器破譯出明文。此外，還可以對(duì)二級(jí)加密通信進(jìn)行優(yōu)化，即使用EDFA（雙環(huán)摻餌光纖激光器）產(chǎn)生密鑰進(jìn)行加密。

4.結(jié)論

本文首先對(duì)混沌加密的相關(guān)內(nèi)容做一下簡(jiǎn)單介紹，主要包括：混沌的特征、混沌加密的定義以及混沌加密的常用方法。然后我們簡(jiǎn)單介紹了一下光學(xué)通信以及光纖通信，并且介紹了光纖通信的組成結(jié)構(gòu)。并且由于光學(xué)中存在混沌現(xiàn)象，所以我們?cè)诠鈱W(xué)通信中應(yīng)用混沌加密技術(shù)進(jìn)行保密工作。最后本文重點(diǎn)探討了混沌加密在光學(xué)通信中的應(yīng)用，其內(nèi)容主要包括：混沌加密常用方法、光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案以及光學(xué)通信中兩級(jí)加密的混沌加密通信方案。其中混沌加密常用方法主要包括：數(shù)字流混沌加密、數(shù)字信號(hào)混沌加密以及連續(xù)流混沌加密等。光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案主要包括：混沌掩蓋加密方案、混沌鍵控加密方案、混沌參數(shù)加密方案以及混沌擴(kuò)頻加密方案等。

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篇7

[關(guān)鍵字]提升系統(tǒng) 可移動(dòng)無線雙頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)

[中圖分類號(hào)] X924.3 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2013）-2-278-1

1提升系統(tǒng)

提升系統(tǒng)是礦山生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)安全生產(chǎn)起著決定性的作用，根據(jù)集團(tuán)要求，井筒設(shè)施由原來的月檢提升到每周例檢一次。以往每次檢測(cè)、檢修都是檢修人員站在罐籠上作業(yè)，由于井筒狹小，且存在淋水、上部落物、高空作業(yè)、井上下難以聯(lián)系等安全隱患，作業(yè)過程安全系數(shù)低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測(cè)效率低，致使安全隱患排查不細(xì)，影響正常生產(chǎn)。

為解決檢修過程中存在的安全隱患、降低檢修勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，沂南金礦組織開發(fā)應(yīng)用了可移動(dòng)無線雙頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)把現(xiàn)場(chǎng)情況用數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)降孛骐娔X，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)多方位檢測(cè)，可疑檢測(cè)點(diǎn)可局部放大，給檢修人員提供準(zhǔn)確信息，從而對(duì)可疑檢測(cè)點(diǎn)有針對(duì)性的進(jìn)行檢修。該系統(tǒng)可提高檢測(cè)速度，節(jié)省檢修時(shí)間，確保檢修人員安全，提高生產(chǎn)效率。

2可移動(dòng)無線雙頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)：

可移動(dòng)無線雙頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)是由音視頻采集系統(tǒng)、信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、音視頻接收系統(tǒng)三部分組成。

（1）音視頻采集系統(tǒng)。聲音由采集器輸入音頻放大器，經(jīng)信號(hào)壓縮放大輸入發(fā)射模塊；視頻采集器由4臺(tái)6毫米攝像頭組成，形成多方位視頻采集信號(hào)，輸入發(fā)射模塊；

（2）信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)采用2.4GHZ國(guó)際通用頻率，使用RF CMOS集成IC，整合功率放大器（ PA ）和壓控振蕩器（ VCO ）集雙聲道音頻視頻于一體調(diào)制，后經(jīng)功率放大器（采用德國(guó)西門子公司GaAs芯片）作功率放大，形成圖像清晰、音頻穩(wěn)定的信號(hào)。在長(zhǎng)距離傳輸中，通過中繼器放大來保證數(shù)字信號(hào)的完整；

（3）音視頻接收系統(tǒng)。音視頻接收系統(tǒng)由信號(hào)接收模塊和顯示終端組成，信號(hào)接收模塊接收到數(shù)字信號(hào)后輸入電腦顯示終端形成視頻圖像及聲音。

全系統(tǒng)采用DC12V電源；保證使用安全。

3技術(shù)應(yīng)用

方案確定后，經(jīng)調(diào)試組裝，在銅井分礦進(jìn)行了試應(yīng)用。經(jīng)驗(yàn)證，該系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好，安全性能可靠，較好地解決了生產(chǎn)難題，目前該系統(tǒng)在本礦進(jìn)行了推廣使用。

設(shè)備組成：音視頻采集傳輸系統(tǒng)是由攝像頭、拾音器、發(fā)射模塊、音頻放大器、平板放大器、防水機(jī)箱、DC12V電源組成。信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由RF CMOS集成IC，整合功率放大器（ PA ）和壓控振蕩器（ VCO ）、功率放大器（采用德國(guó)西門子公司GaAs芯片）組成。音視頻接收系統(tǒng)是由DC12V電源、信號(hào)接收模塊、電腦組成。

調(diào)制方式：FM /FSK 頻率范圍：CH 1= 2414MHZ；CH 2= 2432MHZ；CH 3= 2450MHZ；CH 4= 2468MHZ（可選一拖七套設(shè)備即七個(gè)發(fā)射配七個(gè)接收）。

技術(shù)參數(shù)視頻輸入（ 1 路 ）雙聲道伴音輸入 （ 2 路 ）（ 6.0MHZ NTSC；6.5MHZ PAL ）

發(fā)射功率 ：34dBM最大消耗電流：700mA；輸入電壓：12V接收機(jī)頻率：CH 1=2414MHZ；CH 2=2432MHZ；CH 3=2450MHZ；CH 4=2468MHZ

接收靈敏度：-90dBm；接收機(jī)最大消耗電流：160mA；輸入電壓：12V，視頻輸出 （ 1 路 ）；雙聲道伴音輸出（ 2 路 ）（6.0MHZ NTSC；6.5MHZ PAL ）發(fā)射接收模塊工作溫度：-10-120度，根據(jù)礦井的深度采用平板接受放大模塊，增加接收數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)的強(qiáng)度。

使用方法：把音視頻采集傳輸系統(tǒng)固定在罐籠上面，根據(jù)井筒設(shè)施調(diào)整安裝攝像頭采集信號(hào)，卷?yè)P(yáng)機(jī)以每秒0.5米的速度運(yùn)行，檢修人員在井口接收終端檢測(cè)豎井井筒內(nèi)各種設(shè)施安全隱患。

可移動(dòng)無線雙頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)方案示意圖（圖1）：

可移動(dòng)無線雙頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)音視頻采集器外觀圖（圖2）：

通過使用可移動(dòng)無線雙頻監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)徹底改變了以往檢測(cè)井筒需要多人站在罐籠上作業(yè)的弊端，實(shí)現(xiàn)了全程音頻和視頻的監(jiān)控，降低了安全事故的發(fā)生，有力的保證了提升系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]劉鵬.基于無線網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].浙江大學(xué)碩士論文，2006年.

篇8

【關(guān)鍵詞】數(shù)字信號(hào)處理 教學(xué)改革 學(xué)習(xí)興趣 探索性實(shí)驗(yàn)

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）06-0023-02

“數(shù)字信號(hào)處理”課程是電子類學(xué)科和專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及知識(shí)面廣泛，如信號(hào)與系統(tǒng)、信號(hào)處理、通信等，課程內(nèi)容抽象，理論性強(qiáng)，概念多，學(xué)習(xí)難度較大，加上先修課程的學(xué)習(xí)的好壞也影響到本課程的學(xué)習(xí)。這些因素導(dǎo)致學(xué)生難以在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)掌握好本門課程的內(nèi)容，學(xué)習(xí)的畏難情緒增加，學(xué)習(xí)效果隨之下降，導(dǎo)致逐漸喪失學(xué)習(xí)信心和學(xué)習(xí)熱情[2]。如何培養(yǎng)并保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性是數(shù)字信號(hào)處理課程教學(xué)中需要面對(duì)的一個(gè)重要問題。因此對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)，采用多種教學(xué)方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了較好的教學(xué)效果。

一、多種教學(xué)手段結(jié)合激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式采用黑板板書方式，其優(yōu)點(diǎn)是師生互動(dòng)直接，可以自由控制時(shí)間，學(xué)生在老師板書的過程中有足夠的時(shí)間理解和思考，跟進(jìn)老師思路的壓力較小，適合公式推導(dǎo)、例題講解等內(nèi)容的教學(xué)。但是板書方式形式單調(diào)，不適合對(duì)抽象的概念和復(fù)雜的過程的講解，而且，數(shù)字信號(hào)處理課程本來每堂課內(nèi)容多，全采用板書講授方式將很難完成教學(xué)任務(wù)，加快速度則有些重要難以講到，久之影響教學(xué)效果。同時(shí)，本課程涉及信號(hào)流圖（如FFT流程圖等）、濾波器設(shè)計(jì)內(nèi)容中的頻譜圖及設(shè)計(jì)的結(jié)果，如果板書出來將占用珍貴的課堂時(shí)間。因此僅用黑板板書的方式顯然并不合適。投影教學(xué)方式的優(yōu)點(diǎn)是形象生動(dòng)，尤其是有的復(fù)雜過程可采用動(dòng)畫形式展現(xiàn)，學(xué)生容易理解，且傳遞的信息量豐富。但長(zhǎng)久的盯著亮的屏幕容易造成視覺疲勞，快速的翻頁(yè)也會(huì)造成部分學(xué)生跟不上進(jìn)度，一堂課下來感覺很累。因此，在課堂教學(xué)中，宜采用板書、多媒體教學(xué)相結(jié)合的授課方式，充分發(fā)揮各自教學(xué)方式的優(yōu)點(diǎn)。公式推導(dǎo)、例題講解等可采用板書方式，抽象的概念和理論、復(fù)雜的處理過程等則采用MATLAB仿真進(jìn)行演示或采用動(dòng)畫形式展現(xiàn)。多媒體課件宜做得精煉，防止出現(xiàn)大幅的內(nèi)容敘述。由于抽象概念的形象解釋有助于學(xué)生的理解，學(xué)習(xí)興趣也隨之提高。比如在講解長(zhǎng)信號(hào)的線性卷積時(shí)，牽涉到重疊相加法、重疊保留法兩種方法，可采用板書和投影教學(xué)相結(jié)合的方式進(jìn)行講解。先提出問題：兩個(gè)長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)男盘?hào)的線性卷積可以利用FFT進(jìn)行快速卷積，但若一個(gè)信號(hào)很長(zhǎng)甚至是無限長(zhǎng)時(shí)如何實(shí)現(xiàn)快速卷積？讓學(xué)生進(jìn)行討論。再使用板書方式推導(dǎo)出長(zhǎng)信號(hào)的分段卷積式，對(duì)分段卷積結(jié)果如何處理則采用MATLAB仿真來演示和驗(yàn)證這一過程。通過MATLAB仿真，長(zhǎng)信號(hào)的快速卷積就形象的展現(xiàn)出來，學(xué)生易于理解了，枯燥的定義和概念也變得生動(dòng)起來，原本復(fù)雜的過程變得簡(jiǎn)單而容易接受，有利于知識(shí)的理解和掌握，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二、改進(jìn)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

“數(shù)字信號(hào)處理”理論知識(shí)多，學(xué)習(xí)起來枯燥。但是，如果學(xué)生認(rèn)識(shí)到所學(xué)的知識(shí)有用會(huì)激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。因此，應(yīng)加大應(yīng)用性內(nèi)容的教學(xué)，讓學(xué)生參與到相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)中有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

1.課程設(shè)計(jì)提升學(xué)習(xí)興趣

課程設(shè)計(jì)是綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，完成課程設(shè)計(jì)需要綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，包括查閱資料、方案設(shè)計(jì)、方案實(shí)施、結(jié)果分析、方案改進(jìn)等。實(shí)施計(jì)劃過程中遇到的困難和障礙構(gòu)成了學(xué)生渴望以挑戰(zhàn)的問題，正是這些問題激勵(lì)學(xué)生積極思考并尋找解決問題的辦法，在此過程中學(xué)習(xí)的積極性得以充分發(fā)揮。一般而言，學(xué)生在接到課程設(shè)計(jì)的任務(wù)后，需要對(duì)設(shè)計(jì)課題進(jìn)行分析，確定完成此設(shè)計(jì)需要用到的知識(shí)，這些知識(shí)可能是已經(jīng)學(xué)習(xí)過的，也有未學(xué)習(xí)過的。學(xué)生通過查閱相關(guān)資料后，綜合所學(xué)的知識(shí)、技能，明確需解決的問題和達(dá)到的目標(biāo)，并形成解決問題的技術(shù)方法。

比如在FFT的教學(xué)中，給定課程設(shè)計(jì)要求“語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析”，要求綜合運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理的理論知識(shí)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析并對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行處理。在此課程設(shè)計(jì)中，要求學(xué)生掌握Windows 環(huán)境下語(yǔ)音信號(hào)采集方法，掌握用 MATLAB對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和處理的編程方法，設(shè)計(jì)算法和應(yīng)用程序，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，撰寫總結(jié)和報(bào)告等。學(xué)生通過理論推導(dǎo)得出相應(yīng)結(jié)論，利用MATLAB作為編程工具實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的譜分析和濾波。在設(shè)計(jì)的完成過程中互相交流學(xué)習(xí)心得，共同探討出現(xiàn)的新問題，培養(yǎng)獲取知識(shí)與解決問題的能力。與此同時(shí)，學(xué)習(xí)過程中獲得的成就感激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)熱情，并培養(yǎng)了勇于探索開拓進(jìn)取的學(xué)習(xí)精神。

在教學(xué)中，課程設(shè)計(jì)的題目可以由教師指定，由學(xué)生選擇，如語(yǔ)音信號(hào)卷積的實(shí)現(xiàn)、圖像信號(hào)的濾波等；也可以在教師指導(dǎo)下學(xué)生自己選擇。學(xué)生通過參與數(shù)字信號(hào)處理的課程設(shè)計(jì)，加深了對(duì)“數(shù)字信號(hào)處理”理論的理解，提高了學(xué)習(xí)的熱情，鞏固了學(xué)生數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)知識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣。

2.探索性實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

探索性實(shí)驗(yàn)是指人們從事開創(chuàng)性的研究工作時(shí)，為探尋未知事物或現(xiàn)象的性質(zhì)以及規(guī)律所進(jìn)行的實(shí)踐活動(dòng)。它對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、探索精神以及良好的學(xué)習(xí)方法具有重要意義。

目前數(shù)字信號(hào)處理課程配備的實(shí)驗(yàn)大多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，旨在對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，如快速傅里葉變換（FFT）、RIR濾波器設(shè)計(jì)、IIR濾波器設(shè)計(jì)等，學(xué)生只是使用MATLAB 對(duì)教材或?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)書上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論也是驗(yàn)證與所學(xué)的知識(shí)是否一致，遇到不一致的往往知其然不知其所以然，難以結(jié)合教材內(nèi)容進(jìn)行深入分析。實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題也很難獨(dú)立思考和解決。因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)僅讓學(xué)生懂得實(shí)驗(yàn)的基本過程及僅僅驗(yàn)證教材上的內(nèi)容是不夠的，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的分析和思考問題能力。探索性實(shí)驗(yàn)將使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中通過自己的觀察、思考得出結(jié)論，不僅能啟迪思維，培養(yǎng)科學(xué)精神和創(chuàng)新能力，更能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。探索性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可由教師提出，學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)課題內(nèi)容查閱資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，最終完成實(shí)驗(yàn)并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。如卷積在信號(hào)去噪處理中的應(yīng)用，就可以采用高斯模板對(duì)被污染的圖像進(jìn)行卷積以去除噪聲（二維卷積），或?qū)σ欢伪辉肼曃廴镜母枨M(jìn)行卷積運(yùn)算去除噪聲（一維卷積）。通過探索性實(shí)驗(yàn)的開展，改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的單調(diào)性，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主動(dòng)性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與探索性相結(jié)合，不僅有助于知識(shí)的掌握和能力的培養(yǎng)，還培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣具有積極意義。

3.建立有利于激發(fā)學(xué)習(xí)熱情的考核方法

作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生很在乎自己學(xué)習(xí)成績(jī)，設(shè)計(jì)一套好的評(píng)價(jià)考核方法能最大限度的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。為全面考查學(xué)生課堂學(xué)習(xí)、課外學(xué)習(xí)、課程設(shè)計(jì)及探索性實(shí)驗(yàn)效果，需設(shè)計(jì)閉卷考試、實(shí)驗(yàn)考核、課程設(shè)計(jì)考核及平時(shí)綜合考核的全面考核方式。閉卷考試主要考核基本概念、基本原理等理論知識(shí)，實(shí)驗(yàn)考核主要考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能及分析和解決問題的能力；課程設(shè)計(jì)考核主要考察獲取知識(shí)與解決問題的能力，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生依據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容撰寫小論文，并建立相應(yīng)的加分制度。

三、結(jié)語(yǔ)

“數(shù)字信號(hào)處理”的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)，公式多，比較枯燥難學(xué)，學(xué)生容易提不起興趣。興趣是最好的老師，是構(gòu)成學(xué)習(xí)心理的最活躍的因素。為了達(dá)到較好的教學(xué)效果，教學(xué)實(shí)踐中，我們改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)方法，在課堂教學(xué)中采用多種教學(xué)手段結(jié)合激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，并從課程設(shè)計(jì)、探索性實(shí)驗(yàn)及建立有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的考核方法幾個(gè)方面著手， 激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)學(xué)生以研究的態(tài)度進(jìn)行學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中獲得的成就感激發(fā)了學(xué)生求知欲和學(xué)習(xí)興趣，這些措施的實(shí)施取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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篇9

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理—DSP；DSP；教學(xué)內(nèi)容；CCS；嵌入式

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）30-6862-02

1 概述

DSP往往有兩方面的含義，一方面指Digital Signal Processing，即數(shù)字信號(hào)處理，另一方面則指Digital Signal Processor，即數(shù)字信號(hào)處理器。《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程主要講授的是DSP處理器的知識(shí)，涉及到的DSP就是指數(shù)字信號(hào)處理器。在當(dāng)今的數(shù)字化時(shí)代背景下，DSP技術(shù)的地位尤為突顯。因?yàn)閿?shù)字化的基礎(chǔ)就是數(shù)字信號(hào)處理，而數(shù)字信號(hào)處理的任務(wù)，特別是實(shí)時(shí)處理的任務(wù)，主要是由通用的或?qū)Ｓ玫腄SP處理器來完成的[1]。目前，DSP已成為通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件，被譽(yù)為信息社會(huì)革命的旗手。甚至有業(yè)內(nèi)人士預(yù)言，DSP將是未來集成電路中發(fā)展最快的電子產(chǎn)品，并成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素，它將徹底變革人們的工作、學(xué)習(xí)和生活方式。

2 《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程的開設(shè)目的及教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 開設(shè)目的

《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程是作為我院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)嵌入式方向?qū)W生三年級(jí)第二學(xué)期的專業(yè)方向選修課來開設(shè)的。目前，嵌入式系統(tǒng)方向的發(fā)展是非常迅速的，我國(guó)也缺少大量的這方面的專業(yè)人才。為了緊密聯(lián)系市場(chǎng)需求，豐富學(xué)生的選擇，我院設(shè)置了嵌入式方向供學(xué)生選擇。在傳統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用中，分別采用通用微處理器（或微控制器）和DSP內(nèi)核來執(zhí)行通用功能與信號(hào)處理算法。因此，開設(shè)《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程可以幫助計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生填補(bǔ)DSP處理器方面知識(shí)的空白，也為今后從事嵌入式系統(tǒng)方向的工作奠定寬闊的基礎(chǔ)。

2.2教學(xué)現(xiàn)狀

從2009級(jí)學(xué)生開始，我們已經(jīng)完成了兩次《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程的教學(xué)。由于我們的學(xué)生大都不太喜歡計(jì)算機(jī)硬件方面的學(xué)習(xí)和鉆研，而本課程又偏重對(duì)DSP芯片的原理講解和應(yīng)用，因此，選修的人數(shù)并不多，所需的先修課程基礎(chǔ)知識(shí)的積累也相對(duì)薄弱。此外，這個(gè)時(shí)間恰逢一部分學(xué)生準(zhǔn)備考研、一部分學(xué)生實(shí)訓(xùn)就業(yè)的敏感時(shí)期，因此學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，缺勤現(xiàn)象嚴(yán)重，即使坐在教室里也不一定是在聽課。所以DSP技術(shù)這門課程，要想激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在短暫的時(shí)間內(nèi)，使學(xué)生掌握它的精髓，就需要不斷的進(jìn)行研究探索，找出一種最適合這門課程的教學(xué)方法。

3 《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程的教學(xué)內(nèi)容

3.1 理論授課內(nèi)容

本課程初次授課時(shí)選用了電子科技大學(xué)彭啟琮老師主編的《DSP技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用》作為教材，系統(tǒng)地介紹數(shù)字信號(hào)處理的基本思想和優(yōu)越性，對(duì)目前國(guó)內(nèi)外最為流行的德州儀器C2000，C5000，C6000系列處理器硬件結(jié)構(gòu)與軟件結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)描述。討論了DSP的集成開發(fā)環(huán)境與工具。在算法方面，涉及了常用的數(shù)字信號(hào)處理算法。工程實(shí)現(xiàn)方面討論了DSP系統(tǒng)中最常見的硬件基本電路以及軟件設(shè)計(jì)調(diào)試等工程問題。但由于所授內(nèi)容主要圍繞TMS320C54X系列芯片展開，和我們的實(shí)驗(yàn)環(huán)境及設(shè)備存在一定的差距，因此后期重新調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容。主要以TI公司的TMS320F2812系列芯片為描述對(duì)象，以應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線，系統(tǒng)地介紹了DSP技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)；典型的DSP芯片，TMS320F2812的體系結(jié)構(gòu)、原理和指令系統(tǒng)；其次介紹了匯編語(yǔ)言開發(fā)工具、匯編程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序開發(fā)實(shí)例；然后從應(yīng)用的角度介紹了DSP芯片的片內(nèi)外設(shè)應(yīng)用和DSP系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，并通過幾個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例介紹了DSP芯片的開發(fā)過程。

3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

為了更好地將理論和實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生在短期內(nèi)熟悉DSP處理器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)我們也設(shè)計(jì)了不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：

1）CCS開發(fā)工具的使用。TI公司的DSP處理器在市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位，而CCS則是TI公司提供的DSP開發(fā)工具，因此，要學(xué)好和用好TI公司的DSP處理器就必須先掌握CCS的基本使用。所以在這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中我們要求學(xué)生掌握CCS的基本操作方法以及一些高級(jí)工具的使用。

2）基于DSP處理器的實(shí)驗(yàn)。例如DSP芯片存儲(chǔ)器（包括片內(nèi)和片外） 配置及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

3）基于DSP系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。包括中斷處理、定時(shí)器使用、A/D和D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)。

4）DSP片內(nèi)外設(shè)實(shí)驗(yàn)。包括GPIO管腳使用、McBSP串口實(shí)驗(yàn)等。

5）DSP算法實(shí)驗(yàn)。包括FIR和IIR濾波器實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)FT實(shí)驗(yàn)等。

6）DSP綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。包括電機(jī)控制、交通燈控制等實(shí)驗(yàn)。

上述實(shí)驗(yàn)根據(jù)學(xué)生的能力，要求完成最基本的部分，其余可以作為學(xué)生自由選擇的項(xiàng)目。此外，通過實(shí)驗(yàn)室開放的環(huán)節(jié)，幫助那些對(duì)研究DSP處理器應(yīng)用開發(fā)感興趣的同學(xué)進(jìn)一步掌握相關(guān)知識(shí)，完成更高難度的設(shè)計(jì)。

4 《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程教學(xué)中存在的問題和改進(jìn)的措施

4.1 存在的問題

《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》課程的綜合性和實(shí)踐性都比較強(qiáng)，而傳統(tǒng)的教學(xué)往往存在重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象，加之學(xué)院本身缺乏工科背景的支持，在教學(xué)中難免存在這樣那樣的問題。集中起來包括兩方面。

1）課程內(nèi)容豐富，對(duì)教師和學(xué)生的要求都比較高。一方面教師要在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)講授大量對(duì)學(xué)生來講完全陌生的內(nèi)容，在教學(xué)內(nèi)容安排和學(xué)時(shí)分配以及教學(xué)方法的選擇上都對(duì)教師提出了挑戰(zhàn)。另一方面，學(xué)生學(xué)習(xí)DSP不僅要掌握它的硬件結(jié)構(gòu)，還要學(xué)習(xí)匯編軟件編程，要求學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)。這樣一來，學(xué)生普遍存在畏難情緒，影響了學(xué)習(xí)的效果。

2）缺乏真正的實(shí)踐場(chǎng)所和機(jī)會(huì)。我們目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是停留在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，無法給學(xué)生提供更廣闊的平臺(tái)去練習(xí)，將相關(guān)課程的知識(shí)糅合到一起，這樣一來知識(shí)的學(xué)習(xí)就顯得系統(tǒng)性不強(qiáng)。

4.2 改進(jìn)的措施

1）合理選擇教學(xué)內(nèi)容和方法，大膽進(jìn)行改革和探索。在教學(xué)內(nèi)容上，根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)及給定的課時(shí)數(shù)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容本身的深度、廣度進(jìn)行適當(dāng)裁剪，以學(xué)生能順利接受新知識(shí)為準(zhǔn)。在教學(xué)方法上，加強(qiáng)案例教學(xué)法等新方法的應(yīng)用。

2）以電子設(shè)計(jì)大賽為契機(jī)，以畢業(yè)設(shè)計(jì)為導(dǎo)向，有意識(shí)的引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的練習(xí)。此外，積極為學(xué)生聯(lián)系相應(yīng)的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)基地，幫助他們進(jìn)一步明確所學(xué)知識(shí)的用處，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)課程的興趣。

5 結(jié)論

隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，DSP處理器的應(yīng)用將會(huì)更加的普及。《數(shù)字信號(hào)處理—DSP》作為一門綜合性強(qiáng)、內(nèi)容多、實(shí)踐性強(qiáng)的專業(yè)方向選修課程，它的作用也會(huì)越來越重要。因此，這門課程“教什么，怎么教，學(xué)什么，如何學(xué)，如何用”都將是今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)我們反復(fù)探索和研究的問題，相信通過不懈的努力，我們一定能夠讓這門課程取得滿意的教學(xué)效果。

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篇10

關(guān)鍵詞：工程教育；數(shù)字信號(hào)處理；多元化教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）22-0212-02

字信號(hào)處理是一門基礎(chǔ)性很強(qiáng)的課程，信號(hào)與系統(tǒng)是它的先修課程，通信原理是它的拓展課程，該課程集數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)和電子學(xué)為一體，是一門交叉學(xué)科。在數(shù)字信號(hào)處理課程中，既涉及基礎(chǔ)理論和算法，還涉及硬件電路，覆蓋面很廣。對(duì)該課程的講授也不能僅僅采用理論教學(xué)的方法，尤其是在工程教育的背景下，對(duì)學(xué)生的要求越來越高?；诠こ探逃尘?，本論文以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo)，探索數(shù)字信號(hào)處理有效的教學(xué)方法和教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。通過對(duì)教學(xué)方法的改革，將教學(xué)的指導(dǎo)思想變?yōu)橐詫W(xué)生為主，改變學(xué)生傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高工程設(shè)計(jì)能力，為數(shù)字信號(hào)處理及其相關(guān)課程的改革提供參考和借鑒。

1.調(diào)整課程教學(xué)目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)工程素養(yǎng)及創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。根據(jù)學(xué)校本科生培目標(biāo)的要求，在教學(xué)中要以加強(qiáng)基礎(chǔ)、重視實(shí)踐、增強(qiáng)能力、提高素質(zhì)為目標(biāo)，課程體系要分層次、多模塊，即涉及基本技能培養(yǎng)有包含創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.調(diào)整教學(xué)理念。數(shù)字信號(hào)處理課程的教學(xué)理念應(yīng)該是針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容，采用多種教學(xué)方式相結(jié)合，通過啟發(fā)的方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和能力，逐步提高學(xué)生獨(dú)立分析、解決問題的能力，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。

3.改革教學(xué)方法。多種教學(xué)手段相融合，構(gòu)建多元化、立體化教學(xué)模式。因?yàn)閿?shù)字信號(hào)處理課程內(nèi)容很抽象，理論性很強(qiáng)，傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師的講授式教學(xué)，學(xué)生往往處于被動(dòng)接受的地位，這樣就抑制了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。為了改變這一現(xiàn)狀，需要針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容，采用多種教學(xué)方式相結(jié)合的多元式教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)，變學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。①講授式教學(xué)，對(duì)于課程中那些基礎(chǔ)性較強(qiáng)，理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，學(xué)生難以理解，需要老師進(jìn)行透徹的分析和細(xì)致的講解。在教學(xué)過程中，教師要注意啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生，而不是全盤灌輸，要注意教學(xué)的生動(dòng)性，用生動(dòng)的案例來吸引學(xué)生。②研討式教學(xué)，采用研討式教學(xué)方法，教師需要針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)要求，精心思考，提出難度適中符合邏輯的問題，使學(xué)生能和同伴之間通過積極的討論交流，達(dá)到自主學(xué)習(xí)的目的。研討的內(nèi)容以教材為主，輔以周圍的生活實(shí)際，教學(xué)環(huán)境輕松自由，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鼓勵(lì)他們自由表達(dá)，提出問題，對(duì)問題進(jìn)行探討，讓學(xué)生通過這種研討式的方式將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際的問題。③啟發(fā)式教學(xué)，在教師主持下，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)良好的學(xué)習(xí)氛圍，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)知識(shí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)能夠舉一反三，激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生的自學(xué)能力、分析和解決問題的能力、創(chuàng)新和組織能力的發(fā)展。④網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)，充分利用網(wǎng)絡(luò)的信息開放性，構(gòu)建多媒體化的協(xié)作、自主學(xué)習(xí)情境。數(shù)字信號(hào)處理課程網(wǎng)站主要有下面幾個(gè)特點(diǎn)：一是較為豐富的教學(xué)資源，選編和收集國(guó)內(nèi)外與課程內(nèi)容有關(guān)的多媒體素材等，向?qū)W習(xí)者提供豐富的學(xué)習(xí)資源。二是相對(duì)靈活的網(wǎng)絡(luò)交流，網(wǎng)站不僅實(shí)現(xiàn)了本課程的各個(gè)方面資源的表達(dá)共享，還通過服務(wù)器端程序的編制，實(shí)現(xiàn)一個(gè)的交流平臺(tái)BBS。通過在線交流，學(xué)生老師實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交互，反饋信息。三是靈活的信息呈現(xiàn)，網(wǎng)站綜合運(yùn)用圖片、多格式文本FTP系統(tǒng)等各種技術(shù)，把課程的資料以豐富多彩的形式呈現(xiàn)給學(xué)生。

4.完善教學(xué)文件。在教材建設(shè)方面，密切聯(lián)系本學(xué)科和交叉學(xué)科的國(guó)內(nèi)外最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，在參考國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀教材的基礎(chǔ)上編寫適合本專業(yè)培養(yǎng)方案的《數(shù)字信號(hào)處理》教材，輔之以MIT大學(xué)等一些在數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)中有重要影響的高校教材，并在現(xiàn)代信號(hào)處理、MATLAB輔助信號(hào)處理、DSP原理與應(yīng)用等方面配合指定了大量教學(xué)參考書，使學(xué)生學(xué)習(xí)目的和發(fā)展方向明確化。同時(shí)提供相應(yīng)的CAI課件、網(wǎng)絡(luò)課程，以逐步形成立體化多媒體化的教材體系。

5.教學(xué)手段改革。教學(xué)手段上改變傳統(tǒng)的粉筆式教學(xué)，逐步輔以圖片、幻燈、錄像、投影、CAI課件等多媒體信息，讓抽象的原理能夠以形象實(shí)用的方式高效地展現(xiàn)。

6.考試改革。啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式等多元化教學(xué)的同時(shí)，也要改革考試方式?？荚嚪椒◤哪撤N意義上來說，是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的指揮棒，這根指揮棒的運(yùn)用是否得當(dāng)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)將產(chǎn)生很大的影響。在考核方式上，可以采用開卷、閉卷等多種形式。注重學(xué)生的日常知識(shí)積累、檢測(cè)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力。在考核內(nèi)容上，注重學(xué)生的分析和綜合能力，在強(qiáng)調(diào)考核知識(shí)的綜合應(yīng)用、基本概念以及基本內(nèi)容的同時(shí)加大分析與綜合型試題的比重，并有10%的拓展、創(chuàng)新題。這樣，可以在保證試卷適用于大部分學(xué)生的同時(shí)，也拉開了成績(jī)的分布，能夠較為客觀地考核學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。評(píng)價(jià)形式多元化，既有分?jǐn)?shù)，也有評(píng)語(yǔ)；既有課內(nèi)，也有課外。可以讓學(xué)生參與課程考核的評(píng)價(jià)方案，讓他們及時(shí)了解自己在自我構(gòu)建知識(shí)體系的過程中取得的成績(jī)和進(jìn)展，使考核評(píng)價(jià)成為一個(gè)繼續(xù)學(xué)習(xí)的過程，充分體現(xiàn)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中的主題地位。

7.提高教師素質(zhì)，打造教學(xué)和科研團(tuán)隊(duì)。多元化教學(xué)方法的改革需要教師有充足的知識(shí)儲(chǔ)備，以應(yīng)對(duì)學(xué)生可能提出的很多問題，所以教師要加強(qiáng)理論知識(shí)學(xué)習(xí)，增加理論知識(shí)儲(chǔ)備與應(yīng)用能力，不斷完善自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)與智力結(jié)構(gòu)。需要建立一支在素質(zhì)上具備良好的職業(yè)道德和高尚的思想境界、具備現(xiàn)代教育理念、掌握現(xiàn)代教育技術(shù)、具備較強(qiáng)創(chuàng)新精神的教學(xué)科研能力的教師隊(duì)伍。

通過工程教育背景下實(shí)施數(shù)字信號(hào)處理多元化教學(xué)方法的改革與實(shí)踐，構(gòu)建了新的課程體系，從整體上對(duì)“數(shù)字信號(hào)處理”課程內(nèi)容進(jìn)行了整合和優(yōu)化，初步建立信號(hào)處理多元化教學(xué)新模式，將多種教學(xué)手段和方式相結(jié)合，取得良好的教學(xué)效果。

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